12000hp油服船淡水冷却系统监测与仿真开发(附件)【字数：13166】
摘 要摘 要 淡水冷却系统是保证船舶正常运行的重要系统，它的作用主要用来冷却做功后产生过多热量的船舶主机、辅机系统，防止某些设备因为温度过高导致不能工作或者损坏，增加船舶运行的寿命。因此对淡水冷却系统进行仿真和监测是优化和充分发挥淡水冷却系统性能的重要一步，基于MATLAB/SIMULINK的系统仿真技术是现在应用最广泛的仿真技术，MATLAB软件能够有效的对主机，辅机的工作过程的热力水力过程进行分析，对改善淡水冷却系统的性能具有重要的研究意义。 本文以12000HP油服船淡水冷却系统为研究对象，通过对淡水冷却系统原理图的剖析，对主机和辅机的换热过程建立热力水力数学模型，然后用MATLAB中SIMULINK工具进行仿真，在与12000HP油服船的试航数据相比较，从而验证仿真模块的正确性。 WebAccess组态软件是一款实用的仿真界面的编写软件，通过Visual studio 2008语言程序实现SIMULINK与Access数据库的连接，然后通过DSN系统连接WebAccess与Access数据库。持续的将SIMULINK的运行参数输入到WebAccess中，实现对淡水冷却系统的实时监测。关键词12000HP油服船；淡水冷却系统；SIMULINK；建模仿真；WebAccess
目 录
第一章 绪论 1
1.1 选题的目的和意义 1
1.2 国内外研究现状及存在的问题 2
1.2.1 建模与仿真的国内外研究动态 2
1.2.2淡水冷却系统仿真的国外研究现状 2
1.2.3淡水冷却系统仿真的国内研究现状 4
1.2.4淡水冷却系统目前存在的主要问题 4
1.3本文的主要工作及论文结构 4
第二章 淡水冷却系统概述 6
2.1淡水冷却系统的概念 6
2.2 淡水冷却系统的组成 6
2.2.1 高温淡水冷却系统的组成 6
2.2.2 低温淡水冷却系统的组成 7
第三章 淡水冷却系统的数学模型 9
3.1 高温淡水冷却系统的热力数学模型 9
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
3.1.1 主机缸套的数学模型 9
3.1.2 温度调节阀的数学模型 11
3.2 低温淡水冷却系统的热力数学模型 12
3.2.1 高温淡水冷却器的数学模型 13
3.2.2 空气冷却器的数学模型 16
3.2.3 其他冷却器的数学模型 17
3.2.4 淡水冷却系统分流与混流的数学模型 17
3.3 PID控制 18
3.3.1 PID控制原理 18
3.3.2 淡水冷却系统温度控制阀数学模型 19
3.4 淡水冷却系统的管路水力数学模型 19
3.4.1沿程阻力损失计算 20
3.4.2 局部阻力损失计算 21
第四章 基于SIMULINK的淡水冷却系统仿真 22
4.1 SIMULINK中仿真模型的建立 22
4.1.1 主机高温淡水冷却系统仿真模块 23
4.1.2 主机低温淡水冷却系统仿真模块 26
4.1.3 主机淡水冷却系统仿真模块 27
4.1.4 辅机淡水冷却系统仿真模块 29
4.1.5 PID控制模型 31
4.2 仿真曲线分析 32
第五章 SIMULINK与Access数据库的连接 35
5.1 SIMULINK与Access数据库的连接原理 35
5.2 SIMULINK与Access数据库的连接工程 35
5.2.1 SIMULINK与Visual studio 2008的连接 35
5.2.2 Access表的创建 37
5.2.3 visual studio 2008与Access表的连接 38
第六章 WebAccess监控界面的建立 39
6.1 WebAccess与Access数据库的连接 39
6.2 建立监控界面 40
结论与展望 45
致谢 47
参考文献 48
第一章 绪论
