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船舶柴油机曲轴箱油雾浓度检测装置的研究与设计

作　者: 李红飞
导　师: 高岚
学　校: 武汉理工大学
专　业: 轮机工程
关键词: 曲轴箱油雾浓度检测单片机通信
分类号: U664.121
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 2次
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内容摘要

柴油机的热效率高、经济性好、起动容易、对各类船舶有很大适应性,自19世纪末问世以后很快就被用作船舶推进动力。至20世纪50年代,在新建造的船舶中,柴油机几乎完全取代了蒸汽机。船用柴油机已是民用船舶、中小型舰艇和常规潜艇的主要动力。柴油机是船舶上的最主要的装置,其在长时间的工作过程中,由于机械摩擦以及局部发热,导致滑油蒸发从而产生高温油气,油气遇冷后形成油雾,如果持续时间过长,曲轴箱内的油雾浓度便会上升,过高的油雾浓度将给曲轴箱埋下爆炸的隐患,轻则造成经济损失,重则造成人员伤亡。有鉴如此,世界各国很早之前就开始探索曲轴箱油雾浓度检测的方法。曲轴箱油雾浓度探测器是保证柴油机安全运行的重要装置,目前在船上所采用的油雾浓度报警器并不唯一,但是其工作原理是相近的。从第一台油雾浓度监视报警器问世发展到现在,不但其检测精度越来越高,其自动化程度也越来越高,国外也有一些较为成熟的产品,但在国内却尚属空白。本论文首先从理论上分析了油雾检测的几种方法的基本原理,然后进一步分析其优缺点和可行性,并对其作对比研究,最后综合各个方面考虑设计出套油雾浓度检测报警的装置(包括其硬件和软件的设计),使其基本达到监测报警的目的。本设计主要完成了以下工作：1)分析了导致曲轴箱油雾浓度过高的原因,并对目前在船舶主机上使用较多的油雾探测装置进行了分析研究；2)对油雾浓度的各种检测方法作了深入的理论分析,在此基础上将这些方法的优缺点作了对比,并基于此为本设计提出了一套可行的方案；3)完成了系统的硬件和软件设计工作,硬件设计包括信号采集电路、数据处理电路、电源设计、通信设计和报警显示等；完成了人机界面设计,实现了人机通信；4)最后对本设计作了结果分析,基本达到了设计要求。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-15
  1.1 本文的研究背景、目的和意义  10-12
    1.1.1 研究背景  10-12
    1.1.2 研究目的和意义  12
  1.2 国内外研究现状  12-14
  1.3 本文主要工作  14-15
第2章曲轴箱油雾浓度检测方法的分析研究  15-26
  2.1 曲轴箱爆炸的原因分析  15-16
  2.2 影响曲轴箱油雾浓度的相关因素  16-17
    2.2.1 油雾浓度与主机曲轴箱内温度的关系  16-17
    2.2.2 油雾浓度与曲轴箱内压力的关系  17
  2.3 油雾浓度检测方法的研究  17-22
    2.3.1 称重法  18
    2.3.2 偏振光法  18-20
    2.3.3 电容法  20-21
    2.3.4 阻光度法  21
    2.3.5 散射光法  21-22
  2.4 优缺点分析  22-23
  2.5 散射光法探测曲轴箱油雾浓度的总体方案  23-25
    2.5.1 设计目标  23
    2.5.2 总体方案  23-24
    2.5.3 本设计的关键技术  24-25
  2.6 本章小结  25-26
第3章系统的硬件设计  26-50
  3.1 硬件的总体结构  26-27
  3.2 油雾浓度信号采集电路  27-29
  3.3 信号放大电路  29-33
    3.3.1 AD620工作原理  29-31
    3.3.2 增益选择  31-32
    3.3.3 输入与输出失调电压  32
    3.3.4 输入保护  32
    3.3.5 射频(RF)干扰  32-33
    3.3.6 接地  33
  3.4 电源设计  33-37
    3.4.1 稳压电源要求  33-35
    3.4.2 稳压电源设计  35-37
  3.5 主控芯片及其外围控制电路的设计  37-44
    3.5.1 主控芯片的选取  37-39
    3.5.2 单片机的模数转换模块  39-44
  3.6 通信模块  44-47
    3.6.1 CAN的主要技术特点和系统拓扑结构  44
    3.6.2 总体方案设计  44-47
  3.7 报警电路  47
  3.8 显示模块  47-49
  3.9 本章小结  49-50
第4章系统软件设计  50-62
  4.1 总体设计  50-51
  4.2 系统初始化  51-52
  4.3 滤波  52-53
  4.4 CAN通信  53-55
  4.5 ADC模块  55-59
  4.6 液晶显示程序  59-61
    4.6.1 液晶的初始化  59
    4.6.2 液晶时序  59-61
  4.7 人机界面程序  61
  4.8 本章小结  61-62
第5章结果分析与总结展望  62-65
  5.1 结果分析  62-63
  5.2 总结与展望  63-65
致谢  65-66
参考文献  66-68

船舶柴油机曲轴箱油雾浓度检测装置的研究与设计

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