中、低速柴油機可攜式熱工檢測儀的製作方法

2023-05-27 19:35:41 2

專利名稱：中、低速柴油機可攜式熱工檢測儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種檢測儀表，特別是一種適用於艦船的中低速柴油機的可攜式熱工檢測儀。
當前，在確定艦船中柴油機的工作點及測量柴油機熱工參數，這方面的技術及設備國內外主要有以下幾類。(1)扭矩測量法，該方法測量主機輸出軸的幾何扭轉變形量，由扭轉變形量根據軸的幾何尺寸、材料性能推算出扭矩，再由扭矩、柴油機轉速計算出主機功率。該方法必須在高速旋轉的軸上安裝扭轉變形敏感元件，從而導致了傳感器的安裝、能量的輸入與信號的輸出及有關設備相當複雜，對操作人員的專業化程度要求較高。(2)螺旋槳推力測量，該方法測量主推力軸承上的推力，然後根據螺旋槳的特性，推算出主機功率。該方法對主機的評定是建立在螺旋槳特性的基礎之上，所以精度較低，且對在航艦船改裝困難，難以適應用戶要求。(3)柴油機缸內過程測量，可分為直接測量法和間接測量法，直接測量方法一般在柴油機的檢爆閥處測取氣體壓力變化，結合曲軸轉角獲得示功圖，繼而算出功率。這方面儀表分為兩個檔次，一是供研究用的(如CB466燃燒分析儀)，精度高，功能全，但價格昂貴。另一類是機械式或氣電式的示功器，僅能畫出示功圖，需手工計算示功圖面積，且安裝比較複雜。間接測量法是通過測量燃燒室組件中某些零件的變形或振動信號，這些信號經數學處理恢復成示功圖。這種方法只能對缸內過程作定性的分析，其中有些技術還停留在實驗室階段。
本實用新型的目的在於克服上述現有技術之不足，提供一種結構簡單、操作方便、檢測快速準確的中低速柴油機可攜式熱工檢測儀。
本實用新型的目的是這樣實現的它包括有機殼，其面板上設置有鍵盤和液晶顯示器，機內設置有電路板。電路板上設置有16位單板機電路、前置電路以及電源模塊。其中16位單板機電路由16位CPU、程序存貯器、數據存貯器、液晶顯示器組成。前置電路由電荷放大器電路及上死點觸發電路組成。設置在柴油機檢爆閥6上的壓力傳感器組件，其輸出端由電纜1與機內電荷放大器的輸入端相接，設置在柴油機飛輪傳動盤12上的磁電式轉速傳感器組件，其輸出端通過電纜7與機內上死點觸發器電路的輸入端相接。機內電荷放大器的輸出端與CPUA/D口相接，上死點觸發器的輸出端與CPUHSIO口相接(因各電路為常規電路，故元件之間的連接關係不再贅述)。
上述所說的壓力傳感器組件，下部通過鎖緊手輪5與柴油機檢爆閥6相接，上部設置在一個冷卻水杯2中，水杯2內的傳感器上方設置有兩根具有水壓差的水管3，兩水管之間的電纜接頭1的外面套置有防水絕緣套，傳感器下方有一通道與檢爆閥6的氣道相通。
上述所說的電荷放大器由前置放大器、低通濾波器、程控放大器組成。
上述所說的上死點觸發器由微分器、反向器、過零觸發器以及「或門」、「與門」組成。
本實用新型的優點在於結構簡單，成本低，攜帶方便，操作簡便，測試精度較高，工作可靠。它具有傳統的示功器、爆壓表、平均壓力表和扭矩儀所有的功能，並取代了繁雜的人工計算。它較好地解決了傳統測功儀器安裝困難、操作繁雜的問題，使經常性的柴油機熱功參數監測成為可能。從根本上解決了艦船的中低速柴油機確定主機工作點，鑑別船、機、槳的配合狀態這一基本問題，與此同時，可完成對柴油機各缸主要熱工參數的測量，使其具備診斷各缸負荷不平衡、燃燒不良等故障的功能。
以下結合附圖對本實用新型作進一步描述。


