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海洋救助船主要动力设备监测与诊断系统的研究与设计

作　者: 彭思思
导　师: 向阳
学　校: 武汉理工大学
专　业: 轮机工程
关键词: 海洋救助船 动力设备 监测与诊断 系统设计 现场调试
分类号: U672
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 38次
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内容摘要


随着国家对海洋救助事业的不断重视,建造现代化的海洋救助船已变得更加紧迫。由于救助船的主要动力设备的大型化、复杂化和自动化程度越来越高,虽然工作性能得到不断改善,但同时也增加了设备发生故障的可能性,并且故障种类也更具复杂多样性。利用先进的科学技术对救助船动力设备进行状态监测与故障诊断,是保证其处于良好运行状态的重要保障。本论文在交通运输部救捞局“8000 kW海洋救助船(13#～15#)主要动力设备监测诊断系统的研制”项目背景下,利用虚拟仪器技术,以LabVIEW软件为开发平台,根据系统监测诊断需求分析和功能要求,综合运用热力参数监测法、瞬时转速监测法、振动监测法等多种方法对机舱的两台主推进柴油机和两台柴油发电机进行状态监测和故障诊断。本论文完成的研究工作主要包括：(1)以6L16/24型柴油机为研究对象,对其瞬时转速进行仿真计算和分析,以验证瞬时转速法诊断缸内燃烧情况的可行性。试验测取了柴油机正常状态和故障状态时不同工况下的瞬时转速信号,通过观察各工况下的瞬时转速波形图和频谱图,明确提出了基于波动率峰值和频谱谐波幅值比两种特征参数的诊断规则,为监测诊断系统的开发提供理论基础和试验依据。(2)从总体上对监测诊断系统进行分析,主要包括系统监测对象、监测诊断需求分析、系统功能要求和系统的总体结构。本系统采用不同的数据采集技术、多种监测诊断方法、数据传输技术和数据库管理技术等,实现对多台设备进行同步实时的状态监测、故障报警和诊断。(3)本系统软件程序紧紧围绕用户的需求和功能要求,按照先界面设计再程序结构设计的设计流程,整体采用以数据流为主线和以面向对象的思想为设计理念相结合的方式进行模块化设计。(4)根据轮机员的使用需求和操作习惯,采用符合专业规范的显示控件对用户界面进行设计,界面友好、色调柔和、报警提示区醒目可见,所有界面之间可以自由切换。(5)主程序作为整个软件程序的核心,很好地解决了界面切换程序实现、多线程处理、数据的获取与传递、子程序的调用等关键问题,不仅保证系统功能的实现,而且避免了程序运行占用过多的系统资源或产生内存溢出等现象,使程序具有高效的运行速率。(6)本系统利用Access数据库技术,采用结构化的数据管理模式,对系统的各类数据进行分类管理。程序采用有效的存储机制对各类监测数据进行自动存储,并实现了程序化的数据库文件管理。(7)根据系统功能要求和现场条件,按照船用硬件设备的基本技术要求,对系统硬件进行选型和现场安装,并进行了系统软硬件集成和系统现场调试。在系统正常工作后,对所监测设备的瞬时转速信号及其特征进行了分析,验证了系统的监测功能。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-11
第1章 绪论  11-16
  1.1 课题研究的目的及意义  11
  1.2 所选课题的题目及课题来源  11-12
  1.3 国内外研究现状分析  12-15
    1.3.1 动力设备故障诊断技术的发展趋势  12
    1.3.2 船舶柴油机监测诊断技术的研究现状  12-15
  1.4 论文研究的主要内容及思路  15-16
第2章 瞬时转速法诊断机理的研究  16-35
  2.1 瞬时转速的仿真计算  16-20
    2.1.1 柴油机动力学原理  16-18
    2.1.2 瞬时转速的仿真计算与分析  18-20
  2.2 瞬时转速的测量原理和方法  20-24
    2.2.1 原始信号的测取  21
    2.2.2 瞬时转速信号的提取  21-23
    2.2.3 瞬时转速信号的预处理  23-24
  2.3 基于试验数据的瞬时转速法诊断机理  24-34
    2.3.1 试验测取的瞬时转速波形图及其频谱图  24-31
    2.3.2 瞬时转速特征参数的提取  31-34
    2.3.3 瞬时转速法的诊断规则  34
  2.4 本章小结  34-35
第3章 救助船动力设备监测诊断系统的总体介绍  35-41
  3.1 系统的监测对象  35-36
  3.2 监测诊断需求分析和功能要求  36-38
    3.2.1 监测和诊断需求分析  37
    3.2.2 系统功能要求  37-38
  3.3 监测诊断系统的总体结构  38-39
  3.4 系统开发平台简介  39-40
  3.5 本章小结  40-41
第4章 监测诊断系统的软件设计  41-81
  4.1 系统软件的设计流程和总体结构  41-44
    4.1.1 系统软件设计流程  41-42
    4.1.2 系统软件的总体结构  42-44
  4.2 用户界面的整体设计  44-49
    4.2.1 启动界面的设计  44-46
    4.2.2 用户界面的整体结构  46-48
    4.2.3 主界面的设计  48
    4.2.4 界面的切换模式  48-49
  4.3 启动程序和主程序的设计  49-57
    4.3.1 启动程序的设计  49-50
    4.3.2 主程序设计方案  50-51
    4.3.3 主程序的整体设计  51-57
  4.4 监测诊断子模块的设计  57-74
    4.4.1 热力参数监测诊断模块  57-61
    4.4.2 瞬时转速监测诊断模块  61-64
    4.4.3 齿轮箱振动监测诊断模块  64-67
    4.4.4 螺旋桨缠绕监测模块  67-69
    4.4.5 辅助功能模块  69-74
  4.5 系统数据库的设计  74-78
    4.5.1 Access数据库  74-75
    4.5.2 LabVIEW访问数据库的方式  75
    4.5.3 数据库表单设计  75-76
    4.5.4 数据库的存储机制  76-77
    4.5.5 数据库文件管理  77-78
  4.6 用户界面的网络共享  78-80
  4.7 本章小结  80-81
第5章 系统的安装调试与实船监测信号分析  81-100
  5.1 系统硬件的总体结构  81-82
  5.2 系统硬件的选型与现场安装  82-89
    5.2.1 系统主要硬件的选型  82-85
    5.2.2 系统硬件的基本技术要求  85
    5.2.3 系统硬件的现场安装  85-89
  5.3 系统现场调试  89-93
    5.3.1 采集通道线路的检查  89
    5.3.2 传感器信号的检测  89
    5.3.3 系统运行调试  89-93
  5.4 实船监测信号分析  93-99
    5.4.1 主推进柴油机瞬时转速信号分析  93-97
    5.4.2 柴油发电机瞬时转速信号分析  97-99
  5.5 本章小结  99-100
第6章 总结与展望  100-103
  6.1 总结  100-101
  6.2 本文创新点  101
  6.3 展望  101-103
参考文献  103-107
致谢  107-108
攻读硕士学位期间所发表的论文  108

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中图分类: > 交通运输 > 水路运输 > 船舶工程 > 船舶保养、修理和拆船工艺
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