CN2248342Y - 中、低速柴油机便携式热工检测仪 - Google Patents

Abstract

一种用于舰船的中低速柴油机便携式热工检测仪，主要解决现有技术结构较复杂，安装及测试均较繁杂等弊端。它包括有机壳，其面板上设置有键盘和液晶显示器。机内设置有电路板，其上设置有16位单板机电路、前置电路以及电源模块，柴油机检爆阀上的压力传感器输出端与电荷放大器输入端相接，柴油机飞轮传动盘上的磁电式转速传感器的输出端与上死点触发器输入端相接，电荷放大器输出端与CPUA/D口相接，上死点触发器输出端与CPUHSIO口相接。

Description

中低速柴油机便携式热工检测仪

本实用新型涉及一种检测仪表，特别是一种适用于舰船的中低速柴油机的便携式热工检测仪。

当前，在确定舰船中柴油机的工作点及测量柴油机热工参数，这方面的技术及设备国内外主要有以下几类。(1)扭矩测量法，该方法测量主机输出轴的几何扭转变形量，由扭转变形量根据轴的几何尺寸、材料性能推算出扭矩，再由扭矩、柴油机转速计算出主机功率。该方法必须在高速旋转的轴上安装扭转变形敏感元件，从而导致了传感器的安装、能量的输入与信号的输出及有关设备相当复杂，对操作人员的专业化程度要求较高。(2)螺旋桨推力测量，该方法测量主推力轴承上的推力，然后根据螺旋桨的特性，推算出主机功率。该方法对主机的评定是建立在螺旋桨特性的基础之上，所以精度较低，且对在航舰船改装困难，难以适应用户要求。(3)柴油机缸内过程测量，可分为直接测量法和间接测量法，直接测量方法一般在柴油机的检爆阀处测取气体压力变化，结合曲轴转角获得示功图，继而算出功率。这方面仪表分为两个档次，一是供研究用的(如CB466燃烧分析仪)，精度高，功能全，但价格昂贵。另一类是机械式或气电式的示功器，仅能画出示功图，需手工计算示功图面积，且安装比较复杂。间接测量法是通过测量燃烧室组件中某些零件的变形或振动信号，这些信号经数学处理恢复成示功图。这种方法只能对缸内过程作定性的分析，其中有些技术还停留在实验室阶段。

本实用新型的目的在于克服上述现有技术之不足，提供一种结构简单、操作方便、检测快速准确的中低速柴油机便携式热工检测仪。

本实用新型的目的是这样实现的：它包括有机壳，其面板上设置有键盘和液晶显示器，机内设置有电路板。电路板上设置有16位单板机电路、前置电路以及电源模块。其中16位单板机电路由16位CPU、程序存贮器、数据存贮器、液晶显示器组成。前置电路由电荷放大器电路及上死点触发电路组成。设置在柴油机检爆阀6上的压力传感器组件，其输出端由电缆1与机内电荷放大器的输入端相接，设置在柴油机飞轮传动盘12上的磁电式转速传感器组件，其输出端通过电缆7与机内上死点触发器电路的输入端相接。机内电荷放大器的输出端与CPUA/D口相接，上死点触发器的输出端与CPUHSIO口相接(因各电路为常规电路，故元件之间的连接关系不再赘述)。

上述所说的压力传感器组件，下部通过锁紧手轮5与柴油机检爆阀6相接，上部设置在一个冷却水杯2中，水杯2内的传感器上方设置有两根具有水压差的水管3，两水管之间的电缆接头1的外面套置有防水绝缘套，传感器下方有一通道与检爆阀6的气道相通。

上述所说的电荷放大器由前置放大器、低通滤波器、程控放大器组成。

上述所说的上死点触发器由微分器、反向器、过零触发器以及“或门”、“与门”组成。

本实用新型的优点在于结构简单，成本低，携带方便，操作简便，测试精度较高，工作可靠。它具有传统的示功器、爆压表、平均压力表和扭矩仪所有的功能，并取代了繁杂的人工计算。它较好地解决了传统测功仪器安装困难、操作繁杂的问题，使经常性的柴油机热功参数监测成为可能。从根本上解决了舰船的中低速柴油机确定主机工作点，鉴别船、机、桨的配合状态这一基本问题，与此同时，可完成对柴油机各缸主要热工参数的测量，使其具备诊断各缸负荷不平衡、燃烧不良等故障的功能。

