船舶柴油机冷却水温度
《船舶柴油机》复习资料广东海洋大学
《船舶柴油机》课程复习题教材：船舶柴油机. 朱建元主编.北京：人民交通出版社, 2004一．概念题（180小题）1．由于柴油的粘度大、蒸发性差、要形成可燃混合气必须采用高压喷射的方式。
2．分隔式燃烧室的经济性比直喷式燃烧室差。
3． 闭式循环冷却系统中使用的冷却水，一般的江水、河水不可以使用。
4． 冷却水通过散热器的循环称为大循环。
5．柴油机的过量空气系数一定大于1。
6． 废气涡轮增压器中的喷嘴环属于涡轮部分，而不属于压气机部分。
7． 轻柴油的牌号是以其凝点温度命名的。
8． 有效燃油消耗率为发动机单位时间所作有效功所消耗的燃油质量。
9． 低速船用主机的启动方式为压缩空气启动方式10．发动机润滑方式是压力润滑、飞溅润滑和油脂润滑相结合的润滑方式。
11．两速式调速器的作用是稳定最低转速，限制最高转速。
12．船舶柴油机正常的冷却水出口温度范围为70～80℃。
13．调速器通过调节油量来控制转速。
14．对于全速调速器，发动机的转速取决于调速手柄的位置。
15．随着转速的提高，最佳供油提前角应该增大。
16. 内燃机的排量是指所有气缸工作容积总和。
17. 已知发动机标定工况的有效功率P e =92kW 、转速n=5800r/min ，则该工况发动机的转矩Me 为 151（N •m ）。
18. 机体的底平面位于曲轴轴线平面以下为龙门式机体。
19.发动机的外特性是指发动机全负荷的速度特性。
20.四行程发动机的配气凸轮轴转速是曲轴转速的21。
21．气门间隙是指发动机在冷态下，当气门处于关闭状态时，气门与传动件之间的间隙。
22．发动机的标定功率有15min 功率、1h 功率、12h 功率、持续功率，其中船用主机的标定功率为持续功率。
23.设气缸工作容积为S V ，燃烧室容积为c V ，气缸总容积a V ，则压缩比 的概念是C CS V VV+=ε。
24.已知发动机的有效燃油消耗率g e=300g/(kW•h),耗油量G f=22.2kg/h,有效功率P e（kW）为74.0（kW）。
船舶机仓自动控制实例第一节主机冷却水温度控制新版系统
考点1由需要外加能源气动或电动仪表组成自动控制系统全部是间接作用式控制系统。
图4-1-1给出了用TQWQ型气动温度三通调整阀组成气动温度自动控制系统原理图，这个系统还采取了按力矩平衡原理工作百分比调整器。
测量单元、调整器和显示仪表全部装在-个壳体内，是属于基地式仪表。
图4-1-1 用TQWQ型气动三通调整阀组成冷却水温度控制系统1-温包；2-毛细管；3-测量波纹管；4-主杠杆；5-反馈波纹管；6-定值弹簧；7-放大器；8-喷嘴；9-挡板；l0-气缸；11-活塞；12-弹簧；13-转阀；14-三通阀；系统测量单元是温包1，它是由不锈钢材料制成，里面充注膨胀系数较大。
沸点较低易挥发性液体。
利用温包内介质压力随温度而改变性质，来反应冷却水温度实际值。
温包内压力改变经紫铜管接入测量波纹管3。
百分比调整器是由主杠杆4，及作用于主杠杆4上测量波纹管3、反馈波纹管5、定值弹簧6、喷嘴8、挡板9及气动功率放大器7等部分组成。
由小气缸10、活塞11、三通阀14组成实施机构。
当系统处于平衡状态时，作用于主杠杆4上测量力（温包输出压力信号和测量波纹管有效面积乘积)对支点18产生测量力矩，和作用主杠杆4上反馈波纹管5反馈力对支点18产生反馈力矩及定值弹簧6张力对支点18所产生力矩相平衡，主杠杆4稳定不动，挡板和喷嘴之间开度不变，气动功率放大器7输出一个不变稳定气压信号，三通调整阀中转阀13位置固定不变。
这么通冷却器管口和旁通管口开度不变，冷却水温度稳定在给定值上。
当系统受到扰动（如柴油机负荷忽然增大)，冷却水出口管路水温会升高（温包是插在冷却水出口管路中)，温包l内介质汽化加强，经过毛细软管2使测量波纹管3内压力升高，主杠杆4将绕支点18逆时针方向转动。
固定在杠杆左端喷嘴8将离开挡板9，其背压降低，于是气动功率放大器输出压力信号减小（测量信号增大，输出信号减小调整器叫反作用式调整器)。
小气缸10中活塞11在弹簧作用下向上移动，拉动转阀13逆时针方向转动，开大通冷却器管口，关小旁通管口，即经冷却器冷却水流量增大，旁通水量降低，使冷却水温度降低，并逐步向给定值方向恢复。
船用柴油机中央冷却系统水温的智能控制(初稿)
摘要随着计算机技术、测量仪器和控制技术的高速发展，在现代自动控制领域中，应用了越来越多的先进测量控制技术、设备和方法。
在这些众多的先进测量控制技术中，由于单片微处理器的性能日益提高、价格又不断降低，使其性能价格比的优势非常明显。
因此，如何将单片微处理器应用到船舶自动控制领域，成为目前轮机自动化的焦点课题之一，为越来越多的科研机构所重视。
PID水温控制调节方法出现时间较早，已被大部分现代船舶所淘汰。
