船舶压缩空气系统设计与实现

近年来,在国家加大对造船产业的投入之时,造船产业需要引入更加科学更加高效的船舶系统的设计与计算理念,而国际海事组织IMO在STCW公约中明确规定轮机员必须经过仿真模拟器的培训,随着STCW78/95公约的实施,对轮机员进行各系统专业技术知识的培训尤为重要。因此,在对系统有了明确的设计、计算后,以此来进行系统的建模和仿真,借此推进系统的改造,可以更科学有效的加速造船业发展,并大大减少相关预算开支。目前,船用仿真系统中轮机模拟器主要模拟主推进装置、集控室、船舶电站等设备的性能,基本很难见到专门对压缩空气系统仿真模拟器的研究,市场对船舶压缩空气系统仿真模拟器需求量也越来越大,因此对船舶压缩空气系统进行系统建模和仿真研究也是必要的。船舶压缩空气系统是一个相对独立而又非常重要的系统,本文以大连海事大学教学实习船“育鲲”轮的压缩空气系统为母型,综合了其他船舶压缩空气系统的类型特征,首先分析了船舶压缩空气系统的结构特点、工作过程以及操纵要求,进而根据“育鲲”轮的实际情况,对其压缩空气系统的设计与选型做了讨论,将选型结果与公约和法规对压缩空气系统的相关要求相比较,可知系统选型符合公约和法规要求。同时探讨了SIEMENSLOGO!系统在对空压机自动控制中的作用。随后分析了空压机的工作原理和空气瓶及空气管路系统的特性,采用模块化和集中参数建模方法,通过机理分析,在一定简化条件下,分别对空压机和空气瓶进行建模,建立了船舶压缩空气系统的动态数学模型。在已建立的动态数学模型基础上,采用了模块化建模方法,先容了搭建实时仿真模型的方法和过程,根据仿真模型,提出了整个仿真系统的设计思想和方法,叙述了其结构组成和各个部分的功能。最后,在WindowsXP平台下,采用了微软的.NET技术,以VisualC#作为开发语言编写软件程序的逻辑、用GDI+图形编程技术建立控件库,完成仿真界面的开发设计,人机交互界面友好,界面显示操纵过程和实时数据,通过仿真模型对压缩空气系统进行动态仿真,为界面提供需要实时显示的数据,响应界面做出的各种操纵,初步实现了船舶压缩空气系统仿真软件的基本框架。【关键词】：船舶压缩空气系统模型计算机仿真
【论文提纲】：摘要5-6Abstract6-10第1章绪论10-211.1选题背景及意义101.2船舶动力装置的设计10-131.2.1船舶动力装置设计的特点10-111.2.2船舶动力装置设计的主要要求11-121.2.3船舶动力装置设计的主要内容12-131.3建模与仿真技术13-201.3.1建模与仿真技术综述13-141.3.2建模与仿真技术在船舶方面的应用14-151.3.3建模与仿真的国内外动态15-161.3.4船舶压缩空气系统建模与仿真动态16-201.3.5国内外建模与仿真的现状分析201.4本文的主要工作及论文结构20-21第2章船舶压缩空气系统概述21-252.1船舶压缩空气系统的概念21-222.2船舶压缩空气系统的组成22-252.2.1系统主要设备22-242.2.2系统附件24-25第3章船舶压缩空气系统的设计选型与自动控制25-593.1船舶动力装置主要技术经济指标25-273.2压缩空气系统的整体设计27-293.3压缩空气系统的设计与选型实例29-483.3.1"育鲲"轮压缩空气系统概述29-313.3.2"育鲲"轮压缩空气系统的设计与选型31-483.4SIEMENSLOGO!控制系统先容48-593.4.1SIEMENSLOGO!概述483.4.2空气压缩机的外部控制电路48-503.4.3空气压缩机的内部逻辑50-59第4章船舶压缩空气系统的数学模型59-734.1数学模型建立的基本方法59-614.1.1理论方法594.1.2系统识别法59-604.1.3实验方法604.1.4联正当60-614.2压缩空气系统数学模型概述614.3空气压缩机的数学模型61-684.3.1空压机组排气温度模型62-644.3.2空压机组排气流量模型64-684.4空气瓶的数学模型68-734.4.1空气瓶容积的数学模型68-694.4.2空气瓶内凝聚水量的数学模型69-714.4.3空气瓶内空气质量的数学模型71-724.4.4空气瓶内空气压力的数学模型72-73第5章船舶压缩空气系统的仿真软件73-835.1仿真软件的开发原则73-745.2仿真软件的开发环境74-755.2.1选择开发平台745.2.2选择开发语言74-755.3仿真软件的设计思想75-785.3.1面向对象的方法75-775.3.2统一建模语言77-785.4仿真软件程序设计与实现78-835.4.1仿真界面的设计78-815.4.2控件的设计81-825.4.3仿真软件程序思想和逻辑实现82-83第6章结论与展望83-856.1研究结论836.2工作展望83-85参考文献85-88致谢88-89研究生履历89