舶船柴油机监测系统的开发与研究大学论文.doc

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1、摘 要摘 要作为船舶主动力设备的柴油机可比作船舶的心脏，其可靠的运行是保障航运安全的关键。对船舶柴油机的运行状态进行监测，能及时发现设备存在的故障隐患，避免突发性故障导致停机和安全事故的发生，因而具有重要的意义。本课题以16VPA6柴油机为研究对象，利用虚拟仪器等技术开发船舶柴油机监测系统，并且就相关的技术开展了深入的研究。本文首先分析了船舶柴油机监测系统的研究现状和发展趋势，并对监测系统中的新技术如嵌入式技术和虚拟仪器技术进行了详细的介绍。在充分了解现状和新技术的基础上，进一步明确了本文的技术路线和主要工作。在上述基础上，本文对船舶柴油机监测系统进行了总体设计。在满足总体设计要求的前提下，完

2、善设计思路和制定设计方案并预期了开发结果，为后文的硬件设计和软件设计指明方向。接着，本文对监测系统进行了详细的硬件设计和软件设计。其中，硬件设计主要包括信号调理箱和数据处理箱的设计，并对系统中所需用到的硬件进行了介绍。软件设计部分则首先阐述系统的软件结构和选择软件开发平台，然后根据软件结构中所划分的功能模块分别进行详细的设计，并对软件程序的维护和扩展进行了介绍。最后，本文对开发完成的柴油机监测系统进行了试验验证和分析。结果表明，该船舶柴油机监测系统运行情况良好，基本满足既定功能，能较好地完成对柴油机信号的监测并能提取异常信号，为后续的柴油机故障诊断专家系统提供数据。关键词：船舶；柴油机；Lab

3、VIEW；信号模拟器IAbstractAbstractAs the main power equipment or the heart of the ship, diesel engines reliable running is the key to guarantee the security of the marine. The monitoring of the ships diesel engines running status can discover promptly the breakdown hidden danger, avoid the burst breakdown

4、causing the engine off and safety incidents occurrences, thus has the vital significance. This dissertation takes the 16VPA6 diesel engine as the object of study, uses virtual instrument technology and so on to develop the ships diesel engine monitoring system, and has carried out the thorough resea

5、rch on the related technology.This article has first analyzed the ships diesel engine monitoring systems research present situation and the trend of development, and has carried on the detailed introduction to monitoring systems new technical like embedded technology and the virtual instrument techn

6、ology. In the full understanding present situation and in the new technologys foundation, has further been clear about the technique route and primary task of the dissertation.In the above foundation, this article has carried on the system design to the ships diesel engine monitoring system. Under t

7、he premise of satisfying the system design request, consummates the design ideas，works out the design proposal, and anticipates the development results, indicates the direction for the later word hardware design and the software design.Then, this article has carried on the detailed hardware design a

8、nd the software design to the monitoring system. And, the hardware design mainly includes the signal modulator band the data conversion boxs design, and the hardware which needs to the system in has carried on the introduction. The software design part firstly expound sthe software frame and select

9、the software development platform, then designs separtedly in detail according to function modules setted in software frame, and introduces the matainence and extendability of the software program.Finally, the dissertation has carried on the experimental verification and the analysis of the develope

10、d diesel engine monitoring system. The result indicates that this ships diesel engine monitoring system operational aspect is good, satisfies the requested function in substance. The monitoring system can complete the diesel engine signal monitoring well, and can withdraw the unusual signal to provi

11、de the data for the following diesel engine failure diagnosis expert system.Key Words: ship; diesel engine; LabVIEW; signal simulatorVII目 录目 录摘 要IAbstractIII第1章 绪论11.1 课题的背景和意义11.2 国内外研究现状与发展趋势21.2.1 柴油机状态监测研究现状21.2.2 船舶柴油机监测系统的技术进展31.3 论文技术路线及主要工作5第2章 监测系统的总体设计72.1 设计要求72.2 设计思路82.3 设计方案82.4 预期结果12