因此本文针对传统的柴油机中央冷却系统水温PID控制系统算法较为复杂，不能准确、快速、灵敏、稳定的调节柴油机冷却水的温度，提出了基于89C51单片机的智能冷却水调节系统的控制方案和具体方法。
在建立柴油机中央冷却系统高温淡水（缸套冷却水）冷却回路的动态热力模型基础上，将柴油机功率模糊信号引入到了高温冷却水温度控制系统中。
通过调节三通阀的开度，从而可以达到降低冷却水温度的动态偏差，快速而准确的调节冷却水温度的目的。
比较得出基于功率信号模糊预调节与水温Smith+PID调节的智能控制方法，明显优于常规PID控制方法。
在实际应用中实现了对船舶柴油机冷却水的智能精确控制，减少了油耗，延长了发动机的使用寿命。
关键词：智能控制；89C51单片机；精度高；速度快1AbstractWith the rapid development of computer technology, measuring instruments and control technology, the application of advanced measurement and control technology, equipment and methods were applied in the modern field of automatic control. Due to the improving performance and decreasing price of single-chip microprocessor, its cost performance became outstanding beyond the numerous advanced measurements and control technologies. Therefore, one of the focuses of the current turbine automation topics is to apply the single-chip microprocessor into ship automatic control, which has been paid attention to by more and more research institutions.PID temperature control adjustment method, which has the problems of complexity and can not accurately, rapidly, sensitively and stably control the diesel’s cooling system, had been eliminated by most modern ships. Therefore, this essay will focus on the the problems of the PID control system algorithm of the central cooling system water temperature in conventional diesel engines, and propose a control scheme and approach which is based on the 89C51 micro-controller smart cooling water conditioning system. The solution is to introduce the engine power fuzzy signal into a high-temperature cooling water temperature control system by establishing a dynamic model of the central engine cooling system temperature fresh water ( jacket cooling water ) cooling circuit on the basis of thermodynamic model. By adjusting the opening degree of the three-way valve to achieve the aim of reducing the dynamic deviation of water temperature and quickly and accurately adjusting the cooling water temperature. It can be significantly better