船舶运输冷藏箱故障测试诊断系统.pdf
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1、Y1 0 3 7 8 3 3学位论文船舶运输冷藏箱故障测试诊断系统何吉庆指导教师任光教授申请学位级别工学硕士专业名称轮机工程学位授予单位大连海事大学2 0 0 6 年9 月中文摘要摘要在远洋船舶冷藏箱的管理中,如何能迅速、准确地发现并解决冷藏箱故障是非常重要的。目前,靠船上技术力量解决这些故障,管理者普遍感到压力与困难较大。本文研究工作的目的就是研发一种具有功能强大的冷藏箱故障测试与诊断设备,以解决冷藏箱维护管理中的故障诊断问题。本文在查阅大量文献资料基础上,结合国内、外冷藏箱管理、维修的现状,以C A R R I E R 冷藏箱控制系统为例,结合专家诊断系统进一步强化其故障诊断功能,首先对C
2、 A R R I E R 冷藏箱的控制系统,尤其是警报、故障处理进行了分析、归纳与总结。然后,针对不同类型的故障,采用不同的方法进行故障诊断与排除。监测、报警与故障诊断是保证控制系统正常工作的非常必要的手段,具有强大诊断功能的专家诊断系统是人工智能的一个重要领域。其具体实现的方式各有自己的特点。利用专家诊断系统理论,在有些领域已开发出了较为成熟的产品。尤其是为解决较为复杂的实际问题提供了一种非常方便、有效的方法,它为解决印刷电路板的故障搭建了较好的平台。本文的研究的重点工作就是结合专家诊断系统理论,在专家多年冷藏箱维修经验的基础上,用V i s u a lB a s i c6 0 程序设计语言
3、作为开发工具,对较难处理的电路板故障开发出了一种比较完善、方便的诊断设备。其具体研发的工作是:首先把专家知识及其诊断经验用规则表示出来,形成故障诊断专家系统的知识库,进而根据报警信息对知识库进行比较、推理,诊断出故障元件或故障区域。对一般性的故障,利用原冷藏箱的电脑通讯接口与开发好的故障测试诊断仪进行通讯,将控制系统的各种具体的报警进行处理后,用显示器显示故障处理信息,以帮助船员完成故障的具体诊断与排除。关键词:冷藏箱控制系统,故障报警与诊断,V B,专家诊断系统英文摘要T h eF a u l tT e s t i n gD i a g n o s mS y s t e mf o rR e
4、e f e rC o n t a i n e ro ft r a n s p o r ts h i pA b s t r a c tD u r i n gt h em a n a g ep r o c e s so fm a r i n e 托咖c o n t a i n e r,I ti sv e r yi m p o r t a n tf o rt h es u p e r v i s o rt of i n dt h et r o u b l ea n ds o l v et h ep r o b l e mp r e c i s e l ya n dq u i c k l y B u
5、ta tp r e s e n t,i ti sv e r yd i f f i c u l tt of i n i s ha l lt h i sk i n do fj o b so n l yb yt h e m s e l v e s I nt h i sd i s s e r t a t i o n,t h ed e s t i n a t i o no fm yr e s e a r c hj o bi st od e v e l o pak i n do fe q n i p m e u tw h i c hh a sp o w e r f u lf u n c t i o ni
6、nt h ep r o c e s so fr e c u rc o n t a i n e rf a u l tt e s ta n dd i a g n o s i s F i r s t l y,a f t e rr e a d i n gl o t so fd o c u m e n t sa n dd a t a,c o m b i n e dt h es t a t u so fm a n a g ea n dr e p a i rl e v e lo f t h er e e f e rc o n t a i n e ri nt h ew o r d,a c c o r d i
7、n gt ot h eC A R R I E Rr e e f e rc o n t a i n e rc o n t r o ls y s t e m,t h ew h o l ec o n t r o ls y s t e m,e s p e c i a l l yt h ea l a r ma n df a u l td i s p o s i t i o ns y s t e mi sa n a l y s e d i n d u c e da n ds 眦u pi nt h i sd i s s e r t a t i o n T h e nc o n t r a p o s e d
8、d i f f e r e n tk i n do f t r o u b l e s,d i f f e r e n tk i n do f d i a g n o s t i cd i s p o s a lm e t l l o db ec a r r i e do u t M e a s l|r e、a l a r ma n df a u l td i a g n o s ei st h en e c e s s a r ym e a n sw h i c ht h ec o n t r o ls y s t e mc a nb em a i n t a i n e di t sw o