12、2.5 本章小结13第3章 柴油机监测系统硬件设计153.1 传感器信号的分类及特点153.2 信号调理箱的设计173.3 数据处理箱的设计183.3.1 智能采集模块设计183.3.2 信号处理电脑设计243.4 硬件设计说明253.5本章小结25第4章 柴油机监测系统软件设计274.1 概述274.1.1 软件总体结构274.1.2 软件开发平台284.2 LabVIEW开发流程294.2.1 创建带实时目标的项目294.2.2 创建并编写FPGA VI304.2.3 编译FPGA VI304.2.4 编写主机接口314.3 数据采集模块设计314.3.1 功能说明314.3.2 程序设计

13、324.4 监测与报警模块设计334.4.1 超限报警模块334.4.2 监测报警界面334.4.3 报警传输模块344.5 数据通讯模块设计354.5.1 控制器通讯模块354.5.2 触摸屏通讯模块设计364.5.3 集控台通讯模块设计384.6 燃烧分析模块设计434.6.1 示功图分析444.6.2 燃烧性能指标474.6.3 燃烧放热率曲线504.6.4 某缸拟合数据燃烧分析524.7 振动分析模块设计544.7.1 频谱图分析544.7.2 振动性能指标594.7.3 某缸拟合数据振动分析604.8 软件维护与功能扩展614.8.1 软件维护介绍614.8.2 功能扩展介绍624.

14、9 本章小结63第5章 柴油机监测系统软硬件联调655.1 监测系统总体结构655.2 柴油机信号模拟器设计665.3 软硬件联调685.3.1 低频信号调试695.3.2 高频信号调试725.4 本章小结76第6章 结论与展望776.1 总结776.2 展望77参考文献79攻读硕士期间发表的学术论文81致 谢83ContentsContentsAbstract(Chinese)IAbstract(English)IIIChapter1 Introduction11.1 Background and significance of the subject11.2 Research status

15、 and development trend at home and abroad21.2.1 diesel engine monitoring research status21.2.2 ship diesel engine monitoing technology and development31.3 Paper technology route and prime task5Chapter2 Overall design of the monitoring sysytem72.1 Design requiremnet72.2 Design idea82.3 Design proposa

16、ls82.4 Anticipated result132.5 Summmary13Chapter3 Hardware design of diesel engine monitoring system153.1 Sensor signal sorts and characteristic153.2 Signal modulator box design173.3 Data convertion box design183.3.1 Intelligent gathering module design183.3.2 Signal processing computer design243.4 H

17、ardware design explanation253.5Summary25Chapter4 Software design of diesel engine monitoring system274.1 Outline274.1.1 Software overall frame274.1.2 Software development platform284.2 LabVIEW development flow294.2.1 Establish a project with Reai-Time targect294.2.2 Establish FPGA VI304.2.3 Compile

18、FPGA VI304.2.4 Write host interface314.3 Data acqusition module design314.3.1 Function explantion314.3.2 Program design324.4 Monitor and alarming module design334.4.1 Ultra limits alarming module334.4.2 Monitor alarming module334.4.3 Alarming transmission module344.5 Data communication module design

19、354.5.1 Control communication module354.5.2 Touch panel communication module364.5.3 Console communication module384.6 Combustion analysis module design434.6.1 Dynamometer card analysis444.6.2 combustion performance index474.6.3 Combustion heat release rate curve504.6.4 Some cylinder fitting data com

20、bustion analysis524.7 Vibration analysis module design544.7.1 Spectrograph analysis544.7.2 Vibration performance index594.7.3 Some cylinder fitting data vibration analysis604.8 Software maintenance and function expansion614.8.1 Software maintenance introduction614.8.2 Function expansion introduction

21、624.9 Summary63Chapter5 Diesel engine monitoring system hardware and software union debugging655.1 Monitoring system overall frame655.2 Diesel engine signal simulator design665.3 Hardware and software union testing685.3.1 Low frequency debugging695.3.2 High frequency debugging725.3 Summary76Chapter

