锅炉温度控制策略的应用研究 摘要:针对锅炉汽温控制的特点,设计了过热汽温串级模糊控制系统,介绍了系统的构成、原理 及该系统的优越性,并利用MATLAB仿真软件进行了仿真分析。 关键词:汽温;串级模糊控制;系统仿真 0 引言 过热蒸汽温度是衡量锅炉能否正常运行的重要 指标。假如过热蒸汽温度过高,若超过了设备部件 (如过热器管、蒸气管道、阀门、汽轮机的喷嘴、叶片 等)的允许工作温度,将使钢材加速蠕变,从而降低 使用寿命。严重的超温甚至会使管子过热而爆破。 可能造成过热器、蒸汽管道和汽轮机的高压部分损 坏。过热蒸汽温度过低,会引起热耗上升,引起汽轮 机末级蒸汽湿度增加,从而降低汽轮机的内效率,加 剧对叶片的侵蚀。因此在锅炉运行中,必须保持过 热汽温稳定在规定值附近。通常允许变化范围为额 定值±5℃。目前对锅炉过热汽温调节大都采用导 前汽温的微分作为补充信号的系统。其系统原理如 图1所示。 系统针对过热汽温调节对象调节通道惯性延迟 大、被调量反馈慢的特点,从对象调节通道找出一个 比被调量反应快的中间信号θ1作为调节器的补充 信号,以改善对象调节通道的动态特性。动态时调 节器根据θ1的微分和θ2这两个信号而动作。但在 静态时(调节过程结束后)θ1不再变化,则dθ1/dt= 0,这时过热器汽温必然恢复到给定值。实际使用 中,中间信号θ1的引入在一定程度上确实改善了控 制系统的动态特性,但是,影响蒸汽温度的因素很 多,除减温水流量的扰动外,负荷的变化,工况的不 稳定,过剩空气系数等都会导致蒸汽θ2温度发生波 动。这些波动是无法预知的,无法用精确的数学模 型来描述。由于模糊控制不依赖被控对象的精确数 学模型,它主要是根据人的思维方式,总结人的操作 经验,完成控制作用,特别适合于大滞后、时变、非线 性场合,因此该文提出一种锅炉过热气温的串级模 糊控制系统。 1 控制方案的研究设计 串级调节系统是改善大惯性、纯滞后系统调节 质量的最有效方法之一,所以设计的控制方案采用 串级模糊控制,其控制系统如图2所示。 图2中F为减温水流量调节阀。P为副调节 器,采用比例调节;FC为主调节器,采用混合模糊控 制器,即一个二维模糊控制器和常规PI调节器并联 而成,除能够尽快消除副环外的扰动之外还可以校 正汽温偏差,保证汽温控制的精度。 汽温调节对象由减温器和过热器组成,减温水 流量Wj为对象调节通道的输入信号,过热器出口汽 温θ2为输出信号。为了改善调节品质,系统中采用 减温器出口处汽温θ1作为辅助调节信号(称为导前 汽温信号)。当调节机构动作(喷水量变化)后,导 前汽温信号θ1的反应显然要比被调量信号θ2早很 多。由于从调节对象中引出了θ1信号,对象调节通 道的动态特性可以看成由两部分构成:①以减温水 流量Wj作为输入信号,减温器出口处温度θ1作为 输出信号的通道,这部分调节通道称为导前区,传递 函数为G01(s);②以减温器出口处汽温θ1作为输入 信号,过热器出口汽温θ2为输出信号的通道,这部 分调节通道称为惰性区,传递函数为G02(s),显然 导前区G01(s)的延迟和惯性要比惰性区G02(s)小 很多。系统结构如图3所示。 图3中有两个闭合的调节回路:①由对象调节 通道的惰性区G02(s)、副控制器Gc2(s)、副检测变送 器Gm2(s)组成的副调节回路;②由对象调节的导前 区G01(s)、主控制器(PI+混合模糊控制器)、主检 测变送器Gm1(s)以及副调节回路组成的主回路。 引入θ1负反馈而构成的副回路起到了稳定θ1的作 用,从而使过热汽温保持基本不变,因此可以认为副 回路起着粗调过热汽温θ2的作用。而过热汽温的 给定值,主要由主控制器(PI+混合模糊控制器)来 严格保持。只要θ2不等于给定值,主控制器就会不 断改变其输出信号σ2,并通过副调节器去不断改变 减温水流量,直到θ2恢复到等于给定值为止。可 见,主调节器的输出信号σ2相当于副调节器的可变 给定值。