****大学本科毕业设计（论文）
目录
第一章绪论 ............................................................................................................................ 1
1.1项目背景........................................................................................................... 1 1.2国内外研究现状............................................................................................... 2 1.3项目的应用价值和现实意义........................................................................... 3 1.4本章小结........................................................................................................... 4
第二章系统设计方案 .................................................................................................... 5
2.1实验平台系统的总体设计............................................................................... 5
2.1.1模拟余热源系统..................................................................................... 6 2.1.2余热回收系统....................................................... 错误！未定义书签。 2.1.3 PLC控制系统和采集系统 .................................. 错误！未定义书签。 2.2本章小结........................................................................................................... 7
第三章模糊PID控制系统的设计 .................................................................... 8
3.1 控制策略.......................................................................................................... 8
3.1.1 PID控制介绍 ......................................................................................... 8 3.1.2 系统控制过程........................................................................................ 9 3.2 基于西门子STEP7 V12软件的模糊PID控制系统进行设计 .................... 9
3.2.1 PLC控制器介绍 .................................................................................... 9 3.2.2 PLC编程软件介绍 ................................................................................ 9 3.2.3基于西门子STEP7 V12软件的模糊PID控制系统进行设计 ......... 12 3.3本章小结......................................................................................................... 18
第四章上位机界面的设计..................................................................................... 19
4.1 wincc flexible软件简介 ................................................................................. 19 4.2 上位机界面设计............................................................................................ 19
4.2.1 主界面的编写...................................................................................... 20 4.2.2 手动画面的编写.................................................................................. 21 4.2.3 自动画面的编写.................................................................................. 21
III
****大学本科毕业设计（论文）
4.2.4 曲线画面的编写.................................................................................. 22 4.2.5 帮助画面的编写.................................................................................. 23 4.3本章小结......................................................................................................... 23
第五章实验平台搭建和关键控制参数的采集与调试 .................. 24
5.1 实验平台的搭建............................................................................................ 24
5.1.1 平台结构的搭建.................................................................................. 24 5.1.2 控制线路的连接.................................................................................. 24 5.2关键控制参数的采集与调试......................................................................... 25 5.3本章小结......................................................................................................... 27
总结 ........................................................................................................................................... 28 致谢 ........................................................................................................................................... 29 参考文献 ............................................................................................................................... 31
IV
****大学本科毕业设计（论文）
第一章 绪论
1.1 项目背景
船舶柴油机有效热效率低，剩余热量均通过缸套水、烟气等带走。如何回收利用这部分被带走的热量已成为研究的热点。目前国内对船舶柴油机的余热回收主要研究方向是船舶柴油机的废气（排气），即是将船舶发动机废气的废热进行回收，而对LNG双燃料发动机缸套冷却水的废热回收涉及不深，换出的废热用于燃料的预加热更是少之又少[1]。而船舶柴油机的工况非常复杂（含启动、怠速、部分负荷和全负荷等工况），导致缸套水携带的热量时大时小。如果回收缸套水废热的工质参数不随船舶柴油机工况变化而变化，缸套水温度就会偏离最佳工作温度范围，对整机性能非常不利[2]。
目前来说，开发储备燃烧液态天然气（LNG）的新能源船舶发动机在国内外都已经成为一个重要的研究方向。国外，全球双燃料发动机技术在瓦锡兰、曼恩等柴油机巨头的带动下，正在以一个高速的姿态飞快发展。总体上讲，主要还是由来自于传统的船用柴油机生产制造商，如瓦锡兰、曼恩以及卡特彼勒旗下的马克（Mak）品牌在双燃料发动机方面取得实质性的进展[3]。在国内，2010年以来，我国成功开发的双燃料发动机的内河船舶不断增多，2010年8月，由江苏宿迁海事局牵头、北京油陆集团出资研发的经过柴油—LNG双燃料混合动力的系统改装改船3000吨级“苏宿货1260”号，在京杭运河苏北段成功试航，试航结果以及台架试验表明，船舶动力和速度都满足原船的要求，运行状况稳定，并且有高达70％的柴油平均替代率[4]。
而LNG是一种处于-196℃超低温、易挥发性液体，在汽化成常温气体前需吸收大量的汽化潜热，同时，柴油机的循环冷却水在工作时所带走的热量占燃料总能量的20%~25%[5]。所以，设计一套装置将发动机循环冷却水的余热回收并用于LNG的汽化不仅可以进一步提高发动机热效率，实现废热回收和节能减排。
因此，本项目旨在以缸套水废热回收装置为研究对象，基于工程热力学和传热学等原理深入研究船舶柴油机工况、缸套水热力循环和工质热力循环，建立起工质参数（流量、温度等）与缸套水参数（流量、温度等）之间的关系；而后，
1
****大学本科毕业设计（论文）
基于现代控制技术设计一控制系统，使得工质参数能自主适应船舶主机工况的变化，在没有影响主机性能的条件下获得回收热量最大。
本项目拟采用基于模糊PID控制的LNG双燃料发动机余热回收及利用系统，其工作原理：在发动机运行时，传热介质在串接于发动机冷却系统的余热回收装置中通过热交换原理回收热量，受热后的传热介质在介质泵的泵压下输送到串接于发动机燃气供应系统的LNG气化器，液态LNG受热后气化成常温天然气，放热后的传热介质进入下一个循环过程，通过传热介质的循环往复工作连续不断地将冷却水余热回收利用（如图1-1所示）。
通LNG储存池通发动机混合器通高温冷却水通低温冷却水 介质池传热介质LNG气化器传热介质介质泵余热回收装置传热介质
图1-1冷却水余热回收用系统的工作原理简图
1.2 国内外研究现状
近几年来，温度控制技术的研究在国内外飞速的发展，成为现在乃至于未来控制领域的一大方向，具有广阔的市场前景和应用。目前，温度控制系统正向着高精度化以及高智能化的方向发展。而在国内，虽然温度控制系统在各行业各领域以及应用的较为普遍，但是就国内生产的温度控制器来看，我国的温控系统的总体发展水平同其他一些先进国家的温控系统相比，差距还是有很大的。我国的温度控制系统在高端控制以高精度方面还是有着不小的局限性，但同时，我们在温控技术方面任有巨大的发展潜力和提升空间[6]。因此，这需要我们不断地对温
2
相关推荐：
loading