22、6 Summary and forecast776.1 Summary776.2 Forecast77Reference79Research paper of published in postgraduate time81Acknowledgements83第1章 绪论第1章 绪论1.1 课题的背景和意义柴油机是船舶动力的主要来源，在船舶设备中占有重要的地位，其运行状态直接关系到船舶的运行安全1。由于柴油机具有零部件多且相互关联、运动复杂和工作条件恶劣等特点，发生故障的可能性较大。据统计，在众多海难事故中，机械事故位居首位占22%，船舶主机（柴油机）又占机械故障的45%。2在柴油机运行过程中

23、进行监测，以发现潜在的故障原因，及早采取措施，防止突发性故障的产生。这种运行状态监测方式，不仅避免了设备运行事故，提高了经济效益，而且大大降低了维修人员的劳动强度。它是柴油机进行故障诊断的前提。近些年来，我国船舶行业的规模越来越大，并且向高效、高速、系统化和自动化方向发展，所以当柴油机发生异常时，单靠维护人员来解决设备运行时出现的问题已变的越来越困难了。为了提高柴油机的使用效率和可靠性，提出了一种基于嵌入式平台的状态监测系统。嵌入式系统是一个技术密集、资金密集、高度分散，不断创新的知识集成系统，其产品具有较长的生命周期，是面向用户、面向产品、面向特定应用的，其软硬件各方面均受到应用需求的制约。

24、将嵌入式系统应用到柴油机监测中，一方面可以对柴油机进行实时的运行状态监测，无需要人工干预即能自主运行，充分发挥了嵌入式计算机低成本、高可靠性、高集成度等优势；另一方面，可以根据柴油机运行条件的改变，自适应地调节自身的功能来保证监测的及时性3。对船舶柴油机运行状态进行监测的意义主要表现在以下几个方面：1及时掌握柴油机运行状态异常或故障的征兆，以便采取相应的措施，更换或修理失效的零部件，避免或减少重大事故的发生；2一旦发生故障，能自动记录故障过程的完整数据和信息，以便对故障原因进行分析，防止同类事故的再次发生；3通过对柴油机状态异常的原因进行分析，掌握柴油机运行状态的变化情况、主要零部件及子系统性

25、能的劣化程度及发展趋势，对柴油机正常运行的时间进行预测，为柴油机维修时间和方式提供科学的决策依据；4通过监测得到的大量柴油机状态数据，可以更充分的了解柴油机的特性，为船舶柴油机设计、制造水平和产品质量提供详实的资料。1.2 国内外研究现状与发展趋势1.2.1 柴油机状态监测研究现状随着科学技术的发展，柴油机运行状态监测越来越受人们的高度重视，并在这一领域投入了大量的科研力量和研究经费。在现代柴油机运行状态监测方面取得了一些方法和理论成果。1) 基于热力性能参数的监测法4-7这种方法是通过测定柴油机的各种热力参数(如油、水系统的温度与压力、各缸的排气温度、进排气管平均压力、曲轴箱压力、空气温度、

26、转速、各缸指示功率、油耗、喷油压力曲线、压缩压力和爆发压力等)与其在正常工作状态下的参数相比较来分析判断柴油机的工作状态。在船舶航行中，这些热力参数的数值不同程度地反映了船舶柴油机的整体性能和零件的工作状态。轮机人员可以从这些参数中获得柴油机是否需要调整和维修的信息。因此，热力参数监测是船舶机械的性能变化同产生的后果联系起来的监测方法。由于大型船舶设备都设有集控室，配有各类监测船舶机械的数据测试仪表。因此，热力参数监测法易于为轮机人员所接受。在这方面，德国、日本和美国等国家的技术比较先进。其中日本开发的一些使用简单方便的简易测定诊断仪，如气缸压力表、光电转速表、油压测定仪等。美国在柴油机上安装