稳态时,过热汽温等于给定值,而导前汽温 θ1则不一定等于主调节器输出值σ2。 当扰动发生在副回路内,例如当减温水流量发 生自发性波动(可能是减温水压力或蒸汽压力改 变),由于有副回路的存在,而且导前区的惯性又很 小,副调节器将能及时动作,快速消除其自发性波 动,从而使过热汽温基本不变。当扰动发生在副回 路以外,引起过热汽温偏离给定值时,串级系统首先 由主调节器(PI+混合模糊控制器)迅速改变其输 出校正信号σ2,通过副调节回路去改变减温水流 量,使过热汽温恢复到给定值。由于主调节器(PI+ 混合模糊控制器)的惯性迟延小,故反应迅速。 因此在串级模糊蒸汽温度控制系统中,副回路 的任务是尽快消除减温水流量的自发性扰动和其他 进入副回路的各种扰动,对过热汽温的稳定起粗调 作用。主调节器的任务是保持过热汽温等于给定 值。系统在主控制器的设计上将模糊控制与常规的 PI调节器相结合,使控制系统既具有模糊控制响应 快、适应性强的优点,又具有PI控制精度高的特点。 2 模糊控制器的设计 模糊控制是一种基于规则的控制,在设计中不 需要建立被控对象的精确的数学模型。 2.1 模糊控制器的结构设计 该系统以过热蒸汽的实际温度T与设定值Td 之间的误差E=Td-T和误差变化DE作为输入语 言变量,系统控制值U为输出语言变量,构成一个 二维模糊控制器。其结构如图4所示。 Ku为模糊控制器比例因子,Ke,Kec为量化因子。 Ke:在输入量化等级确定之后,算法中改变误差 输入论域大小即改变了Ke的值,Ke增大,相当于缩 小误差的基本论域,起增大误差变量的控制作用。 若Ke选择较大,则上升时间变短,但会使系统产生 较大超调,从而过渡过程变长;Ke很小,则系统上升 较慢,快速性差。同时它还直接影响模糊控制系统 的稳态品质。 Kec:Kec选择较大时,超调量减小,但系统的响应 速度变慢,Kec对超调的抑制作用十分明显。但在 Ke,Kec和Ku中,系统对Kec的变化最不敏感,一般Kec 可调整范围较宽,其鲁棒性较好,给实际调试带来很 大方便。 Ku:比例因子Ku实质上是模糊控制器总的增益, 它的大小对系统输出的影响较大。Ku增大,系统超 调量随之增大,动态过程加快;反之,Ku减小,系统超 调量减小,动态过程变慢;Ku选择过大将会导致系统 震荡。由于Ku的敏感性,故可调范围较小。 模糊控制器可调参数Ke,Kec和Ku对系统性能 的影响各不相同,改变这3个参数可使控制器适用 于不同系统的性能要求。 2.2 模糊概念的确定及模糊化过程 对输入变量E进行模糊化,选择语言集为{负 大(NB),负中(NM),负小(NS),零(ZE),正小 (PS),正中(PM),正大(PB)},模糊论域选择如下 [-n,-n-1,…,-1,0,1,…, n-1, n],E的实际 变化范围为[-x,x],则量化因子为Ke=n /x。对偏 差变化率DE进行模糊化,选择合适的模糊论域和 偏差变化率范围,同理可以计算出相应的模糊量化 因子Kec,在这里为了方便起见,选择偏差e、偏差变 化率DE具有相同模糊论域。 对于输出量U,调节范围为[-R,R],语言集为 {负大(NB),负中(NM),负小(NS),零(ZE),正小 (PS),正中(PM),正大(PB)},模糊论域选择为[- m,-m-1,…,-1,0,1,…,m-1,m ],输出比例 因子为Ku=R /m。 在设计过程中,选取各变量的模糊论域,E= {-3,-2,-1,0,1,2,3};DE={-3,-2,-1,0,1, 2,3};U={-3,-2,-1,0,1,2,3},输入量E,DE 及输出量U模糊集的隶属函数选择为三角形,如图 5所示。 2.3 模糊规则的确定 模糊决策一般都采用“选择从属度大”的规则, 在过热蒸汽温度调节过程中,当系统的偏差较大时, 系统的快速性为主要矛盾,系统的稳定性控制精度 却是次要的,这时应使系统快速减小偏差;而当系统 偏差较小时,则要求以保证系统的稳定性及控制精 度为主。