船用柴油机监测系统设计

船舶主机转速监测系统设计摘要:船舶主机转速监测系统主要完成了以下几个功能：船舶转速信号采集，通过主控ECU计数、分析与处理后，把主机速度值显示在LCD电路中，当船舶主机的转速与车钟传来的转速有差值，输出调节发动机的油门的控制信号，当船舶主机的转速超过极限转速时进行声光报警。

关键词：船舶主机转速监测显示报警电磁执行器船舶主机以柴油机为主推进器，不仅可靠，动力性能佳，而且燃油消耗率和二氧化碳排放量比汽油机低。

船舶主机的转速是监测船舶航行过程稳定性的一个重要运行指标，它实时反映了船舶主机的外界负荷变化。

船舶主机转速监测系统SMSM(Speed Monitoring System of Ship’s Main Engine)以微机为主控模块，对柴油机主轴转速进行快速检测和分析，能够实时监测柴油机的动态和稳态性能。

1 SMSM系统总体方案设计1.1 工作原理SMSM系统主要有以下几个部分组成：船舶转速信号采集电路、主控ECU、显示电路、D/A转换模块、电磁执行器、报警电路、ECU 通信电路和控制电源等。

电磁测速传感器的检测装置安装在轮端齿轮处，船舶主机旋转，转速传感器就输出转速信号，传到机旁主控ECU计数、分析与处理后，把单位时间内计数脉冲个数根据公式转换成速度值，显示在LCD 显示电路中；当船舶主机的转速与车钟传来的转速有差值，输出控制信号，对发动机的油门进行调节；当船舶主机的转速超过极限转速时进行声光报警。

1.2 SMSM系统框图设计船舶转速信号的采集方法是：将电磁传感器如霍尔传感器与船舶主机轴同轴相连，并在船舶主机轴上安装一个小磁铁，这样船舶主机每旋转一圈，同电磁传感器就接触一次，电磁传感器就会产生一个信号脉冲。

主控ECU：主控ECU包括机旁主控ECU和驾驶台ECU两块，这里选择STC89S52单片机，它接收来自测速传感器的信号，在单位时间内计数，把脉冲个数根据公式转换成速度值，显示在LCD显示电路中。

第11卷第8期中国水运V ol.11N o.82011年8月Chi na W at er Trans port A ugus t 2011收稿日期：6作者简介：蒋潇，京杭运河江苏省交通运输厅苏北航务管理处。

船舶柴油机监测系统的设计与使用蒋潇（京杭运河江苏省交通运输厅苏北航务管理处，江苏淮安223002）摘要：柴油机是船舶动力的主要来源，在船舶设备中占有重要的地位，其运行状态直接关系到船舶的运行安全。

在柴油机运行过程中进行监测，以发现潜在的故障原因，及早采取措施，防止突发性故障的产生。

这种运行状态监测方式，不仅避免了设备运行事故，提高了经济效益，而且大大降低了维修人员的劳动强度，它是柴油机进行故障诊断的前提。

关键词：船舶；柴油机；La bVIEW ；信号模拟器中图分类号：TK 426文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2011）08-0106-02一、引言近些年来，我国船舶行业的规模越来越大，并且向高效、高速、系统化和自动化方向发展，所以当柴油机发生异常时，单靠维护人员来解决设备运行时出现的问题已变的越来越困难了。

为了提高柴油机的使用效率和可靠性，提出了一种基于嵌入式平台的状态监测系统。

将嵌入式系统应用到柴油机监测中，一方面可以对柴油机进行实时的运行状态监测，无需要人工干预即能自主运行，充分发挥了嵌入式计算机低成本、高可靠性、高集成度等优势；另一方面，可以根据柴油机运行条件的改变，自适应地调节自身的功能来保证监测的及时性。

二、船舶柴油机监测系统的技术进展1．嵌入式系统在船舶设备监测中的应用嵌入式系统是一个实现预定特殊功能的系统，它具有有限的资源（如内存、功耗、处理器速度、计算能力等），具有自己的操作系统，它的CPU 具有低功耗、体积小、集成度高等优点。

近年来船舶自动化系统正向着数字化、智能化、网络化的方向发展，很容易就会把嵌入式系统作为船舶柴油机乃至整个机舱监控系统的理想监测设备选择对象之一。

柴油机运行状态在线监测系统柴油机作为海上石油钻井平台的主要的供电设备的驱动装置，其运转过程中的主要的运行参数及运行状况的及时准确监测，对设备的运行状况的评估及故障预警均意义重大。

主要运用于各型投入运行较早、监测系统功能相对落后的柴油机组。

目的是柴油机的状态实时在线监测，并对柴油机的状态进行科学的预判，推动设备的维保由原来的计划性维修向视状态维修的转变，从而在保障机组安全可靠运行的基础上科学地降低维保成本，达到降本增效的良好经济效益和社会效益。

本次预计加装该系统的柴油机参数制造厂家：MAN B&W Diesel AG；型号：MAN 14V32/40；燃料：原油；缸径：320mm；冲程：400mm；缸距：600mm；转速：750RPM ；功率：6720KW:本系统主要由柴油机气缸压力监测系统和油液在线监测系统组成。

系统组成介绍：一、气缸压力在线监测系统1．系统组成柴油机气缸压力在线监测系统组成如图1所示，在线采集柴油机各缸气体压力、曲轴转角和上止点信号，通过RS-link通信从平台监控中心获取柴油机的主要热力参数，以实现柴油机综合监测柴油机的性能。

信号调理模块接线箱上止点传感器曲轴转角传感器工控机集控室监控台通信柴油机机热力参数集控室机舱室机旁接线箱数据在线采集控制单元以太网3在线缸压传感器接线盒24156789图1柴油机气缸压力在线监测系统2. 系统功能（1）各缸示功图在线测试1）各缸P-V图和P-φ图显示；2）指示压力、爆发压力、压缩压力、膨胀压力和压力升高率等显示；3）各缸参数相对比较；4）测试数据的数据库管理；5）测试参数趋势分析；6）测试报告自动生成。

（2）状态监测和故障诊断1）定位做功能力不足的故障缸；2）单缸失火；3）喷孔堵塞、喷油凸轮磨损；4）喷油嘴损坏、喷油压力太低、油泵吸入口故障、油泵提前角太小、燃油品质太差；5）燃油喷射提前角过大；6）活塞烧损、排气阀漏气和活塞缸套过度磨损；7）进排气系统污堵；8）燃油喷油系统故障。