船舶柴油机参数采集分析系统研究

发布时间：2017-09-04 08:39

  本文关键词：船舶柴油机参数采集分析系统研究

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【摘要】：柴油机参数采集分析系统是分析柴油机工作状态和工作性能的基础,特别是基于气缸压力采集的示功图计算分析是评估缸内燃烧质量的主要技术手段。本文以船舶低速二冲程柴油机以及四冲程高速柴油机为试验对象,开发了基于计算机控制的船用柴油机参数采集分析系统,通过选择气缸压力传感器、电荷放大器,模数转换卡,光电编码器,温度传感器,温度转换模块,搭建数据采集硬件系统,采集参数包括气缸压力,排气温度以及转速等。使用Visual Basic开发了一套基于windows操作平台的软件系统,通过台架试验完成软硬件系统的联调。开发的船用柴油机参数采集分析程序,利用FIFO技术,实现气缸压力数据的实时同步采集、保存及图形化显示。在采集到的气缸压力数据基础上,计算出压力变化率,燃烧放热率,通过曲轴转角与缸内容积的换算,实现P-Φ示功图与P-V示功图的转换。并利用access数据库对所采集参数进行保存。此外,为方便数据查看和拾取,开发了采集数据的图形回放功能以及参数的坐标显示功能等。除躁是气缸压力信号预处理的重点和难点,本文通过对所得气缸压力数据进行快速傅里叶变换,分析了柴油机的通道效应的存在及其对压力的影响,得出气缸压力的噪声频率段主要集中在高频段和中频段。首先,分别采用五点三次平滑滤波方法,巴特沃斯低通滤波方法进行滤波。最后,使用小波分析方法,对气缸压力数据进行分解,并采取一定手段对近似系数,细节系数进行处理,最后,重构气缸压力信号,达到滤除噪声目的。结果表明:小波分析法能够有效地去除气缸压力信号的噪声,滤波效果优于低通滤波以及五点三次光顺的方法,噪声明显减少,通道效应明显消除。通过对船用低速柴油机以及4135柴油机进行台架试验,验证了本系统的可用性。结果表明,所开发的船用柴油机参数采集分析系统界面友好,操作方便,可以用于分析船舶柴油机缸内压力变化历程和燃烧过程。
【关键词】：船舶柴油机 压力采集 小波滤波 燃烧分析
【学位授予单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U664.121;TP274.2
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-12
• 1.1 柴油机参数采集分析系统的目的意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-11
• 1.3 选题的目的及意义11-12
• 第二章 船舶柴油机参数采集分析系统的硬件选择及安装12-23
• 2.1 试验样机12-14
• 2.2 气缸压力采集硬件系统设计14-18
• 2.2.1 压力传感器的选择14-15
• 2.2.2 压力传感器安装孔设计加工15-16
• 2.2.3 光电编码器的选择16
• 2.2.4 电荷放大器16
• 2.2.5 数据采集卡16-18
• 2.3 转速测量硬件的选择18
• 2.4 温度测量硬件的选择18-20
• 2.4.1 温度传感器的选择19
• 2.4.2 热电偶的冷端补偿19
• 2.4.3 温度转换模块的选择19-20
• 2.5 传感器标定及硬件系统的搭建20-22
• 2.5.1 传感器标定20-21
• 2.5.2 船舶柴油机参数采集分析硬件系统搭建21-22
• 2.6 本章小结22-23
• 第三章 船舶柴油机参数采集分析系统的软件设计及实现23-34
• 3.1 软件功能需求分析23
• 3.2 开发工具23
• 3.3 缸内压力数据采集及实时显示23-30
• 3.3.1 缸内压力采集流程23-24
• 3.3.2 数据采集卡设置24-26
• 3.3.3 数据显示26-27
• 3.3.4 数据保存27-28
• 3.3.5 数据回放28-30
• 3.3.6 曲线坐标显示30
• 3.4 温度采集程序设计30
• 3.5 软件系统界面设计30-33
• 3.6 本章小结33-34
• 第四章 船舶柴油机参数采集分析系统的数据处理34-49
• 4.1 采集系统上止点位置的确定34-35
• 4.2 示功图噪声分析及处理35-41
• 4.2.1 噪声来源简析35-36
• 4.2.2 五点三次光顺法36-38
• 4.2.3 频域滤波法38
• 4.2.4 小波滤波法38-41
• 4.3 基于示功图的热力过程数值计算41-48
• 4.3.1 热力过程数值计算的假设条件42
• 4.3.2 基本微分方程42-43
• 4.3.3 热力过程数值计算程序43-46
• 4.3.4 热力过程数值计算显示界面46-48
• 4.4 本章小结48-49
• 第五章 全文工作总结及展望49-51
• 5.1 总结49
• 5.2 展望49-51
• 参考文献51-54
• 发表论文和科研情况说明54-55
• 致谢55-56

【参考文献】

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本文编号：790489