因而模糊控制规律应遵循:过热汽温上升 速度快,汽温偏高,则汽温的控制量应向下浮动;过 热汽温下降速度快,汽温偏低,则汽温的控制量应向 上浮动。因此采用的模糊控制器的模糊控制规则具 有以下的形式: if {E=AiandDE=Bi}thenU=Ci, i=1, 2,...,n 其中Ai, Bi以及Ci分别为E, EC、和U的模糊子 集。控制规则的多少可视输入输出物理量数目及所 需的控制精度而定。由于模糊控制器采用两个输入 E, EC,每个输入分为7级共有49条规则。 按模糊数学推理法则选则表1所示控制规则。 2.4 逆模糊化过程 文中采用的模糊推理方式是常用的Mamdani 的Min-Max-COA法,即前项取小,多规则取大合 成结论,然后取重心得出非模糊化结论的算法。在 上述规则中,Ai,Bi, Ci分别为论域E,DE,U的模糊 子集,根据上述规则可推出模糊关系Ri=ExDE,这 里采用的最小运算规则,在按最大—最小合成(max -min composition)推理算法求得控制器输出的模糊 子集为U=(ExDE)·Ri,其中“·”为合成运算,非 模糊化后的结论即为输出U的修正值。逆模糊化 方法采用重心平均法(centroid of area)。 3 系统仿真 为了说明串级模糊控制系统在锅炉过热蒸汽温 度的控制上有更好的调节效果,分别搭建具有导前 微分信号控制系统和串级模糊控制系统的仿真框 图。在保持相同输入信号条件下设置两系统被控对 象为相同的参数,以利于比较。 考虑到在实际应用中,各种随机扰动的影响及 过程的复杂性,被控对象有着大惯性、纯滞后的特 性,设系统的主副被控对象的数学模型分别为: 两系统仿真方框图搭建分别如图6、图7所示; 过热汽温响应曲线分别如图8、图9所示。 从仿真曲线可以很清楚的看到:串级模糊控制 系统应用在锅炉过热蒸汽温度控制上能够获得比具 有导前微分信号控制系统更好的调节效果。具有导 前微分信号的控制系统仿真曲线有振荡,有超调,动 态过渡时间长,误差大。而串级模糊控制系统仿真 曲线基本无振荡,无超调,动态过渡时间短,误差小, 有较好的控制品质。 根据现场锅炉运行情况,为了能 更好地说明问题,在保持两个系统中 各调节器、控制器参数不变的情况下, 同时改变两个系统的被控对象的参 数。 W02=e-5s12s+1 观察仿真曲线,如图10、图11所 示。 由于被控对象在电厂中各种设备复杂的运行环 境下,一直处于波动状态,改变主被控对象参数后而 其他参数保持不变时,具有导前微分信号的控制系
汽轮机扭叶片的应用价值有提高热效率，提高汽轮机输出功率，改善流场。1、提高热效率：扭叶片的设计可以减少能量的损失，提高汽轮机的热效率，降低燃料消耗，从而使汽轮机的性能得到提高。2、提高汽轮机输出功率：扭叶片的设计可以使气流在叶轮内部更深入，减少流量损耗，提高压缩比和轮式功率，进而提高汽轮机的输出功率。3、改善流场：扭叶片的几何形状可以改善气流的流场，使得汽轮机的气动特性更加优良，减少气流中存在的不稳定和涡旋。这有助于提高汽轮机的可靠性和稳定性，降低机械损耗和噪音。
(4)现代诊断技术 随着电信技术的发展，IC和微机性价比的提高，如通信诊断也称远程诊断，即利用电话通讯线把带故障的CNC系统和专业维修中心的专用通讯诊断计算机通过连接进行测试诊断.三 数控机床各部故障分析及维修3.1 数控机床主轴伺服系统故障检查及维修电子工业的飞速发展，使各种集成度高、性能先进的调速驱动层出不穷，给数控机床的更新换代提供了有利条件，但对于目前大中型企业还无法将旧数控机床全部改造的现实，修理旧的驱动系统，仍是维修战线上的一项艰巨任务。在维修主回路采用错位选触无环流可逆调速驱动系统的数控车床中所遇到的部分故障及处理方法。1. 故障现象：1.8m卧车在点动时，花盘来回摆动。