船舶动力装置轴功率测量方法研究

论文摘要

柴油机作为船舶的动力心脏,其工作状态直接反映了船舶动力系统性能和可靠性。通过在线监测与诊断船舶动力系统的运行状态,能够提高船舶的可靠性和降低运营成本。轴功率是船舶动力系统的主要性能参数之一,通过测量轴功率可总体评价船舶动力系统的工作状态。因此,开展船舶动力系统轴功率测量方法的研究具有重要的工程应用价值。本文的研究工作主要有以下几个方面:1)基于磁传感相位差的扭矩测量机理研究,建立磁钢-传感器有限元计算模型,通过仿真计算分析磁钢对磁场分布的影响,分析磁钢非均匀分布特性;2)对扭矩模拟测量试验台进行校中和改造,分析轴系不对中的原因,从材料力学、动力学和校中工艺的角度对轴系进行“合理校中”;3)研制适用于大型低速船舶轴系的基于磁阻效应的相位差式扭矩测量装置,设计加工用于安装测量装置和传感器的部件;设计信号调理电路,选用PXI数据采集系统,开发基于LabVIEW的扭矩模拟测量系统;4)应用扭矩模拟测量系统,在试验台上进行不同相位差的扭矩模拟试验,研究基于磁传感相位差的信号特征值提取方法,并对试验结果进行误差分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的目的、意义
• 1.2 扭矩测试方法的国内外研究现状分析
• 1.2.1 应变型扭矩测试法
• 1.2.2 扭转角型扭矩测试法
• 1.3 本文的研究目的和研究内容
• 第2章 磁传感相位差式扭矩测量原理
• 2.1 基于磁阻效应的相位差式扭矩测量原理
• 2.2 磁场特性分析
• 2.2.1 电磁场基本理论
• 2.2.2 有限元分析软件平台
• 2.2.3 有限元分析
• 第3章 扭矩模拟试验台的改造
• 3.1 试验台设计目标
• 3.2 轴系校中
• 3.2.1 试验台的组成
• 3.2.2 长轴系动力装置动力学分析
• 3.2.3 长轴系动力装置的校中
• 3.3 试验台的搭建
• 第4章 扭矩测量系统的总体设计
• 4.1 磁阻传感器原理
• 4.2 信号调理电路设计
• 4.2.1 信号放大电路设计
• 4.3 数据采集系统的选择
• 4.4 测量装置及相关部件的设计
• 4.4.1 测量装置设计
• 4.4.2 圆盘设计
• 4.4.3 传感器支架设计
• 4.5 软件平台的选择
• 4.5.1 虚拟仪器技术
• 4.5.2 软件开发平台
• 4.5.3 测量系统总体结构
• 第5章 扭矩模拟试验研究
• 5.1 扭矩模拟试验方法
• 5.1.1 试验流程
• 5.2 信号分析
• 5.2.1 采样频率的选择
• 5.2.2 信号特征的提取
• 5.2.3 精度分析
• 5.2.4 试验验证
• 5.3 扭矩模拟试验分析
• 5.3.1 扭矩模拟测量系统的开发
• 5.3.2 试验结果
• 5.3.3 误差分析
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录