27、在线监测系统，采用不同的传感器来测量柴油机的曲轴箱压力、转速、油温等参数，从而实现对柴油机工作状态的监测。我国近年来也加强了这方面的研究先后研制出了一些柴油机工况自动监测系统，可对柴油机的气缸压力和转速，各部位的温度、压力、液位及各项技术参数进行巡回检测和监控。2) 基于振动信号的监测法8-11它利用柴油机是一种高速的往复式动力机械，其缸盖振动信号是反映柴油机各部件之间关系的及其敏感的参数.它是由缸内气体爆发压力、进排气门落座冲击、进排气门开启气流冲击等多种激励力综合作用的结果，同时还受到机身整体振动等因素的影响。其表现形式既具有与工作循环有关的周期性特性，又具有非平稳时变及某些冲击特性。在柴

28、油机运行中，当各零件间磨损间隙过大时，机械动力学性能将发生改变，产生的振动也会随之变化。因此，通过监测柴油机关键部位的振动现象，分析其振动信号可以了解被监测对象内部的运行状态，达到诊断故障原因、程度、部位和发展趋势的目的。振动信号分析法具有诊断速度快、准确率高、定位性强、适用范围广、能够早期预报和在线诊断等特点。特别适用于柴油机的燃油系统、气阀机构、增压器、活塞缸套组件、连杆轴承、滑动主轴承等部件的状态监测。70年代后期，开始将振动监测法应用于船舶柴油机的故障诊断，美国麻省理工学院R. H. Lyon教授开展了许多基础理论研究；日本的T. Katagi和R. Kimura等人一直利用振动和声音

29、信号进行船舶柴油机的状态监测研究；国内的华中科技大学、西南交通大学、海军工程大学和武汉理工大学等单位也都在这方面进行了大量的基础性试验，己取得较大进展。3) 油液监控法12-13船舶柴油机油液监控技术是柴油机状态监测、故障诊断与失效分析学科交叉综合的高新技术。它主要通过对船舶柴油机动力装置润滑油的品质及其携带的信息载体(磨粒和污染物)进行分析判断，结合船舶柴油机动力装置的使用管理现状，以及领域专家的经验，利用网络技术，实现船舶柴油机动力装置基于油液的状态监测、故障诊断、失效分析和维修管理。船舶柴油机油液监控技术的发展现状经历了油料分析，油液监测，油液监控三个主要阶段。油料分析阶段起源于20世纪

30、40年代，在常规理化性能分析的基础上，开始应用光谱分析，主要以油料的化验为标志。油液监测阶段可从20世纪70年代铁谱分析技术的诞生算起，逐步形成了“以常规理化分析为基础，以光谱分析为核心，以铁谱分析为验证，以其他分析为辅助”的多技术综合监测方法，主要以故障诊断为标志。油液监控阶段是20世纪90年代末信息技术迅猛发展的产物，强调多技术、多信息、多学科的交叉与融合，以管理为标志，核心是状态评估，目前正在发展之中。在这方面，美国、日本、加拿大及欧洲一些国家较早进入实际应用，并积累了丰富的经验，也开发出了比较先进的测量和分析设备，而我国在 80 年代开始这方面的研究，到现在已经进入实用的研究阶段。值得

31、注意的是，在应用上述各种方法对柴油机进行状态监测和控制时，往往是各种方法相互交叉，互为补充的。只有综合运用柴油机监控的各种方法，才能够充分利用信号的全部信息，提高诊断的准确性。1.2.2 船舶柴油机监测系统的技术进展1 嵌入式系统在船舶设备监测中的应用嵌入式系统是一个实现预定特殊功能的系统,它具有有限的资源(如内存、功耗、处理器速度、计算能力等),具有自己的操作系统,它的CPU具有低功耗、体积小、集成度高等优点。近年来船舶自动化系统正向着数字化、智能化、网络化的方向发展,很容易就会把嵌入式系统作为船舶柴油机乃至整个机舱监控系统的理想监测设备选择对象之一。显然,把嵌入式系统应用于新船的建设,可以