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。

图1是本实用新型的原理方框图。

图2是图1中压力传感器各组件的结合示意图。

图3是图1中磁电式转速传感器各组件的结合示意图。

图4是本实用新型中前置电路的电荷放大器电路的原理图。

图5是本实用新型中前置电路的上死点触发器电路的原理图。

图6是本实用新型中16位单板机电路原理图。

图7是本实用新型的电源电路原理图。

各附图所示的结构就是本实用新型的实施例。图中，1为压力传感器组件的输出端电缆。2为测试燃烧压力时对传感器起冷却作用的冷却水杯。3为对水杯内的水起循环供水作用的水管(因两管长度不一样而形成水压差)。4为压力传感器，可选用上海内燃机研究所的SYC-03B型压电式石英传感器，其在测燃烧压力时应保证冷却腔内有冷却水进行连续流动冷却，以保证石英晶体温度在居里点以下，传感器与信号电缆接头采用尼龙套管加特种防水胶灌注密封，防止水份进入而降低传感器绝缘度，传感器工作时浸泡在冷却水中，传感器内腔的水靠自然对流与外界的水进行热交换。5为将传感器组件紧固在检爆阀上的锁紧手轮。6为柴油机的检爆阀。7为磁电式转速传感器组件的输出端电缆。8为磁电式转速传感器，可选用上海内燃机研究所的ZD-16型传感器，该传感器与稀钍钴磁钢配套，产生大于1.6V的上死点脉冲信号，并传送给计算机作为柴油机转速信号和上死点信号。9为紧固传感器的锁紧螺帽。10为传感器支架。11为磁钢，其经过传感器8正下方时，传感器8输出电压过零点进行触发。12为飞轮传动盘。

本实用新型的核心是主机，其由以下几部份组成：(1)单板机，是主机的控制计算中心，采用16位单片机，配置32K×8程序存贮器、64K×8数据存贮器、20键输入、点阵式液晶图形显示器、标准串行口。CPU自身带有多路A/D口，可对前置电路送来的气缸内压力信号等和外界直接输入的0～4V电压模拟量进行A/D转换，高速输入口可对前置电路送来的内燃机上死点触发信号进行实时捕捉和串行口的技能，以降低工耗。程序存贮器采用低功耗的27C256芯片。数据存贮器采用非易失性静态存贮器，以保证掉电状态下数据的保存。数据存贮器中可存放20个气缸的测试分析结果。点陈式液晶图形显示器可显示菜单、测试结果和示功图等。串行口可将有关数据向PC计算机传送，以便进一步分析或按要求长期存贮、打印等。(2)前置电路，由电荷放大器及上死点触发电路组成。电荷放大器由高输入阻抗前置放大器、MSX280低通(5KHZ)滤波器、归一化程控放大器等组成，可将压电式传感器测得的气缸内压力信号等转换成0～4V电压信号供CPU进行A/D转换。上死点触发电路将磁电式转速传感器感应的正弦触发信号经微分、放大、整形后，无论磁钢在飞轮上粘贴的磁极极性如何，均能产生一正向对称的矩形波，该矩形波再和过零检测器输出的过零脉冲共同进入与门，由与门输出一内燃机上死点触发泳冲。该电路触发准确，磁钢安装方便。(3)电源控制电路，本实用新型的主机由四节4Ah的镍氢电池供电，MAX8211芯片对电池电压进行监测，MAX777产生一正5V电源供单板机使用，另一MAX777芯片和MAX764芯片受CPU控制向前置电路供应±5V电源。该电路可在电池电压1.5～5.5V范围内保证向主机供电。

Claims (4)

1、一种中低速柴油机便携式热工检测仪，包括有机壳，其面板上设置有键盘和液晶显示器，机壳内设置有电路板，其特征在于：电路板上设置有16位单板机电路、前置电路以及电源模块，其中16位单板电路由16位CPU、程序存贮器、数据存贮器、液晶显示器组成，前置电路由电荷放大器电路及上死点触发电路组成；设置在柴油机检爆阀(6)上的压力传感器组件，其输出端由电缆(1)与机内电荷放大器的输入端相接；设置在柴油机飞轮传动盘(12)上的磁电式转速传感器组件，其输出端通过电缆(7)与机内上死点触发器电路的输入端相接；机内电荷放大器的输出端与CPUA/D口相接，上死点触发器的输出端与CPUHSIO口相接。

2、根据权利要求1所述的中低速柴油机便携式热工检测仪，其特征在于：上述所说的压力传感器组件，下部通过锁紧手轮(5)与柴油机检爆阀(6)相连，上部设置在一个冷却水杯(2)中，水杯(2)内的传感器上方设置有两根具有水压差的水管(3)，两水管之间的电缆接头(1)的外面套置有防水绝缘套，传感器下方有一通道与检爆阀(6)的气道相通。

3、根据权利要求1所述的中低速柴油机便携式热工检测仪，其特征在于：上述所说的电荷放大器由前置放大器、低通滤波器、程控放大器组成。

4、根据权利要求1所述的中低速柴油机便携式热工检测仪，其特征在于：上述所说的上死点触发器由微分器、反向器、过零触发器以及“或门”、“与门”组成。

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