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基於虛擬現實技術的船舶輔鍋爐控制系統研究

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論文關鍵詞:船舶輔鍋爐  虛擬現實  控制

基於虛擬現實技術的船舶輔鍋爐控制系統研究

論文摘要:結合實船燃油輔鍋爐的實際情況和具體操作要求,透過建立維模型、人機交互、Web 3D網頁瀏覽技術等米構建船舶輔鍋爐虛擬操控系統,達到以虛擬操作代替實際操作,節省開支、實現遠程培訓、以及人機交互的目的,克服了船舶輔鍋爐控制系統實際訓練中不可避免的資源消耗、維護費用高等難題。

輔鍋爐是船舶動力裝置中的重要組成部分其控制的可靠性和性對保證船舶安全航行有着重要的意義。

船舶輔鍋爐是一個多輸入、多輸出且相互關聯的複雜的控制對象,其實際操作必須遵循嚴格的步驟,在和教學環節中,實現每個人都進行實際操作有難度。因燃油執行且可能出現操作失誤,會給實習和教學帶來一定的困難和不安全因素。隨着虛擬現實技術的產生,這些問題將逐步得到解決。

1  控制系統的組成

輔鍋爐是船舶上最早實現自動控制的裝置之一,其控制項目包括:水位自動控制,燃燒自動控制 ,鍋爐點火及燃燒 時序 自動控制和 自動安全保護。

1)水位自動控制。控制給水量的多少,使進人鍋爐的給水量大致大於鍋爐的蒸發量。

在蒸發量比較小、蒸汽壓力比較低的船舶輔鍋爐中,大部分採用雙水位自動控制系統。雙水位控制系統指輔鍋爐的水位可以在一定範圍內波動,輔鍋爐水位所允許的變化範圍是 60~120 mm。當水位下降到水位下限時,自動起動給水泵 ,給水泵開始向輔鍋爐供水,輔鍋爐水位就會逐漸升高 ;當給水量達到一定限度,也就是水位上限時,給水泵自動停止工作,不再向輔鍋爐供水。

2)燃燒自動控制。被控量是輔鍋爐內的蒸汽壓力,根據汽壓的高低自動改變進入爐膛的噴油量和送風量。

對貨船輔鍋爐,燃燒自動控制系統的要求簡單、可靠,對輔鍋爐執行的'經濟性要求不是很嚴格,大多數這樣的輔鍋爐採用汽壓的雙位控制,少數採用比例控制,並保證輔鍋爐在不同負荷下,其送風量基本適應噴油量的要求。在油船輔鍋爐中,要求汽壓必須穩定,同時對輔鍋爐的執行經濟性要求比較高,這樣輔鍋爐才能在不同的負荷情況下,保證有一個最佳的風油比,所以通常採用比例積分控制或更好的控制算法。

3)點火及燃燒時序控制。給鍋爐一個起動信號後,按時序的先後進行預掃風、預點火、噴油點火,點火成功後對鍋爐進行預熱,接着轉入正常燃燒的負荷控制階段,同時對鍋爐進行一系列的安全保護。

按下輔鍋爐啓動按鈕後,自動啓動燃油泵和鼓風機,關閉燃油電磁閥使燃油在輔鍋爐外面循環,此時風門開的最大,以最大風量進行預掃風,防止爐內殘存的油氣在點火中產生冷爆。

預掃風的時間根據輔鍋爐的結構形式不同而異,一般是 20~6O S。達到預掃風的時問後自動關小風門,同時點火電極打出火花進行預點火,時間約爲3 S。然後開啟燃油電磁閥或開大回油閥,或讓一個油頭噴油工作,即以小風量和少噴油進行點火。點火成功後,先維持一段 時間低火燃燒,對輔鍋爐進行預熱,再開大風門關小 回油閥或增加一個油頭向爐膛噴油,使輔鍋爐轉入高火燃燒,即進入正常燃燒的負荷控制階段。在預定的時間內若點火不成功或風機失壓、中間熄火等,會自動停爐,待故障排除後按恢復按鈕使時序控制恢復到起動前的狀態,方能重新起動輔鍋爐  。