船舶燃油净化系统的设计与研究

论文摘要

随着信息技术的飞速发展及计算机技术的广泛应用,计算机仿真技术在各个领域的应用越来越引起科研人员的关注,而且也必将吸引更多的人才从事各专业的仿真研究。在现代船舶燃油净化系统中,国际知名设备Alfa Laval分油机占据着主导地位,而船舶燃油净化系统是保证船舶动力装置正常工作的前提条件,因此对由Alfa Laval分油机组成的船舶燃油净化系统展开系统设计和仿真等一系列研究工作具有重要的意义,一方面紧扣船舶设备的应用现实与前景,另方面又准确把握科学技术的发展前沿,将先进仿真技术成功应用到实际科研项目中。本文对由新型Alfa Laval分油机组成的燃油净化系统进行概述,根据燃油净化系统特点及实际项目要求采用AutoCAD设计燃油净化系统。此外,还对燃油净化系统中的油柜、分油机、管系、阀件等进行设计与选型。燃油净化系统的设计与实现是进行系统仿真软件开发的重要基础。数学模型是开发燃油净化系统仿真软件的关键,燃油净化系统动态数学模型主要包括分油机分离模型、电机电流模型、供油泵模型、加热器模型、油柜模型、水箱模型等。本文对上述数学模型的原理和建立进行详细描述,对于复杂动态数学模型采用Matlab/Simulink工具,进行模型搭建、参数修正和仿真结果分析,从而得到高仿真精度的模型。本文通过对分油机分离模型和控制器模型的设计和实现说明数学模型到源代码的实现过程。在.NET开发环境下,以Visual C#编程语言开发燃油净化系统仿真软件,包括燃油净化系统布置、分油机控制和操作仿真、报警显示、故障模拟、操作日志显示和日志文件保存、数据显示和导出、曲线绘制等功能。在仿真系统的实现过程中应用了GDI+图像处理技术及ADO.NET数据库技术等,充分利用了Visual C#语言的优势。通过对比各种设计方案的优缺点并综合考虑实际研究情况,研发基于以太网的远程数据采集及远程控制系统,以此作为下位机。同时在研究UDP协议的基础上自主定义下位机与上位机燃油净化系统仿真软件的通讯命令,进一步优化通讯协议,实现了上位机燃油净化系统仿真软件与下位机的数据通讯,从而成功地研发出一套完整的燃油净化系统模拟器。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 选题的背景及意义
• 1.2 相关领域的研究动态
• 1.2.1 轮机仿真训练器的国内外动态
• 1.2.2 船舶自动化机舱的发展动态
• 1.3 本文的研究工作
• 第2章 燃油净化系统概述
• 2.1 燃油的品种及性质
• 2.1.1 燃油的品种
• 2.1.2 燃油的性质
• 2.2 燃油净化系统的组成
• 2.3 分油机的结构与工作原理
• 第3章 燃油净化系统的设计与选型
• 3.1 净化系统原理图的设计
• 3.1.1 系统设计开发工具
• 3.1.2 系统原理图的实现
• 3.2 净化系统中重要部件的设计
• 3.2.1 油柜的设计
• 3.2.2 分油机排量的计算
• 3.2.3 燃油管系的设计
• 3.3 阀件的选型
• 3.3.1 阀件性能及适用场合
• 3.3.2 阀件型号的确定
• 第4章 燃油净化系统数学模型描述
• 4.1 建模的方法
• 4.2 分油机模型
• 4.2.1 分油机分离模型
• 4.2.2 油水分界面模型
• 4.2.3 分油机转速模型
• 4.2.4 分油机电机电流模型
• 4.3 燃油系统模型
• 4.3.1 供油泵模型
• 4.3.2 加热器模型
• 4.3.3 油柜数学模型
• 4.3.4 管路及阀件模型
• 4.4 水箱模型
• 第5章燃 油净化系统仿真的实现
• 5.1 系统开发环境与设计思想
• 5.1.1 开发环境及编程语言的选择
• 5.1.2 面向对象的设计思想
• 5.1.3 GDI+技术及其应用
• 5.2 系统模型仿真实现
• 5.2.1 分油机分离模型的实现
• 5.2.2 控制器模型的实现
• 5.3 燃油净化系统仿真软件的实现
• 5.3.1 仿真软件体系结构
• 5.3.2 仿真软件故障模拟
• 5.3.3 数据库的设计与实现
• 5.3.4 仿真软件显示界面及其说明
• 第6章 上位机仿真软件与下位机通讯的实现
• 6.1 远程数据采集及远程控制系统
• 6.1.1 系统的概述
• 6.1.2 系统的开发
• 6.2 通信协议的选择
• 6.2.1 UDP协议简介
• 6.2.2 数据传输中的错误检查
• 6.3 计算机和单片机之间的通讯方式
• 6.3.1 开关量输入命令
• 6.3.2 模拟量输入命令
• 6.3.3 开关量输出命令
• 6.3.4 模拟量输出命令
• 6.4 数据校验
• 6.5 通讯程序的实现
• 6.5.1 开关量发送程序
• 6.5.2 模拟量发送程序
• 6.5.3 开关量接收程序
• 第7章 实际项目中的应用
• 7.1 在轮机模拟器中的应用
• 7.1.1 轮机模拟器的仿真对象
• 7.1.2 DMS-2008轮机模拟器的特点
• 7.1.3 DMS-2008轮机模拟器中的燃油净化系统
• 7.1.4 燃油净化系统EPC-50的研发
• 7.2 在自动化机舱中的应用
• 7.2.1 自动化机舱项目简介
• 7.2.2 自动机舱中的燃油净化系统
• 第8章 结论与展望
• 8.1 研究结论
• 8.2 工作展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间公开发表论文、获奖及参加科研项目情况
• 致谢
• 研究生履历