船舶柴油机节能控制装置设计

【摘要】：燃油成本是船舶营运成本中的重要部分,设法有效降低船舶的燃油消耗,对航运企业具有重要的意义。 作为船舶节能控制的有效途径之一,降速航行越来越受航运企业的重视。传统的降速航行都是通过理论推导,给出船舶的最佳节能航速。事实上,船舶的主机转速、航速以及燃油消耗会存在一个最优的配合点,考虑到水路运输的特殊性,该最优的配合点,并不是通过公式就可以简单的推导出来。 本文通过研究基于船舶单位距离最低油耗航速相关的理论和控制模型,设计了船舶柴油机节能控制装置,该装置可以实时地测试船舶单位距离油耗,并通过自动控制或手动操作实现船舶在单位距离最低油耗的最佳节能工况下运行,从而避开了利用曲线图、船舶载货量和海况等进行理论推导最佳节能航速的困境,为船舶节能控制提供了新的思路和方向。 作者主要完成了以下工作： (1)根据船舶阻力和螺旋桨效率相关理论,研究船舶航速控制策略,利用实验室仿真平台验证寻优控制模型并设计自动寻优控制程序； (2)完成船舶柴油机节能控制装置的主控制器单元、信号采集处理单元和车钟信号切换控制单元的硬件和软件设计； (3)完成船舶柴油机节能控制装置在“东运129”号船,由东莞麻涌新沙港往返佛山高明发电厂的两个完整航程的节能测试试验以及相应的数据分析报告。结果显示,经过寻优操作之后,满载试验测试时可获得节油率为41.79%；空载试验测试时节油率为32.31%。虽然影响船舶节能效果的诸多因素会随时间而变化并在一定程度上降低船舶节油的效果,但是船舶按寻优操作之后,要求达到10%的节油效果是完全可以实现的。 【关键词】：船舶 柴油机 节能 单位距离油耗
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：U664.121
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 研究目的和意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-13
• 1.2.1 国外研究现状10-11
• 1.2.2 国内研究现状11-13
• 1.3 研究内容13-15
• 第2章 总体设计15-27
• 2.1 功能要求15-19
• 2.1.1 系统功能15
• 2.1.2 信号类别15
• 2.1.3 传感器选型15-19
• 2.1.4 数据存储19
• 2.2 系统组成19-27
• 2.2.1 主控制器单元21-22
• 2.2.2 信号采集处理单元22-23
• 2.2.3 车钟信号切换控制单元23-26
• 2.2.4 系统CAN组网通讯26-27
• 第3章 硬件设计27-35
• 3.1 主控制器单元27-29
• 3.1.1 PCM-5830主板27-28
• 3.1.2 CAN驱动28-29
• 3.2 信号采集处理单元29-32
• 3.3 车钟信号切换控制单元32-35
• 第4章 软件设计35-45
• 4.1 主控制器单元35-43
• 4.1.1 主程序说明35-37
• 4.1.2 主程序设计37-39
• 4.1.3 处理和显示模块程序设计39-40
• 4.1.4 寻优模块程序设计40-41
• 4.1.5 修正模块程序设计41-43
• 4.2 信号采集处理单元43-44
• 4.3 车钟信号切换控制单元44-45
• 第5章 安装布局和实船测试45-62
• 5.1 安装布局45-49
• 5.1.1 主控制器单元45-46
• 5.1.2 信号采集处理单元46-47
• 5.1.3 车钟信号切换控制单元47-49
• 5.2 实船测试49-62
• 5.2.1 测试方案49-51
• 5.2.2 第一次实船试验51-53
• 5.2.3 第二次实船试验53-58
• 5.2.4 测试结论58-62
• 第6章 结论与展望62-63
• 6.1 结论62-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-66

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