基于流量差法的内燃机车油耗实时计量装置的研究

论文摘要

随着国民经济的发展,能源消耗也越来越多。我国的铁路系统,铁路运输能耗成本支出约占运输成本总支出的百分之二十。而内燃机车的燃油消耗是铁路系统运输成本的主要部分。为了提高燃油的利用率,减少浪费,合理使用,对燃油的控制、管理急需高精度的测量仪器来实现。本文中的内燃机车燃油实时计量装置能够随时提供内燃机车柴油机的油耗量,计量准确、操作简单,具有高精度、高可靠、高方便性的特点。内燃机车的油耗测量难度在于流量比较大,而油耗却比较小,典型的“大流量小消耗”测量。这不单单需要进油和回油两路管路都要精确计量,还需要基于流量差法的油耗计量的精确度也要非常高。文中提出从适合实际流量的窄量程范围标定仪表系数更科学。利用称重法在实验室的水流量标准实验装置上做了大量实验,计算数据表明按窄量程标定仪表系数的涡轮流量传感器线性度和重复性更好。内燃机车上电后空打燃油泵时,进油流量等于回油流量,据此设计了仪表系数校正方案,提高了油耗实时计量装置的测量精度。内燃机车上电磁环境复杂,需要燃油实时计量装置具有很强的抗干扰能力。文中根据国军标GJB/Z 299B-98对关键易坏元件电阻器、电容器、光电耦合器等做了失效率分析,采取降额设计提高装置的可靠性。软件上也采用了四重冗余编码纠错设计,即使数据出错,也能对重要数据备份进行自救;设计了一键恢复仪表系数功能,方便了工作人员的使用和后期维护。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 课题研究的主要内容及创新点
• 第二章 油耗实时计量装置总体设计
• 2.1 柴油机、柴油、柴油机燃油系统简介
• 2.1.1 柴油机简介
• 2.1.2 柴油简介
• 2.1.3 柴油机燃油系统
• 2.2 油耗实时计量装置总体设计
• 2.3 硬件电路研究与设计
• 2.4 软件程序设计与研究
• 第三章 基于涡轮流量传感器流量系统的研究
• 3.1 流量传感器的选择
• 3.2 涡轮流量传感器的工作原理
• 3.3 涡轮流量传感器的实验研究
• 3.3.1 涡轮流量传感器的实验研究方法
• 3.3.2 实验数据及误差处理
• 3.3.3 实验数据分析
• 3.4 仪表系数校正
• 3.4.1 仪表系数校正原因分析
• 3.4.2 实验数据仪表系数校正
• 3.4.3 仪表系数校正实例分析——马钢 GK0072 内燃机车
• 第四章 可靠性设计
• 4.1 降额设计和关键元器件失效率分析
• 4.1.1 电阻器的降额及失效率分析
• 4.1.2 电容器的降额
• 4.1.3 光电耦合器
• 4.2 高频开关电源
• 4.3 电磁兼容性设计
• 4.4 软件抗干扰措施
• 4.4.1 软件滤波算法
• 4.4.2 RAM 中数据冗余保护与纠错
• 4.5 仪表系数一键恢复
• 4.6 看门狗 WDT 的使用
• 第五章 运行数据处理与误差分析
• 5.1 实验过程
• 5.2 运行数据及效果
• 5.3 误差分析
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