检查：测量驱动控制系统中的±20V直流稳压电源的纹波为4V峰峰值，大大超过了规定的范围。分析：在控制系统的放大电路中，高、低通滤波器可以滤掉，如：测速机反馈，电流反馈，电压反馈中的各次谐波干扰信号，但无法滤除系统本身直流电源电路中的谐波分量，因它存在于整个系统中，这些谐波进入放大器就会使放大器阻塞，使系统产生各种不正常的现象。在点动状态下，因电机的转速较低，这些谐波已超过了点动时的电压值，造成了系统的振荡，使主轴花盘来回摆动，而且一旦去除谐波信号，故障马上消失。处理：将电压板中的100MF和1000MF滤波电容换下焊上新电容，并测量纹波只有几个毫伏后将电源板安装好，开机试运行，故障消除。2. 故障现象：5m立车在运行加工中发出哐哐声后，烧保险。检查：发现5FC5FG、5RG5RQ正反组全无脉冲输出(线路见图2)，测量结果，IC7反相器损坏，又发现1FG1FC输出波形较其他波形幅值低得多。分析：5m立车主驱动直流电机的驱动电压由晶闸管全控桥反并联整流电路提供。12路触发脉冲中，有两路消失，另一路触发脉冲的幅值较其它正常触发脉冲要短三分之一，当出现哐哐的齿轮撞击声时，误以为液压马达联轴节处出现了问题，但过了一会儿两路保险丝烧坏，实际上，在这次故障的前一段时间里已烧过两次保险，当时只认为是偶然的电网不稳造成，因换上保险丝后，故障就消除了。由于5m立车加工运行时的转速较低，虽然可控硅整流电路是桥式整流，但是线路中触发脉冲丢失和幅值小同时存在时，也会造成电流不连续，输出的电压不稳，从而使电机的转速不稳。一开始出现的哐哐声，实际就是转速不稳的表现。由于电流断续而引起的烧保险故障能发生在运行后停车和正常运行的任何时刻。处理：将放大管T1(另一组触发电路中的放大管，功能如图2中的T7)及反相器IC7换下，故障消除。3.2 机床PLC初始故障的诊断机床PLC初始故障的诊断为了保护机床和维修方便，PLC有显示和检测机床故障的能力。一旦发生故障，维修人员就能根据机床的故障显示号去确定故障类别，予以排除。但在实际加工过程中，我们发现有时PLC同时显示几个故障，它们是由某一个故障引起的连锁故障，排除了初始的引发故障，其它故障报警就消失了。可是从机床PLC显示的所有报警故障中，维修人员并不知道哪个故障是初始引发故障，维修人员只能逐个故障去查，这就增加了维修难度。机床PLC初始故障诊断功能，通过PLC程序，准确判断出初始故障的报警号。维修中，首先排除初始故障，其它引发故障自行消失，这样就极大地方便了机床的维修，提高了机床维修的快速性和准确性。 2 初始故障诊断原理设计的PLC程序不单单是把各个故障都能检测和显示出来，还能把最关键的初始故障自动判断出来。初始故障诊断原理：以3个故障为例，其中设置了3个故障检测位，分别为R500.0、R510.0、R520.0；3个初始故障检测位为R500.2、R510.2、R520.2；F149.1为系统复位信号。初始状态时，无报警出现，故障检测位都为“0”，初始故障检测位也都为“0”，复位信号F149.1为“0”。在3个故障中假设首先发生第二个故障。在程序扫描的第一个周期内，其对应的故障检测位R510.0变为“1”，R500.2、R520.2、F149.1初始值为“0”，初始故障检测位R510.2变为“1”，通过自锁保持为“1”，直到故障被排除，系统复位信号发出后“1”状态才被解除。在程序扫描的第二个周期内，R510.2保持为“1”，实现了对R500.1、R520.1的封锁，即使此时另外某一个故障检测位为“1”，也不能导致其初始故障检测位变为“1”。通过此PLC程序的控制，就能从同时发生的众多故障里准确地判断出初始故障。在JCS018数控机床中，遇到了多个故障同时发生的问题，如换刀报警和液压报警同时出现。维修时，先检查液压控制部分，然后才能确认故障出在换刀过程中。检查后我们才知道换刀的动力由液压驱动来提供。