9、 r k i n g sn o r m a l l y T h ee x p e r tf a u l td i a g n o s es y s t e mw h i c hh a si t sp o w e r f u lf u n c t i o ni sai m p o r t a n ta r e ao fa r t i f i c i a li n t e l l i g e n c e,I tc a nb ec a r r i e do u ti nd i f f e r e n tw a y sw h i c hh a ss o m ep e r f e c tp r o d
10、u c t st u r n e do u ti n t ob e i n gi nd i f f e r d n ta r e a s E x p e r tf a u l td i a g n o s es y s t e mp r o v i d e sac o n v e n i e n ta n de f f i c i e n tm e t h o dt op r o c e s st h o s ec o m p l i c a t e dp r a g m a t i ci s s u e s I te s t a b l i s h e dag o o dp l a t f
11、o r mf o ru st od e a lw i t ht h ec o m p l i c a t e df a u l t so f p r i n t e dc i r c u i tb o a r d s I nt h e s i s,b a s e do nt h e o r yo fE x p e r tf a u l td i a g n o s es y s t e m,a c c o r d i n gt om a n yy e a r so fm a i n t e n c ea n dr e p a i ro f r e e f e rc o n t a i n e
12、rb yo u re x p e r t s a d o p t i n go b j e c t-o r i e n t e dV B 笛p r o g r a m m i n gl a n g u a g e e x p l o i ta 虹n do fc o n v e n i e n te q u i p m e n t st oc o p ew i t ht h et r o u b l e-s h o o t i n gj o b so fp r i n t e dc i r c u i tb o a r d s T h ed e t a i lj o bi st ou s et
13、h ef o r m u l at oe x p r e s st h ee x p e r t ek n o w l e d g eo re x p e r i e n c et os e tu par e p o s i t o r yo fE x p e r tf a u l td i a g n o s es y s t e m T h e nf i n do u tt h ef a u l t0 1 f a u l ta r e ab yc o m p a r i n gr a t i o c i n a t i n gt h o s ea l a r mi n f o r m a
14、t i o nf r o mt h ec o n t r o ls y s t e m I na d d i t i o nt ot h o s eg e n e r a lf a u l t s,w i t ht h ep o r to fo r i g i n a lc o n t r o l l e rc o m m u n i c a t i n gw i t hd i a g n o t i c a le q u i p m e n t,t h ee q i p m e n tg e tt h ed i a g n o t i c a li n f o r m a t i o na
15、n dd e a lw i t hi t,t h e ng i v et h em e a s u r e so ft r o u b l e-s h o o t i n gj o b s I I英文摘要K e y w o d s:r e e f e rc o n t a i n e rc o n t r o ls y s t e m;F a u l tA l a r ma n dD i a g n o s e:V B:E x p e r tf a u l td i a g n o s es y s t e mI I I大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明:本论文
16、是在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果,撰写成博士顾士学位论文!:船舶运箍硷越笪酋瞳型达途逝丕筮:。除论文中已经注明引用的内容外,对论文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表或未公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名始r 多玖口6 年朋加日学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解“大连海事大学研究生学位论文提交、版权使用管理办法”,同意大连海事大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和屯子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可以将本学位论文的全部或部分内容编
17、入有关数据库进行检索,也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。保密口,在年解密后适用本授权书。本学位论文属于:保密口不保密口(请在以上方框内打“,)论文作者签名:俑莒认导师签名:孑乏乞日期:咕年o 月w 目船舶运输冷藏箱故障测试诊断系统引言1 问题的提出随着越来越多运输冷藏箱的使用,而其控制系统的功能完善使系统结构更加复杂,因此,船舶运输冷藏箱的可靠性和科学管理显得十分重要。冷藏箱装船数量多(较大集装箱船载冷藏箱数量可达数千个),其控制系统出现故障的几率较高。一旦冷藏箱的制冷系统不能正常工作,将给远洋船舶的运输带来很大的损失。所以,冷藏箱在使用中出现的各种报警以及控制系统出现的各