现代船舶多采用中央冷却系统，本文中所涉及到的12000HP油服船亦是如此，中央冷却系统的特点是高温淡水冷却主机设备，低温淡水冷却各种换热器及高温淡水，舷外海水冷却冷却低温淡水；海水、淡水管路分开，淡水管路腐蚀性小，清洁且管理成本低，系统工作可靠性强；使系统适应性强，提高设备工作性能。因此研究中央冷却系统具有十分重要的意义，这其中就包括对淡水冷却系统的建模与仿真研究。
1.1 选题的目的和意义
淡水冷却系统是保证船舶正常航行的重要系统之一，?淡水冷却系统的主要任务是随主机和辅机的热负荷变化自动控制执行机构来保证冷却水温度稳定，当主机和辅机严重受热后会导致受热部分的材料的机械性能下降，产生较大的热应力和变形，导致受热部件产生疲劳裂纹和塑性变形，另外还会导致过度磨损，润滑油失效，主机和辅机性能下降等危害。然而当主机和辅机过冷时会加速主机磨损，形成低温腐蚀主机内部，热损失增加，燃烧恶劣，工作粗暴。因此淡水冷却系统的性能好坏直接影响船舶运行的性能好坏，想要对淡水冷却系统的性能进行优化，就需要对它的热力水力过程进行分析。
如果对船舶实体进行试验，不仅耗费巨大的人力物力、资金，而且实验过程复杂多变，准确性差。因此使用计算机对淡水冷却系统进行仿真，不仅方便简单，斥资少，而且与时俱进，符合时代的潮流。
轮机模拟器是计算机仿真技术在船舶应用上的突出成果，轮机模拟器是现在培训和考核海员的重要方法之一，轮机模拟器可以在一定程度上代替实船设备，对船员培训人员进行操作设备，排除故障，轮机管理等方面的训练。现有的轮机模拟器多采用一种面向过程的集中式封闭系统的建模方法，这种建模方法要求系统开发人员对整个系统较为熟悉，开发难度大，开发时间长。随着建模仿真技术的发展，面向对象的建模方法渐渐成为时代的主流，他不需要系统开发人员熟悉整个系统，只需要对其中某个系统有详尽的理解，这样就可以把整个系统分成很多子系统，然后分配给许多开发人员进行建模，相对于面向过程的建模方法不仅开发时间短，而且有利于日后的维修和检测。
在轮机模拟器中，淡水冷却系统是船舶的核心系统之一，它贯穿了整条船的船舶系统中，关系着整条船的安全航行，本文就对淡水冷却系统的监测与仿真这一课题进行探讨。
1.2 国内外研究现状及存在的问题
1.2.1 建模与仿真的国内外研究动态
建模就是通过对系统本身运动规律的分析，或者根据事物的机理;也可以根据对系统的实验或统计数据的处理,并根据关于系统的已有的知识和经验来对事物做出的抽象描述。仿真是利用模型复现实际系统中发生的本质过程，并通过对系统模型的实验来研究存在的或设计中的系统。建模是仿真的前提，仿真是建模的目的。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 选题的目的和意义 1
1.2 国内外研究现状及存在的问题 2
1.2.1 建模与仿真的国内外研究动态 2
1.2.2淡水冷却系统仿真的国外研究现状 2
1.2.3淡水冷却系统仿真的国内研究现状 4
1.2.4淡水冷却系统目前存在的主要问题 4
1.3本文的主要工作及论文结构 4
第二章 淡水冷却系统概述 6
2.1淡水冷却系统的概念 6
2.2 淡水冷却系统的组成 6
2.2.1 高温淡水冷却系统的组成 6
2.2.2 低温淡水冷却系统的组成 7
第三章 淡水冷却系统的数学模型 9
3.1 高温淡水冷却系统的热力数学模型 9
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
3.1.1 主机缸套的数学模型 9
3.1.2 温度调节阀的数学模型 11
3.2 低温淡水冷却系统的热力数学模型 12
3.2.1 高温淡水冷却器的数学模型 13
3.2.2 空气冷却器的数学模型 16
3.2.3 其他冷却器的数学模型 17
3.2.4 淡水冷却系统分流与混流的数学模型 17
3.3 PID控制 18
3.3.1 PID控制原理 18
3.3.2 淡水冷却系统温度控制阀数学模型 19