32、使船舶监测系统趋于小型化、智能化,具有先进性。由于在现有船舶柴油机监控系统上使用较多的仍然是热电阻、继电器、加速度等常规传感器,PC机现场总线的方法便不能适用,而选用合适的嵌入式系统则能方便地实现对模拟信号的数据采集。这样一来,对于使用非嵌入式监控系统的船舶而言,可以在尽量少改动原有设备的情况下,提高系统的监控水平。由于嵌入式技术在船舶应用领域尚处于发展阶段,在现有船舶数据监控系统中,仍是以采用PLC(可编程逻辑控制器)、工业控制计算机(以下简称工控机),甚至简单的单片机系统为主来实现船舶各系统的数据采集、监测及控制功能。然而,考虑到船舶空间狭小,航行环境多变,因此相对陆用设备而言,我们希望这

33、类船用设备具有体积小,安装接线方便,便于维修,可靠性高,并能适应船上盐雾、油雾、霉菌、潮湿、高热、振动、冲击、电磁干扰大等恶劣条件的性能。对应用于船舶这一特殊环境,嵌入式系统比以往的各类控制系统具有明显的优点,可以预见嵌入式系统将在船舶监控系统中得到广泛的应用14-16。2 虚拟仪器技术在船舶设备监测中的应用自20世纪90年代以来，计算机技术迅猛发展，虚拟仪器技术在数据采集、自动测试和测量仪器领域等到广泛应用，促进和推动测试测量系统的设计方法与实现技术发生了深刻的变化。“软件就是仪器”已经称为测试与测量技术发展的重要标志。计算机技术与测量技术紧密结合的产物-虚拟仪器技术的诞生，完全能够满足柴油

34、机对测试系统的需求，能够根据不同的试验目的，测试参数和测量要求，快速构建一套技术先进、功能完善、测量精度高、试验结果分析处理能力强的综合测试系统。虚拟仪器技术具有巨大的灵活性，开发者可以根据自己的特殊需求来定义仪器的功能。虚拟仪器系统是由计算机、应用软件和仪器硬件三大要素构成的。计算机与仪器硬件又称为VI的通用仪器硬件平台。软件技术是虚拟仪器的核心技术。常用的仪器用开发软件有LabVIEW、LabWindows/CVI、VEE等等，其中以LabVIEW应用最为广泛。虚拟仪器的硬件系统一般分为计算机硬件平台和测控功能平台。其中计算机硬件平台可以是各种类型的计算机。计算机管理着虚拟仪器的软、硬件资

35、源，它是虚拟仪器的硬件基础。同时，计算机技术在显示与存储能力、处理性能、网络与总线标准等方面的发展，促使了虚拟仪器的快速发展。由于发达国家起步早，目前虚拟仪器测量在发达国家已经基本普及。国内对于虚拟仪器的研究相对较晚，基本从上世纪90年代末开始，近几年来发展很快，取得了可喜的研究成果。现在，虚拟仪器技术在国内发动机测试领域已经广泛应用，并称为测试系统设计的主流。虚拟仪器的引入，推动了发动机测试技术的不断更新和发展，促进了测试系统的更新换代17-18。3基于CAN总线的柴油机状态监测技术现场总线是用于现场仪表与控制系统和控制室之间的一种全分散、全数字化、智能、双向、互联、多变量、多点、多站的通信

36、网络。对现场总线(Fieldbus)一词的定义为现场总线是一种应用于生产现场，在现场设备之间、现场设备与控制装置之间实行双向、串行、多节点数字通信的技术。由于技术和利益的原因，目前国际上存在着几十种现场总线标准，比较流行的主要有FF、CAN、DeviceNet、HART、LonWorks、INTERBUS、ControlNet、PROFIBUS、CC-Link、WorldFIP、P-Net、SwiftNet等现场总线。它们各自具有不同的特点，分别在不同的应用领域里占据了主导地位。现场总线是一种正在发展中的技术，迄今尚未有一种现场总线可称是完美的，每一种现场总线都处在不断地完善过程中。 20世纪