18、种异常,要求船员能迅速排除故障使之在较短的时间内恢复正常工作。当前条件下,船员对冷藏箱故障的解决困难较大。目前,多数冷藏箱的控制系统均以微处理器为核心的具有通讯功能的温度控制系统。它的主控制功能已经比较完普,但笔者认为其监测报警、故障诊断,以及通信方面尚需进一步完善。主要表现在冷箱出现故障后,仅有警报显示,船员不易及时准确地判断出故障原因;发现警报后,报警代码不能给出较详细的相关提示,不利于船员及时查找并排除故障;加上目前逐渐取消电机员的大环境下,轮机员对冷藏箱,尤其是其控制系统不熟悉,导致冷藏箱控制系统出现故障的机会大大提高。笔者曾对中远集运公司的电机员、轮机员做过调查,结果表明:冷藏箱故障
19、的几率比接个机舱控制系统的故障几率还高。因此,各海运院校、远洋公司(尤其是集装箱运输公司)应加大船员的培训方度,将冷藏箱列入培训重点内容的同时,对冷藏箱的故障诊断系统应提出更高的要求。青岛远洋船员学院作为中远最大的培训院校,培训项目与内容随时适应航运市场的需求与出现的船舶新技术衔接,在冷藏箱管理员培训方面取得了很好的效益。因此,进一步开发冷藏箱故障诊断系统的性能,提高轮机员的故障分析能力,成为当前急待解决的一个突出的问题。引言2 本文的研究与创新目前,国内外有关故障诊断理论指导思想较多,相关的文章及采用的方法也比较多。专家诊断系统在其它领域的应用比较成熟,但专家诊断系统在冷藏箱控制系统的应用还
20、没有。关于冷箱控制系统的的各种故障进行较为详细的分析、诊断的实例也没有出现。本文根据冷藏箱控制系统检修的实际情况,基于冷藏箱检修专家的经验,采用V B 6 0 软件及S 7 3 0 0 P L C 硬件,以广泛使用的典型冷藏箱一开利(C A R R I E R)箱控制系统为研究对象,对C A R R I E R 控制系统的故障分析、诊断和检修加以编程处理,实现在线诊断、自动搜寻故障区域、重要元器件的结构原理剖析。为冷藏箱的使用管理、操作控制、故障范围检修、工作原理分析提供指导、学习和帮助,轮机员能方便地发现、分析、处理冷藏箱出现的故障。另外,本文对冷藏箱系统的设计人员具有一定的参考价值。船舶运
21、输冷藏箱故障测试诊断系统第1 章船用冷藏箱O A R R I E R 控制系统介绍1 1 船舶制冷系统综述n 钉制冷系统的基本原理;如下图1 1 所示,低压汽态冷剂从压缩机1 的吸入口吸入,在压缩机的作用下从排出口排出高温、高压的汽态冷剂,经冷凝器3 冷却图1 1 船舶制冷系统示意图F i g 1 1T h es k e t c hm a po f m u i n e 础g e m t i o ns y s t e m1)压缩机;2)压缩机电动机;3)冷凝器;4)冷却水泵;5)供液电磁阀;6)膨胀阀:7)蒸发器风机;8)蒸发器;9)温度控制器;1 0)低压开关;1 1)高压开关;1 2)油压开
22、关;1 3)控制电路;1 4)卸载机构;1 5)融霜加热器:1 6)贮液器船用冷藏箱C A R R I E R 控制系统介绍低温高压的液态冷剂存放在贮液器1 6 中备用。当冷库的供液电磁阀5 打开时,后变成液态冷剂,再经供液电磁阀5、膨胀阀6 的节流进入冷库的蒸发器8 汽化,从冷库中吸收热量使冷库温度降低,吸热后的汽态冷剂再回到压缩机的吸入口循环使用。冷凝器3 由冷却水系统冷却,在压缩机工作的同时,冷却水系统必须同时工作。冷却水泵可由单独的电动机驱动,也可以由压缩机电动机驱动。蒸发器风机7 用于使冷库各处的温度均匀,通常只有在融霜期间蒸发器风机才停止工作。制冷装置的自动控制通常是由两个既相互独
23、立又相互联系的系统共同实现的。这两个系统是:冷库温度自动调节系统和压缩机自动控制系统。冷库温度自动调节系统:通过温度控制器(温度开关)9 来控制供液电磁阀5的通、断,再经过膨胀阀的自动调节,从而控制流入冷库蒸发器的冷剂量来实现温度自动调节。当冷库温度高于设定的上限温度时,温度开关闭合,供液电磁阀5 打开,贮液器中的液态冷剂经供液电磁阀5 流入膨胀阀6,再经膨胀阀的自动节流,使流入蒸发器中的冷剂全部汽化,吸收冷库中的热量,使冷库温度降低,直到冷库温度降低到设定的下限值时,温度开关断开使供液电磁阀关闭,液态冷剂无法进入蒸发器而停止制冷。供液电磁阀关闭后,因回到压缩机吸入口的汽态冷剂减少,压缩机吸入
24、口的压力将降低。在这一过程中,在进行温度调节的同时,也使压缩机吸入压力发生变化。压缩机的启停自动控制系统:压缩机的自动启停控制是通过装设在压缩机吸入口的低压开关l O 的通断来实现的。当系统中各冷库的温度全部达到设定的下限温度后,各冷库的供液电磁阀全部关闭,所有的液态冷剂都无法通过供液电磁阀进入蒸发器并回到压缩机的吸入口,予是压缩机的吸入压力越来越低,直至降低到低压开关设定的下限值时,低压开关动作(断开),使压缩机停止工作。而当某一个或多个冷库温度升高到设定的上限值时,相应的供液电磁阀打开,对应的冷库蒸发器又有冷剂流入并汽化而回到压缩机的吸入口,于是压缩机吸入口的压力升高,当升高到低压开关的设
25、定上限压力时,低压开关动作(闭合),压缩机自动启动运行。这一过程实现了压缩机吸入1 2 1 压力对压缩机的自动启停控制。此外,为了使系统安全、高效工作,还应有相应的保护和控制环节,主要包括:船舶运输冷藏箱故障测试诊断系统(1)高压保护:当压缩机的排出口压力过高时,高压开关1 1 断开,压缩机自动停止运行,以免损坏压缩机。(2)油压保护:要使压缩机正常工作,应在压缩机运行后建立一定的滑油压力,若在压缩机起动后设定的时间内没有建立起滑油压力,则油压开关1 2 断开,使压缩机停止工作(3)低温冷库的融霜控制:当低温冷库的蒸发器长时间工作后,会在蒸发器上结上一层厚霜而影响制冷效率,为此,在系统工作一定
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