3.4 淡水冷却系统的管路水力数学模型 19
3.4.1沿程阻力损失计算 20
3.4.2 局部阻力损失计算 21
第四章 基于SIMULINK的淡水冷却系统仿真 22
4.1 SIMULINK中仿真模型的建立 22
4.1.1 主机高温淡水冷却系统仿真模块 23
4.1.2 主机低温淡水冷却系统仿真模块 26
4.1.3 主机淡水冷却系统仿真模块 27
4.1.4 辅机淡水冷却系统仿真模块 29
4.1.5 PID控制模型 31
4.2 仿真曲线分析 32
第五章 SIMULINK与Access数据库的连接 35
5.1 SIMULINK与Access数据库的连接原理 35
5.2 SIMULINK与Access数据库的连接工程 35
5.2.1 SIMULINK与Visual studio 2008的连接 35
5.2.2 Access表的创建 37
5.2.3 visual studio 2008与Access表的连接 38
第六章 WebAccess监控界面的建立 39
6.1 WebAccess与Access数据库的连接 39
6.2 建立监控界面 40
结论与展望 45
致谢 47
参考文献 48
第一章 绪论
现代船舶多采用中央冷却系统，本文中所涉及到的12000HP油服船亦是如此，中央冷却系统的特点是高温淡水冷却主机设备，低温淡水冷却各种换热器及高温淡水，舷外海水冷却冷却低温淡水；海水、淡水管路分开，淡水管路腐蚀性小，清洁且管理成本低，系统工作可靠性强；使系统适应性强，提高设备工作性能。因此研究中央冷却系统具有十分重要的意义，这其中就包括对淡水冷却系统的建模与仿真研究。
1.1 选题的目的和意义
淡水冷却系统是保证船舶正常航行的重要系统之一，?淡水冷却系统的主要任务是随主机和辅机的热负荷变化自动控制执行机构来保证冷却水温度稳定，当主机和辅机严重受热后会导致受热部分的材料的机械性能下降，产生较大的热应力和变形，导致受热部件产生疲劳裂纹和塑性变形，另外还会导致过度磨损，润滑油失效，主机和辅机性能下降等危害。然而当主机和辅机过冷时会加速主机磨损，形成低温腐蚀主机内部，热损失增加，燃烧恶劣，工作粗暴。因此淡水冷却系统的性能好坏直接影响船舶运行的性能好坏，想要对淡水冷却系统的性能进行优化，就需要对它的热力水力过程进行分析。
如果对船舶实体进行试验，不仅耗费巨大的人力物力、资金，而且实验过程复杂多变，准确性差。因此使用计算机对淡水冷却系统进行仿真，不仅方便简单，斥资少，而且与时俱进，符合时代的潮流。
轮机模拟器是计算机仿真技术在船舶应用上的突出成果，轮机模拟器是现在培训和考核海员的重要方法之一，轮机模拟器可以在一定程度上代替实船设备，对船员培训人员进行操作设备，排除故障，轮机管理等方面的训练。现有的轮机模拟器多采用一种面向过程的集中式封闭系统的建模方法，这种建模方法要求系统开发人员对整个系统较为熟悉，开发难度大，开发时间长。随着建模仿真技术的发展，面向对象的建模方法渐渐成为时代的主流，他不需要系统开发人员熟悉整个系统，只需要对其中某个系统有详尽的理解，这样就可以把整个系统分成很多子系统，然后分配给许多开发人员进行建模，相对于面向过程的建模方法不仅开发时间短，而且有利于日后的维修和检测。
在轮机模拟器中，淡水冷却系统是船舶的核心系统之一，它贯穿了整条船的船舶系统中，关系着整条船的安全航行，本文就对淡水冷却系统的监测与仿真这一课题进行探讨。
1.2 国内外研究现状及存在的问题
1.2.1 建模与仿真的国内外研究动态
建模就是通过对系统本身运动规律的分析，或者根据事物的机理;也可以根据对系统的实验或统计数据的处理,并根据关于系统的已有的知识和经验来对事物做出的抽象描述。仿真是利用模型复现实际系统中发生的本质过程，并通过对系统模型的实验来研究存在的或设计中的系统。建模是仿真的前提，仿真是建模的目的。
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