37、90年代中期，以现场总线技术为基础的全数字式监测系统扩展到了船舶工业领域。不过，对于柴油机这个具体的对象，现场总线的应用又具有特殊性。船舶柴油机监测系统应该采用实时性好、抗干扰能力强、成本低廉、开发和使用难度较小的现场总线。从各种现场总线的优点可以看出，比较适合的总线有LonWorks总线、CAN总线和HART总线，尤其以CAN总线的应用最多。国内的一些科研所和企业也相继在开发基于CAN总线的船用柴油机监测系统。由于CAN总线上的各种模块可以自由组态，能够满足不同用户的需要，大大提高了船舶的自动化程度，带来了很好的经济效益。可见CAN总线在船舶柴油机监测领域的应用是广泛的。CAN是控制网络Co

38、ntrol Area Network的简称，最早由德国BOSCH公司推出，用于汽车内部测量与执行部件之间的数据通信。其总线规范现在已被ISO国际标准组织制订为国际标准，得到了Intel、 Motorola、Philips、NEC等公司的支持，已广泛应用在离散控制领域。协议也是建立在国际标准组织的开放系统互连模型基础上的，不过，其模型结构只有3层，只取OSI底层的物理层、数据链路层和顶上层的应用层。其信号传输介质为双绞线，通信速率最高可达1Mbps/40m，直接传输距离最远可达10Km/kbps，可挂接设备最多可达110个。CAN的信号传输采用短帧结构，每一帧的有效字节数为8个，因而传输时间短，

39、受干扰的概率低。当节点严重错误时，具有自动关闭的功能以切断该节点与总线的联系，使总线上的其它节点及其通信不受影响，具有较强的抗干扰能力19-21。1.3 论文技术路线及主要工作基于某厂16VPA6柴油机开发一套船舶柴油机监测系统是本课题的主要目的。本课题与实际结合紧密，需要考虑工程应用背景，是面向工程实际开发的船舶柴油机监测系统。本文首先介绍船舶柴油机监测系统的研究现状和最新技术进展；然后进行柴油机监测系统的总体设计，主要是根据PA6柴油机监测系统的设计要求，规划系统的设计思路和制定设计方案；在上述基础上，接着进行系统的硬件设计和软件设计，硬件设计部分主要是针对传感器信号的分类和特点，进行信号

40、调理箱和数据处理箱的设计；软件设计部分则首先阐述系统的软件结构和选择软件开发平台，然后根据软件结构中所划分的功能模块分别进行详细的设计，并对软件程序的维护和扩展进行了介绍；最后本文进行软软硬件联调试验，结果表明，本文开发的船舶柴油机监测系统具有实时监测所需信号并提取异常信号等功能，运行情况良好。本文主要工作：1针对实际情况，制定详细且实用的柴油机监测系统设计方案；2 进行信号调理箱和数据处理箱的设计；3 通过虚拟仪器软件进行编程，实现信号的采集、处理、报警、通讯以及存储等功能；4 进行柴油机信号模拟器的部分设计；5 进行软硬件联调试验，改进和完善开发完成的柴油机监测系统。83第2章 监测系统的

41、总体设计第2章 监测系统的总体设计2.1 设计要求船舶柴油机的工作环境恶劣，因此要求监测系统必须抗干扰能力强，且稳定可靠。随着计算机技术、信息技术和电子技术的应用与发展，现代柴油机正朝着大型化、复杂化和智能化的方向发展。柴油机运行状态实时监测与诊断系统是实现“柴油机的智能化”中不可缺少的重要组成部分。国外许多著名柴油机生产厂商，如MAN B&W，MTU和Wartsila公司，都开展了大量的运行状态实时监测与诊断系统的研究。尽管我国是一个航运大国和造船大国，但柴油机智能化技术与国际先进水平还有相当差距。因此，国内很多高校及科研机构开始了船舶柴油机自动化综合研究，建立了一些综合实验室22-24。本

42、课题主要是开发基于某厂的16VPA6柴油机监测系统，能实时监测反映柴油机运行状态的各种信号，并将监测结果存储，为后续的故障诊断专家系统提供数据。如图2.1所示就是PA6柴油机的实物图。图2.1 PA6柴油机Fig.2.1 PA6 diesel engine对PA6柴油机进行监测系统的设计需要满足下列要求：1 监测系统的抗干扰能力强，系统稳定可靠； 2 系统不仅能实时监测温度、压力等低频信号，还能监测缸压、振动等高频信号；3 系统监测的结果能够以故障诊断专家系统能识别的形式进行存储。为了达到上述系统的设计要求就要使设计柴油机监测系统的时候要使硬件具有体积小、抗干扰能力强、密封性好、散热性好等特点