than the conventional PID control methods system simulation studies which gains fuzzy intelligent control power signal pre-conditioning and water -based Smith + PID regulator. In practical applications, not only precise control of intelligent engine cooling water vessel is achieved, but also the fuel consumption is reduced and the life of the engine is extended.KEY WORDS:intelligent controls,89C51 microcomputer, high precision, high speed2目录摘要 (1)ABSTRACT (2)第1章绪论 (5)第2章船用柴油机中央冷却系统 (10)2.1船用柴油机中央冷却系统工作过程 (10)2.2系统的构成 (10)2.2.1 系统结构图 (11)2.2.2 系统各组成部分功能说明 (11)2.3 系统的性能指标 (13)2.3.1 系统的主要技术功能 (13)2.3.2 系统的性能特点 (14)第3章系统硬件组成 (15)3.1 系统硬件组成结构图 (15)3.2 系统各部分结构 (16)3.2.1 测温电路 (16)3.2.2 A/D转换电路 (17)3.2.3 键盘与显示电路: (18)3.2.4 串行通讯模块: (19)3.2.5 声光报警电路: (19)3.2.6 主控单元(MCC): (20)第4章系统软件介绍 (22)4.1 温度控制系统算法 (22)4.1.1 系统的整体控制 (22)4.1.2 算法介绍 (23)4.2 计算机软件及功能 (28)4.3 单片机的软件设计 (30)34.3.1 主程序: (31)4.3.2 T.0中断服务子程序 (32)4.3.3 串行口中断服务程序 (33)第5章系统可靠性研究 (34)5.1 系统硬件的可靠性设计 (34)5.2 系统软件的可靠性设计 (36)第6章结论 (38)致谢 (39)参考文献 (40)4第1章绪论1.1课题提出背景船舶柴油机冷却水温度控制技术是轮机自动化技术的重要组成部分。
船舶柴油机缸套穴蚀产生原因分析及预防措施
一、气缸套穴蚀产生的机理分析1、冲击性穴蚀柴油机在工作过程中，气缸内的压力是周期性变化的。
当活塞与缸套之间的间隙增大时，活塞将产生横摆而不断撞击缸套壁面，使水套中冷却水压力产生很大波动，局部地方压力降到该温度下的饱和蒸汽压力时，溶于水中的空气便以气泡形式分离出来；同时该处水汽化为气泡，继而在冷却水中压力又再次升高时，气泡突然爆破，产生瞬时高温、高压，使缸套外壁承受很高的冲击、挤压应力。
这一过程反复进行，促使材料疲劳破坏，从表面一粒粒地剥落下来，形成穴蚀。
此外，冷却水流速过大也是产生穴蚀的一个原因，因为流速高处压力即低，当低至该温度下的饱和蒸汽压力时，就使其外壁水腔中的水发生交替的膨胀和压缩，导致水中气泡的形成和溃灭，气泡的溃灭产生强烈的冲击力作用于缸壁，从而也会造成穴蚀。
2、液体腐蚀穴蚀气泡溃灭使缸套外壁受到冲击破坏，使材料中的固体质点逐渐被粉碎或者遭到疲劳破坏，即所谓“材料穴蚀”。
对于铸铁，首先会使其中的石墨剥落，逐渐形成针孔，在这些窄的孔洞里，所受到的冲击能量将会更大，使得穴蚀加速向深处发展。
这样，缸壁新鲜金属表面暴露后，就不断向水中析出离子，由于受到冲击，在局部范围内就会形成高电流密度，这就很容易产生电化学腐蚀，即所谓“液体腐蚀”，因而在受破坏处形成一层腐蚀产物，以后的气泡溃灭又更容易地将这一层腐蚀产物炸裂剥落，正因为这种穴蚀和腐蚀的共同作用，加剧了材料的破坏，最终形成向纵深不断发展的穴蚀孔。
从机械运动来说，缸套受到活塞规律性的撞击而产生弯曲振动，由此产生的机械力是引起缸套穴蚀的根本原因。
但是，许多事实表明，伴有腐蚀的穴蚀将导致材料损伤的加快，即腐蚀性穴蚀最为危险。
二、影响缸套穴蚀的因素1、缸套方面的原因缸套的刚度直接影响缸套的振动。
刚度大，受活塞冲击时缸套变形小，振动小，穴蚀破坏减轻。
活塞在气缸中运动时，活塞对缸壁冲击能量的大小取决于活塞的质量和活塞在气缸中横摆的速度，活塞质量固定不变，但速度会随活塞缸套的间隙减少而减小，对缸壁的冲击能量也减小。
船舶柴油机冷却水温度控制技术参考资料
目前，船舶主机缸套冷却水温度的自动控制大多使用的是模拟式调节仪表，由电子器件的逻辑运算输出控制信号来驱动继电器，从而对电动机进行转向控制，实现对温度的控制。
