CN205333318U - 船舶柴油发动机故障预测保护系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种船舶柴油发动机故障预测保护系统，包括微控制器、检测模块和监测模块，所述检测模块通过数据采集电路与微控制器相连，所述监测模块包括数据显示屏、控制开关、SD存储卡和上位机WEB平台，所述微控制器通过数据传输电路与数据显示屏、控制开关、SD存储卡连接，所述微控制器通过以太网与上位机WEB平台相连通；所述检测模块包括水箱温度和气温测量装置、油水气压测量装置、油温测量装置和电路电源检测装置，该预测保护系统能够准确的对船舶柴油发动机进行检测和监测，使用更高效安全。

Description

船舶柴油发动机故障预测保护系统

技术领域

本实用新型涉及一种检测保护系统，具体涉及船舶柴油发动机故障预测保护系统。

背景技术

船舶柴油机是船舶的动力心脏,也是船舶机械系统中故障最多的系统,其安全可靠的运行是船舶安全运行的基本保证。目前船舶柴油机的故障率大约是每小时0.4×10-3次,这个数据是相当可怕的,船舶柴油机的可靠性管理、监测和诊断技术的研究是一项重要的研究课题。目前船舶柴油机的维修方式大多采用按定时维修：一是过剩维修,在柴油机达停检或小修时,拆检后未发现故障而产生过剩维修,重新组装将人为地破坏处于良好润滑条件的零件摩擦状态,增加磨合期,加大故障率；二是缺乏事故预见能力,无法预见在两次检修期内发生的机械故障；三是维修成本高，有时候经常没有必要维修。

柴油发动机的金属材料性能劣化问题是导致大量船舶柴油发动机事故发生的罪魁祸首。目前国内对于柴油发动机早期预测主要采用热力分析法(包括分析油温、油压、水压、气温、气压等数据)实时监测以及预测的方法，这种方法不用停电，一般不受外界因素干扰，而且对故障的反应也极为灵敏。所以现有的船舶中急需要对船舶柴油机进行准确监测的装置或者系统。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供船舶柴油发动机故障预测保护系统，该预测保护系统能够准确的对船舶柴油发动机进行检测和监测，使用更高效安全。

本实用新型为了实现上述目的，采用的技术解决方案是：

船舶柴油发动机故障预测保护系统，包括微控制器、检测模块和监测模块，所述检测模块通过数据采集电路与微控制器相连，所述监测模块包括数据显示屏、控制开关、SD存储卡和上位机WEB平台，所述微控制器通过数据传输电路分别与数据显示屏、控制开关、SD存储卡连接，所述微控制器通过以太网与上位机WEB平台相连通；所述检测模块包括水箱温度和气温测量装置、油水气压测量装置、油温测量装置和电路电源检测装置。

优选的，所述微控制器采用单片机STM32F103ZET6微控制器。

优选的，所述水箱温度和气温测量装置内设置有PT100铂电阻，所述油水气压测量装置内设置有SMP131压力变送器，所述油温测量装置内设置有KZW/P-240E防爆数显热电阻。

优选的，所述控制开关包括控温开关、控速开关和控压开关。

优选的，所述数据显示屏为DGUS数据显示屏。

本实用新型的有益效果是：

本船舶柴油发动机故障预测保护系统以STM32微控制器为核心，针对水、油、气等不同测量区域专门设计各种传感器及其电路，对发动机油温、油压、水压、气温、气压等数据进行实时测量，C语言程序将上述数据作为输入，经过计算之后输出预测数据，并将预测结果通过STM32外扩的ENC28J60以太网接口传输到以太网，监控室内工作人员通过Web网页登陆发动机监测平台，对数据、图表分析后对发动机进行调节，包括减速、降温、降压等措施对发动机进行保护，或者直接停转，断电进行检修。本实用新型船舶柴油发动机故障预测保护系统中的微控制器通过线路直接与DGUS数据显示屏相连，微控制器内采集上来的数据直接进入到DGUS数据显示屏内，DGUS数据显示屏内会显示出检测项目的数据变化曲线，通过DGUS数据显示屏观看数据更直观明了。

附图说明

图1是船舶柴油发动机故障预测保护系统的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型进行详细说明：

结合图1，船舶柴油发动机故障预测保护系统，包括微控制器、检测模块和监测模块，所述微控制器为STM32F103ZET6微控制器，STM32F103ZET6微控制器为高性能32位微处理器，该处理器为Cortex-M3内核，处理指令周期短，速度快，具有优先级抢占中断控制器，1M采样速率的AD模式，GPIO刷新速率可设定等功能。STM32F103ZET6微控制器完全能一并承担起众多功能器件的驱动与操控工作，而且也具备低功耗的特点，芯片价格低，适用于工业控制与一些对速度性能比较高的场合。

