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船用双燃料辅锅炉硬件在环仿真系统的设计与实现

张宇祺  
【摘要】:船舶辅锅炉作为一种重要的船舶设备,是利用燃料燃烧或主机废气将化学能转换为热能的船舶辅机。随着船舶自动化及智能化的飞速发展,船员对船用辅锅炉系统的培训需求越来越高。与此同时船用辅锅炉作为一种危险的压力设备,利用仿真模型测试其控制器可以降低成本及其对环境和人的危害。因此,建立船用辅锅炉硬件在环仿真系统意义重大。课题以“某部一高技术船舶创新专项-燃油及废气锅炉国产化研制”为依托,以“两万箱船”船用双燃料辅锅炉为对象建立了船用双燃料辅锅炉硬件在环仿真系统。系统以硬件作为切换点,既可以与实际控制柜和控制器构成仿真控制,实现锅炉相关控制器的功能测试、锅炉控制过程的验证。亦可以独立运行形成单机仿真,作为船员培训用。课题查阅了相关资料利用模块建模的方法对“两万箱船”船用双燃料辅锅炉进行了模块划分,将其分为炉膛区、对流一区、对流二区、金属区、汽水区等五大区并建立了相应的数学模型。依据建立的数学模型运用Matlab/Simulink仿真工具对其进行软件建模,依据课题设置的相关参数对软件进行了仿真实验,得到了炉膛压力、蒸汽压力、锅炉水体积的仿真结果。课题在此基础上,船用双燃料辅锅炉硬件在环仿真系统的虚拟机部分。本课题选择利用C#语言在Visual Studio平台上开发虚拟机。将所建立的动态仿真模型根据各部分工质传递关系集成到仿真计算平台,并依据船舶辅锅炉的数据进行虚拟机的验证。虚拟机与硬件相结合,与实际控制器及控制柜相连时构成了完整的硬件在环仿真系统,完成了控制器和控制柜功能的测试。当虚拟机独立运行时可形成单机仿真作为船员培训之用。课题通过建立船用双燃料辅锅炉硬件在环仿真系统,实现了对船员培训和锅炉控制器的测试,对减少船员培训成本及锅炉开发成本具有重要意义。


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