船舶辅锅炉系统建模与仿真研究

摘要

船舶辅锅炉作为船舶辅机中的重要组成部分，随着船舶自动化程度提高及计算机仿真技术在机舱自动化中的广泛应用，对轮机管理人员的技术水平要求越来越高。目前对船舶辅锅炉的仿真系统大都针对大型油船，而普通货船辅锅炉系统的仿真中简化过多，划分粗糙，因此往往难以得到满意的仿真结果。
　　本文以19000箱集装箱船“大西洋”号中小型辅锅炉作为研究对象，对船舶辅锅炉系统进行了深入的理论研究，分析其功能组成以及控制过程原理，对如何在船舶辅锅炉系统中实现建模与仿真进行理论研究。课题中将辅锅炉系统划分为锅炉本体、燃油系统、给水系统、汽水分离系统等几大块，将燃油锅炉划分为炉膛区、对流第一区、对流第二区、金属区、炉水区、蒸汽区。运用能量守恒、质量守恒、热力学、传热学等基本理论建立了小型辅锅炉各个子系统数学模型。根据建立的各个子系统数学模型，运用Matlab/Simulink仿真工具，创建了辅锅炉仿真系统子模型，将子模型按照系统的运行原理及工作顺序进行连接，设计了一套针对小型辅锅炉的仿真系统。应用C＃对该仿真系统进行了设计与开发，设计了一套多功能船舶辅锅炉仿真系统，并将最终系统进行测试与调试，发现解决存在的问题并形成最终功能完善的系统，将仿真结果与实际数据进行对比，验证了系统的准确性。在此基础上，分析总结整个设计研究过程中的不足并提出解决措施。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 课题的背景和意义

1．2 相关领域的研究动态

1．3 研究工作的目的与任务

第2章 船舶辅锅炉系统介绍

2．1 Aalborg OS-TCi型燃油锅炉简介

2．2 辅锅炉给水系统简介

2．3 辅锅炉燃油系统简介

2．4 辅锅炉的附件

2．5 辅锅炉的自动控制系统

第3章 船舶辅锅炉数学模型的建立

3．1 锅炉系统建模概述

3．1．1 仿真建模方法和步骤

3．1．2 锅炉模型的特点

3．1．3 分解系统和建立物理模型

3．2 锅炉本体模型

3．2．1 Aalborg OS-TCi型燃油锅炉本体模型

3．2．2 水蒸气模型

3．3 给水系统模型

3．3．1 给水泵模型

3．3．2 给水管路和阀门模型

3．4 燃油系统模型

3．4．1 燃油加热器模型

3．4．2 供油泵模型

3．4．3 燃油滤器和流量计模型

3．4．4 风机模型

第4章 基于Matlab／Simulink的船舶辅锅炉仿真

4．1 船舶辅锅炉系统仿真对象与环境介绍

4．1．1 Matlab仿真软件与Simulink仿真工具简述

4．1．2 仿真对象

4．2 Aalborg OS-TCi型燃油锅炉仿真模型

4．3 仿真结果分析

4．3．1 静态仿真分析

4．3．2 动态仿真分析

第5章 仿真系统的软件设计与实现

5．1 仿真系统控制功能设计与实现

5．1．1 点火时序控制

5．1．2 冲洗控制

5．2 仿真软件设计

5．2．1 软件开发环境及工具

5．2．2 仿真模型程序设计与实现

5．2．3 仿真软件界面的设计

5．2．4 仿真软件界面的实现

结论与展望

参考文献

致谢

作者简介