所述检测模块包括水箱温度和气温测量装置、油水气压测量装置、油温测量装置和电路电源检测装置。本实用新型船舶柴油发动机故障预测保护系统利用船舶柴油机工作时热力参数的变化来判断其工作状态,这些参数包括气缸压力示功图、排气温度、转速、滑油温度、冷却水进出口温度及排放等。热力参数分析法着重对柴油机性能好坏判断燃烧质量的好坏及各缸是否功率平衡。但示功图的测量难度大,特别是压力传感器的寿命及可靠性是利用示功图诊断其性能的主要问题，因此本次设计传感器的挑选是重点。

检测模块针对不同测量区域选用不同种传感器，分别对应相应的测量功能特点，这是为了保证测量精度，抗压抗湿防爆能力，寿命安全性能、价格等方面均要符合要求。

所述水箱温度和气温测量装置内设置有PT100铂电阻，通过PT100铂电阻的使用可对船舶柴油发动机内的水箱温度进行更好的检测。选用铂电阻PT100用于水箱温度测量，采用高精度低失调电压的精密集成运放OP07构成的恒流源电路,基准电压由电源电路的参考电压输出端提供,简化了恒流源的设计。恒流源电路与A/D转换电路使用同一个参考电压,参考电源的漂移不会影响测量结果。恒流源输出的信号经调理电路送入STM32的A/D转换接口进行处理。

所述油水气压测量装置内设置有SMP131压力变送器，SMP131压力变送器可选用上海立格仪表有限公司的SMP131精巧型压力变送器。压力系统由于具备比功率大、运行平稳和无级调速等优点,由于测量管道内部参数为动态当量，且变化复杂,所以选取传感器的形式显得尤为重要。所以本次项目选择更适合本项目压力系统的SMP131精巧型压力变送器，可直接STM32A/D转换通道。

所述油温测量装置内设置有KZW/P-240E防爆数显热电阻，因为测油温，对于测量电阻的要求特别高，必须考虑防爆措施。所以本次设计油温测量模块选用昆仑中大的防爆数显热电阻。结合柴油发动机的参数要求等因素，选择KZW/P-240E防爆数显热电阻。输出为RS485或者modbus信号，这里采用485通信方式交由STM32进行数据处理。

所述监测模块包括数据显示屏、控制开关、SD存储卡和上位机WEB平台，所述微控制器通过数据传输电路分别与数据显示屏、控制开关、SD存储卡连接，SD存储卡具有容量大，可插拔，修改使用方便等特点。

所述数据显示屏为DGUS数据显示屏，检测模块检测到的数据传输到微控制器后，微控制器通过数据传输电路将数据传输到数据显示屏，由于所述数据显示屏为DGUS数据显示屏，所述DGUS数据显示屏上壳可显示检测模块检测到的数据的变化曲线。所述DGUS数据显示屏为人机界面，主要借助PC软件来进行组态设计，把人机交互和控制过程完全分开，只需要写点通过串口读写变量存储器的代码，可以显示表格数据、示功图形曲线等，便于分析，而且人机友好度好，可以通过触摸功能实现减速、停转等操作。

不同于现有技术中的数据经过微处理器后在经过电脑分析，所述微控制器通过以太网接口及以太网与上位机WEB平台相连通。连通使用时，STM32F103ZET6微控制器通过外扩的ENC28J60以太网接口传输到以太网，以太网与上位机WEB平台相连通，工作人员直接登陆到上位机WEB的登陆窗口。当工作人员不能当面观察数据显示屏时，工作人员通过电脑或者手机等电子设备的网络登陆窗口，使用上位机WEB平台内设置的网页程序，可远程监测微控制器内的数据变化。以太网网线通信方式比传统的RS232/RS485通信要优越的多，传输速度快，抗干扰性能强，传输距离非常远，完全符合远程操控的要求。

所述上位机WEB平台的软件应用层采用B/S结构，突出优点是速度快，直观方便，无需专用上位机操作系统，用WEB网页方式进行监测与控制，操作简单易行，受地域限制小，可实现远程监控，功能扩展升级维护方便且成本低等功能。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.船舶柴油发动机故障预测保护系统，其特征在于，包括微控制器、检测模块和监测模块，所述检测模块通过数据采集电路与微控制器相连，所述监测模块包括数据显示屏、控制开关、SD存储卡和上位机WEB平台，所述微控制器通过数据传输电路分别与数据显示屏、控制开关、SD存储卡连接，所述微控制器通过以太网与上位机WEB平台相连通；所述检测模块包括水箱温度和气温测量装置、油水气压测量装置、油温测量装置和电路电源检测装置。

2.根据权利要求1所述的船舶柴油发动机故障预测保护系统，其特征在于，所述微控制器采用单片机STM32F103ZET6微控制器。

3.根据权利要求1所述的船舶柴油发动机故障预测保护系统，其特征在于，所述水箱温度和气温测量装置内设置有PT100铂电阻，所述油水气压测量装置内设置有SMP131压力变送器，所述油温测量装置内设置有KZW/P-240E防爆数显热电阻。

4.根据权利要求1所述的船舶柴油发动机故障预测保护系统，其特征在于，所述控制开关包括控温开关、控速开关和控压开关。

5.根据权利要求1所述的船舶柴油发动机故障预测保护系统，其特征在于，所述数据显示屏为DGUS数据显示屏。