从整体上看主要存在以下两个明显的缺点：一是采用的元器件比较落后，导致电路较为复杂，使用的逻辑元器件也较多，增加了备件管理和维护工作的难度；二是由于系统整体比较复杂和模拟仪表的实现功能的限制，这些温度控制器都采用了较简单的控制规律，不能提供很好的控制性能。
综合这些不利因素，此类控制系统已经无法满足日益提高的控制性能需求，必须采用新的控制方式。
1.1 直接作用式控制方式在20世纪50年代末期，船舶柴油机冷却水温度控制是采用直接作用方式。
这是一种早期的反馈式控制方式。
其特点是，不需要外加能源，而是根据在冷却水管路中的测量元件内充注的工作介质的压力随温度成比例变化而产生的力来驱动三通调节阀，进而改变流经淡水冷却器的淡水流量和旁通淡水流量，从而实现温度调节。
这种控制方式的缺点是显而易见的，测量元件内充注的工作介质对密封性要求很高，如果测量元件内充注的工作介质泄漏，那么其本身的压力就不能随温度成比例进行变化，因而使得温度控制失去作用。
同时，其控制精度不高，冷却水温度变化较大，对船舶柴油机的稳定运行也会不利。
整个船舶主机冷却水温度控制系统主要是由单片机测控平台、温度传感器组、执行机构，以及控制软件等部分组成的。
其中，温度采集模块是由分布在柴油机冷却水系统各部分的温度传感器组成的，采用了具有良好性能的感温元件，用来测量冷却水的温度；单片机测控平台内置单片微处理器，由温度采集接口电路、键盘与显示电路、以及执行机构接口电路所组成，可以对柴油机冷却水的温度进行监控，对执行机构发出控制指令，实现温度的检测与控制[3]。
2.2 系统各组成部分功能说明下面分别对单片机测控平台、温度传感器组、执行机构和控制软件等部分进行详细的说明:1)单片机测控平台单片机测控平台是整个温度控制系统的重要组成部分，它要获取温度传感器组的测量数据，并且与温度设定值进行比较，同时输出控制信号到执行机构，实现温度的检测与控制。
考试题库(机舱)
一航局船员技术比武轮机复习题一、填空：1、根据柴油机工作原理，柴油机是一种压缩发火的往复式内燃机。
2、通过测量柴油机的最高爆炸压力能分析喷油正时是否正确。
3、直接反映柴油机热负荷的是排烟温度。
4、为了防止高温腐蚀，燃油中尽可能减少矾钠的含量。
5、液压油的黏度变化主要与温度有关。
6、键连接法在组合式曲轴的连接工艺中是不能使用的。
7、在螺旋桨的推力面2/3处测出的螺距为平均螺距。
8、齿轮泵的齿封现象多产生于正齿轮中。
9、间接传动的优点是机动性能好。
10、往复泵的转速不宜太高，主要是由于液体惯性影响。
11、导致空压机排气量下降最常见的原因是冷却不良。
12、液压系统中如果换向较快会形成液压冲击。
13、柴油机的工质是在膨胀冲程内做功。
14、压缩比使指气缸的总容积与压缩容积之比。
15、四冲程柴油机气阀重叠角的位置是在上止点前后。
16、润滑系统中的滑油泵出口压力大于海水压力。
17、135型非增压柴油机正常的滑油压力范围是 2.5-3.0 公斤/厘米²，最高滑油温度是90°。
18、在安装锥状表面的刮油环时，要把刮刃的尖端放在下方。
19、锅炉的三大安全附件分别是安全阀，压力表，水位表。
20、在对锅炉，压力容器维修的过程中，应使用12伏的安全照明灯。
21、为了人身的安全所采取必要的措施称之为保护接地，它是将设备的外壳可靠地接地。
22、机舱中消防管路的颜色应为红色。
23、航行值班人员在当班前4 几小时不准饮用带酒精的饮料。
24、船员凡离船出港区向本部门负责人或船舶领导人请假，回船后及时消假。
船员最迟应在开航前2 小时返回船舶。
25、链传动装置不适宜在载荷变化大、需急速反转、高速的传动中应用。
26、柴油机喷射系统在喷油器拆除后系统管路拆装重新连接后情况下必须要排除空气。
27、在机械制图中，轴线应采用点划线表示。
28、回油孔喷油泵的循环供油量调节方法是通过改变斜槽相对回油孔位置实现的。
29、船用大型柴油机的喷油器多采用柴油或淡水冷却。
船舶柴油机汽缸冷却器水温度自动控制系统的研究与实现
摘要:为了实现机舱自动化控制,设计了以DSP为控制核心的船舶柴油机缸套冷却水自动控制系统,并根据系统需求选用了其他相适应的硬件。
船舶柴油机缸套冷却水温度是监控主机是否正常运行的一个重要热工参数,但其变化具有滞后特性,在该系统引入史密斯补偿的数字PID控制方法后,解决了水温缓慢变化滞后特性引起系统超调量大和振荡的问题,实现了对象的在线控制。