圖1是本實用新型的原理方框圖。
圖2是圖1中壓力傳感器各組件的結合示意圖。
圖3是圖1中磁電式轉速傳感器各組件的結合示意圖。
圖4是本實用新型中前置電路的電荷放大器電路的原理圖。
圖5是本實用新型中前置電路的上死點觸發器電路的原理圖。
圖6是本實用新型中16位單板機電路原理圖。
圖7是本實用新型的電源電路原理圖。
各附圖所示的結構就是本實用新型的實施例。圖中，1為壓力傳感器組件的輸出端電纜。2為測試燃燒壓力時對傳感器起冷卻作用的冷卻水杯。3為對水杯內的水起循環供水作用的水管(因兩管長度不一樣而形成水壓差)。4為壓力傳感器，可選用上海內燃機研究所的SYC-03B型壓電式石英傳感器，其在測燃燒壓力時應保證冷卻腔內有冷卻水進行連續流動冷卻，以保證石英晶體溫度在居裡點以下，傳感器與信號電纜接頭採用尼龍套管加特種防水膠灌注密封，防止水份進入而降低傳感器絕緣度，傳感器工作時浸泡在冷卻水中，傳感器內腔的水靠自然對流與外界的水進行熱交換。5為將傳感器組件緊固在檢爆閥上的鎖緊手輪。6為柴油機的檢爆閥。7為磁電式轉速傳感器組件的輸出端電纜。8為磁電式轉速傳感器，可選用上海內燃機研究所的ZD-16型傳感器，該傳感器與稀釷鈷磁鋼配套，產生大於1.6V的上死點脈衝信號，並傳送給計算機作為柴油機轉速信號和上死點信號。9為緊固傳感器的鎖緊螺帽。10為傳感器支架。11為磁鋼，其經過傳感器8正下方時，傳感器8輸出電壓過零點進行觸發。12為飛輪傳動盤。
本實用新型的核心是主機，其由以下幾部份組成(1)單板機，是主機的控制計算中心，採用16位單片機，配置32K×8程序存貯器、64K×8數據存貯器、20鍵輸入、點陣式液晶圖形顯示器、標準串行口。CPU自身帶有多路A/D口，可對前置電路送來的氣缸內壓力信號等和外界直接輸入的0～4V電壓模擬量進行A/D轉換，高速輸入口可對前置電路送來的內燃機上死點觸發信號進行實時捕捉和串行口的技能，以降低工耗。程序存貯器採用低功耗的27C256晶片。數據存貯器採用非易失性靜態存貯器，以保證掉電狀態下數據的保存。數據存貯器中可存放20個氣缸的測試分析結果。點陳式液晶圖形顯示器可顯示菜單、測試結果和示功圖等。串行口可將有關數據向PC計算機傳送，以便進一步分析或按要求長期存貯、列印等。(2)前置電路，由電荷放大器及上死點觸發電路組成。電荷放大器由高輸入阻抗前置放大器、MSX280低通(5KHZ)濾波器、歸一化程控放大器等組成，可將壓電式傳感器測得的氣缸內壓力信號等轉換成0～4V電壓信號供CPU進行A/D轉換。上死點觸發電路將磁電式轉速傳感器感應的正弦觸發信號經微分、放大、整形後，無論磁鋼在飛輪上粘貼的磁極極性如何，均能產生一正向對稱的矩形波，該矩形波再和過零檢測器輸出的過零脈衝共同進入與門，由與門輸出一內燃機上死點觸發泳衝。該電路觸發準確，磁鋼安裝方便。(3)電源控制電路，本實用新型的主機由四節4Ah的鎳氫電池供電，MAX8211晶片對電池電壓進行監測，MAX777產生一正5V電源供單板機使用，另一MAX777晶片和MAX764晶片受CPU控制向前置電路供應±5V電源。該電路可在電池電壓1.5～5.5V範圍內保證向主機供電。
權利要求1.一種中低速柴油機可攜式熱工檢測儀，包括有機殼，其面板上設置有鍵盤和液晶顯示器，機殼內設置有電路板，其特徵在於電路板上設置有16位單板機電路、前置電路以及電源模塊，其中16位單板電路由16位CPU、程序存貯器、數據存貯器、液晶顯示器組成，前置電路由電荷放大器電路及上死點觸發電路組成；設置在柴油機檢爆閥(6)上的壓力傳感器組件，其輸出端由電纜(1)與機內電荷放大器的輸入端相接；設置在柴油機飛輪傳動盤(12)上的磁電式轉速傳感器組件，其輸出端通過電纜(7)與機內上死點觸發器電路的輸入端相接；機內電荷放大器的輸出端與CPUA/D口相接，上死點觸發器的輸出端與CPUHSIO口相接。
2.根據權利要求1所述的中低速柴油機可攜式熱工檢測儀，其特徵在於上述所說的壓力傳感器組件，下部通過鎖緊手輪(5)與柴油機檢爆閥(6)相連，上部設置在一個冷卻水杯(2)中，水杯(2)內的傳感器上方設置有兩根具有水壓差的水管(3)，兩水管之間的電纜接頭(1)的外面套置有防水絕緣套，傳感器下方有一通道與檢爆閥(6)的氣道相通。
3.根據權利要求1所述的中低速柴油機可攜式熱工檢測儀，其特徵在於上述所說的電荷放大器由前置放大器、低通濾波器、程控放大器組成。
4.根據權利要求1所述的中低速柴油機可攜式熱工檢測儀，其特徵在於上述所說的上死點觸發器由微分器、反向器、過零觸發器以及「或門」、「與門」組成。
專利摘要一種用於艦船的中低速柴油機可攜式熱工檢測儀，主要解決現有技術結構較複雜，安裝及測試均較繁雜等弊端。它包括有機殼，其面板上設置有鍵盤和液晶顯示器。機內設置有電路板，其上設置有16位單板機電路、前置電路以及電源模塊，柴油機檢爆閥上的壓力傳感器輸出端與電荷放大器輸入端相接，柴油機飛輪傳動盤上的磁電式轉速傳感器的輸出端與上死點觸發器輸入端相接，電荷放大器輸出端與CPUA/D口相接，上死點觸發器輸出端與CPUHSIO口相接。
文檔編號G01M15/00GK2248342SQ96234388
公開日1997年2月26日 申請日期1996年3月11日 優先權日1996年3月11日
發明者夏尚能, 莊永華, 韓曉剛, 周國權, 萬長生, 李風龍, 潛偉健 申請人:中國人民解放軍37503部隊裝備修理部, 武漢市海工新技術開發中心