基于相位差法的船舶柴油機(jī)軸功率監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā).pdf

1、船用柴油機(jī)的軸功率是船舶動(dòng)力系統(tǒng)性能的最重要參數(shù)之一，是船舶動(dòng)力系統(tǒng)監(jiān)測(cè)、故障識(shí)別和報(bào)警的主要信息源，可用于判斷船-機(jī)-槳的匹配的效率、狀態(tài)、性能，也可用于輔助確定船用柴油機(jī)故障診斷的工況。因此，研制船用柴油機(jī)軸功率在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)于保障船用柴油機(jī)安全、可靠運(yùn)行具有十分重要的意義。本文以柴油機(jī)為原動(dòng)力的船舶動(dòng)力系統(tǒng)為研究對(duì)象，進(jìn)行相位差式軸功率測(cè)量方法的研究，采用磁阻傳感器對(duì)輸出軸扭矩進(jìn)行非接觸式測(cè)量，搭建基于DSP的信號(hào)采集及處理硬件

2、系統(tǒng)，提取相位差和轉(zhuǎn)速值，進(jìn)而計(jì)算軸功率。同時(shí)，結(jié)合其它參數(shù)，該研制的船用柴油機(jī)軸功率在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可進(jìn)行船舶運(yùn)行狀態(tài)的性能監(jiān)測(cè)，研究取得的主要成果如下：
　　 (1)分析了基于磁阻效應(yīng)的相位差式扭矩測(cè)量原理，并采用電磁場(chǎng)分析軟件分析了磁場(chǎng)分布特性，研究磁鋼的分布對(duì)磁阻傳感器輸出信號(hào)的影響；分析結(jié)果表明，磁鋼非均勻分布時(shí)，磁阻傳感器輸出信號(hào)特征明顯，無(wú)需加入上止點(diǎn)信號(hào)，便可進(jìn)行扭矩及轉(zhuǎn)速的測(cè)量。
　　 (2)設(shè)計(jì)了磁阻傳感

3、器及信號(hào)調(diào)理裝置的硬件電路，磁阻傳感器采用了磁敏電阻元件，并通過(guò)峰值檢測(cè)電路及PIC單片機(jī)及外圍電路使輸出信號(hào)與磁場(chǎng)強(qiáng)度變化呈線性關(guān)系，使傳感器滿足扭矩測(cè)量的技術(shù)要求；信號(hào)調(diào)理電路通過(guò)對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行調(diào)零及放大，使得信號(hào)幅值在采集裝置要求范圍內(nèi)。
　　 (3)分析了磁阻傳感器輸出信號(hào)特征，并在LabVIEW平臺(tái)上進(jìn)行仿真試驗(yàn)；設(shè)計(jì)了基于過(guò)零點(diǎn)插值法提取相位差的信號(hào)處理方法。仿真結(jié)果表明，過(guò)零點(diǎn)插值法滿足測(cè)試精度要求。
　　

4、 (4)搭建了DSP硬件系統(tǒng)，包括電源電路、采集模塊電路、DSPVC5416及其外圍電路、液晶顯示及CAN通信模塊電路等。實(shí)現(xiàn)了磁阻傳感器輸出信號(hào)的采集及處理，相關(guān)參數(shù)值液晶屏顯示，通過(guò)CAN總線傳輸處理結(jié)果到上位機(jī)；
　　 (5)對(duì)其主機(jī)軸功率進(jìn)行了實(shí)船試驗(yàn)測(cè)試，驗(yàn)證了相位差式扭矩測(cè)試系統(tǒng)測(cè)量的精度，并分析了誤差產(chǎn)生原因，提出了減少測(cè)量誤差的技術(shù)措施。
　　 論文研究了船舶柴油機(jī)軸功率的非接觸式測(cè)量方法。其中，磁阻傳感