关键词:DSP柴油机冷却水系统温度控制史密斯预估器PID控制滞后特性文章来自：吴云凯Abstract:In order to mi plementautomatic controlofmarine engine compartmen,t an automatic coolingwatercontrolsystemwithDSP as the con-trolkernel for jacketofmarine dieselengine hasbeen designed, and other correspondinghardware is selected in accordancewith the requirementsof the system. The temperature of the coolingwater for jacket is an mi portant thermal parameter formonitoring normal operation of the engine,while it features tmi e-lag characteristic. Having been introduced digitalPID controlwith Smith compensation, the big overshoot and oscillationcaused by tmi e-lag because of the slow change of temperature are elmi inated; thus on-line control of the object can be mi plemented.Keywords:DSP Diesel engineCoolingwater system Temperature control Smith predictor PID control Tmi e-lag characteristic0引言目前,船舶主柴油机大都采用中央冷却水系统[1],汽缸套和汽缸盖几乎都是采用淡水冷却。
主机冷却水温异常原因分析及相应措施
主机冷却水温异常原因分析及相应措施摘要随着全世界的经济发展加速和对航运事业的密切关注，航运事业迅速发展，所以说对船舶设备的发展与研究更为细致，而冷却水系统在船舶日常营运中起着重要的作用，并且冷却水的温度高低对船舶的正常运营有非常大的影响。
合理的控制冷却水的温度成为我们一直关注的问题，并且合理的冷却水温度能够保持在很高的温度下工作的受热部件的强度，减少受热件的热应力，保证运动件之间工作面上的滑油膜的正常工。
如果不能保证控制冷却水的水温，那么会直接影响主辅机的运转效率，使PH值降低，容易产生腐蚀或结垢，甚至危害更大。
为了能够合理、精密的控制好冷却水温，我们不仅仅要做好平时对设备的维护以及水质的处理，甚至要对冷却水系统以及温度控制器进行进一步的研究。
关键词: 主机冷却水系统、冷却水温异常分析、控制水温措施。
AbstractWith the development of society and the progress of the times, the rapid development of shipping industry, ship equipment requirements are getting higher and higher, and cooling water system in the daily operation of the ship plays an important part, and the temperature of the cooling water on the ship’s normal Operation has a very big impact. So that th e reasonable control of the cooling water temperature is the problem we have been concerned about, and reasonable temperature to maintain the high temperature of the heat of the parts of the strength and reduce the thermal stress of the heating parts to ensure that the moving parts between the working surface of the oil film Normal working condition. If you can not guarantee the control of the cooling water temperature, it will directly affect the operation efficiency of the main and auxiliary aircraft, so that PH value is reduced, prone to corrosion or scaling, and