43、。软件具有稳定性好，编程方便，接口兼容性好等特点。2.2 设计思路柴油机监测系统的目的是充分地监测足够量的、能反映系统状态的信号，这是柴油机进行故障诊断的前提和基础，对柴油机故障诊断来说至关重要。在本课题的研究中，将综合利用热力分析法、振动分析法等监测方法，对PA6柴油机进行状态监测。如图2.2所示是船舶柴油机监测系统的设计思路。按照设想，整个监测系统分布在机舱和集控室两个舱室，其主体部分在机舱。监测系统运行流程如下：在柴油机需要监测的位置布置适当的传感器，采集温度、压力、转速和加速度等信号。将多个传感器的输出信号线引入接线盒，接线盒可以方便现场的接线及维护。由于信号调理箱内置电荷放大器和各种

44、变送器等信号调理元件，因此从接线盒引出的信号线经过信号调理箱转换成标准的电信号。这些标准电信号由智能采集模块获取并进行预处理，通过信号线传输到现场的电脑进行信号处理并显示。为了实现系统的模块化，将智能采集模块和信号处理电脑合并为数据处理箱。数据处理箱将标准电信号转换为数字量信号并进行信号处理，处理结果通过信号线传输到集控台电脑进行信号分析。图2.2 船舶柴油机监测系统设计思路Fig.2.2 Ship diesel engine monitoring system design idea在数据处理箱中，智能采集模块与信号处理电脑之间的信号线可以选择网线。数据处理箱与集控台电脑之间的信号线可供选择

45、的有现场总线和网线等，出于可靠性考虑最好选择现场总线，出于执行速度考虑最好选择网线。2.3 设计方案在设计思路的指导下，针对信号的主要流程进行设计。设计方案是传感器信号信号调理箱数据处理箱集控台电脑。如图2.3所示。图2.3 设计方案简图Fig.2.3 Brief design proposal其中，传感器包括温度传感器、压力传感器和加速度传感器等；信号调理箱包括变送器、电荷放大器等；数据处理箱包括智能采集模块和信号处理电脑等。传感器采集的信号包括低频信号和高频信号。对于低频信号，主要通过信号调理箱中的变送器将传感器传送过来的信号转变为标准的电信号。对于高频信号，主要通过调理箱中的电荷放大器将

46、信号转换为标准电信号。在数据处理箱中，所有标准电信号被转换成数字量并进行处理，处理结果通过信号线发送到集控台电脑，供后续故障诊断专家系统调用。表2.1所示为传感器测量参数与传感器类型25。其中序号71的机舱环境温度需要测取2路信号；序号72的振动测量加速度计测取16缸缸盖振动信号和1路曲轴振动信号，共17路振动信号；序号73的缸内压力传感器测取16缸的缸压信号。因此，本系统总共需要测取的信号为106路信号。表2.1 测量参数及传感器Table2.1 Measurement parameters and sensors测量参数传感器采样间隔序号测量名称范围单位名称秒1主机转速01250r/min

47、 测速传感器0.0052增压器转速A035000r/min 测速传感器0.053增压器转速B035000r/min 测速传感器0.054主滑油进机压力01.0MPa 压力传感器0.15主机淡水进口压力01.0MPa 压力传感器0.56主机滑油泵出口压力01.0MPa 压力传感器0.17主机海水泵出口压力00.6MPa 压力传感器0.58空冷器出口空气压力00.4MPa 压力传感器0.19空冷器进口空气压力00.4MPa 压力传感器0.110主机燃油进口压力00.6MPa 压力传感器0.111起动空气压力04.0MPa 压力传感器212控制空气压力01.0MPa 压力传感器213曲柄箱压力01.0KPa 压力传感器0.114A列增压器滑油进口压力00.4MPa 压力传感器0.115