even greater harm. In order to be able to reasonably and precisely control the cooling water temperature, we must not only do the usual maintenance of equipment and water treatment, and even to the cooling water system and temperature controller for further study.This passage will analyze the ship’s cooling water system in detail, mainly including the following three aspects:1. Introduce the development of ship cooling systems in the world and the introduction of different forms of cooling systems.2. Further classification and analysis of ship cooling water system.3. Ship cooling water temperature anomalies analysis and solutions.Key words: the main engine cooling water system, cooling water temperature anomaly analysis, control water temperature measures.目录摘要 2目录 4第一章绪论 51.1 船舶冷却水系统的发展背景及意义51.2当前船舶冷却水系统研究现状 61.3专题的主要研究内容 6第二章船舶主机冷却水系统72.1冷却系统的组成和类型及主要设备和作用72.1.1闭式淡水冷却系统72.1.2 开式海水冷却系统92.1.3 冷却系统的主要设备102.2中央冷却系统102.2.1高温热淡水（80-85℃）闭式系统102.2.2低温温淡水（30-40℃）闭式系统11第三章船舶主机冷却水温异常原因分析123.1主机冷却水温度异常123.1.1主机冷却水温过高123.1.2主机冷却水温过低133.2采取的措施来控制冷却水温13致谢14参考文献15第一章绪论1.1 船舶冷却水系统的发展背景及意义柴油机中燃料燃烧时由于温度很高产生很多的热量，大约35%要经过气缸套、气缸盖和活塞，进排气门等部件散到外界，温度高达600°c-2000°c，为了能散出这些热量，需要有冷却介质来在这些受热部件之间循环去达到降温的目的，以确保这些受热设备能够保持其准许的规定温度，所以在当今社会的很大一部分柴油机中均装有冷却水系统，用以确保足够而循环连续的冷却介质流量和一定的冷却水温度。
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船舶柴油机冷却水温度 控制系统的设计
宁波大学海运学院11级 石开玉
船舶上的主机
1.船舶柴油机动力装置运转时，有 许多机械、设备会散发出大量的热 量，为了保证部件正常工作，必须 及时将这些多余的热量散发出去。 因此，冷却水系统的功用，就是对 需要及时散热的机械和设备提供足 够的冷却水进行冷却，以保证其在 一定合适的温度范围内安全、可靠 地工作。
致电路较为复杂，使用的逻辑 元器件也多，增加了备件管理 和维护工作的难度；
• 2.由于系统整体比较复杂，及
模拟仪表的实现功能的限制， 这些温度控制器都采用了最简 单的控制规律，不能提供很好 的控制性能。鉴于此，提出了 基于单片机控制的船舶柴油机 冷却水温度控制方法。
单片机温度控制器的优点
• 我们知道，单片微处理器具有高精确度、高灵 • 敏度、高响应速度，以及耗能少、自动控制、安全可 • 靠等优点，同时，其逻辑控制运算是由软件来进行 • 的，容易实现各种控制规则，甚至是比较复杂的控 • 制算法的实现，而且不受外界工作环境的影响，因 • 此，基于单片机的温度控制器可以安全可靠地运 • 行，智能控制冷却水的温度稳定在某一给定值，或 • 者给定值附近，使得船舶柴油机冷却水温度测控 • 满足现代远洋船舶的要求。
基于单片机控制的船舶柴油机冷却 水温度控制方法• 目前，船舶柴油机冷
却水温度的自动控制 系统大多采用的是电 子式控制方式，使用 的是模拟式调节表， 主要以电子器件的逻 辑运算输出控制信号， 来驱动继电器对电动 机进行转向控制，从 而达到对温度的控制
• 从整体上看主要存在以下两个
明显的缺点：
• 1.采用的元器件比较落后，导