PLC控制程序设计中，当遇到换刀故障时，为防止更大的意外发生，在报警的同时也断开了液压控制，因此换刀故障发生时出现了两个报警信息。为遵循原机床的设计思路，而又能准确地发出报警信息，给JCS018数控机床增加了对初始故障的检查功能。按照前面的程序分析，换刀和液压故障检测位分别为R500.0和R510.0，初始故障可从初始故障检测位R500.2和R510.2读出。当该机床再发生类似故障时，就能很快地判断出初始故障。3.3 数控设备检测元件故障及维修检测元件是数控机床伺服系统的重要组成部分，它起着检测各控制轴的位移和速度的作用，它把检测到的信号反馈回去，构成闭环系统。测量方式可分为直接测量和间接测量：直接测量就是对机床的直线位移采用直线型检测元件测量，直接测量常用的检测元件一般包括：直线感应同步器、计量光栅、磁尺激光干涉仪。间接测量就是对机床的直线位移采用回转型检测元件测量，间接测量常用的检测元件一般包括：脉冲编码器、旋转变压器、圆感应同步器、圆光栅和圆磁栅。当机床出现如下故障现象时，应考虑是否是由检测元件的故障引起的：1.机械振荡（加／减速时）：(1)脉冲编码器出现故障，此时检查速度单元上的反馈线端子电压是否在某几点电压下降，如有下降表明脉冲编码器不良，更换编码器。(2)脉冲编码器十字联轴节可能损坏，导致轴转速与检测到的速度不同步，更换联轴节。(3)测速发电机出现故障，修复，更换测速机。2.机械暴走（飞车）：在检查位置控制单元和速度控制单元的情况下，应检查：(1)脉冲编码器接线是否错误，检查编码器接线是否为正反馈，A相和B相是否接反。(2)脉冲编码器联轴节是否损坏，更换联轴节。(3)检查测速发电机端子是否接反和励磁信号线是否接错。3.主轴不能定向或定向不到位：在检查定向控制电路设置和调整，检查定向板，主轴控制印刷电路板调整的同时，应检查位置检测器（编码器）是否不良，此时测编码器输出波形。4.坐标轴振动进给：在检查电动机线圈是否短路，机械进给丝杠同电机的连接是否良好，检查整个伺服系统是否稳定的情况下，检查脉冲编码是否良好、联轴节联接是否平稳可靠、测速机是否可靠。检测元件是一种极其精密和容易受损的器件，一定要从下面几个方面注意，进行正确的使用和维护保养。1．不能受到强烈振动和摩擦以免损伤代码板，不能受到灰尘油污的污染，以免影响正常信号的输出。2．工作环境周围温度不能超标，额定电源电压一定要满足，以便于集成电路片子的正常工作。3．要保证反馈线电阻，电容的正常，保证正常信号的传输。4．防止外部电源、噪声干扰，要保证屏蔽良好，以免影响反馈信号。5．安装方式要正确，如编码器联接轴要同心对正，防止轴超出允许的载重量，以保证其性能的正常。总之，在数控设备的故障中，检测元件的故障比例是比较高的，只要正确的使用并加强维护保养，对出现的问题进行深入分析，就一定能降低故障率，并能迅速解决故障，保证设备的正常运行。3.4 数控机床加工精度异常故障及维修生产中经常会遇到数控机床加工精度异常的故障。此类故障隐蔽性强、诊断难度大。导致此类故障的原因主要有五个方面:(1)机床进给单位被改动或变化。(2)机床各轴的零点偏置(NULL OFFSET)异常。(3)轴向的反向间隙(BACKLASH)异常。(4)电机运行状态异常，即电气及控制部分故障。(5)机械故障，如丝杆、轴承、轴联器等部件。此外，加工程序的编制、刀具的选择及人为因素，也可能导致加工精度异常。1.系统参数发生变化或改动系统参数主要包括机床进给单位、零点偏置、反向间隙等等。例如SIEMENS、FANUC数控系统，其进给单位有公制和英制两种。机床修理过程中某些处理，常常影响到零点偏置和间隙的变化，故障处理完毕应作适时地调整和修改；另一方面，由于机械磨损严重或连结松动也可能造成参数实测值的变化，需对参数做相应的修改才能满足机床加工精度的要求。2.机械故障导致的加工精度异常一台THM6350卧式加工中心，采用FANUC 0i-MA数控系统。一次在铣削汽轮机叶片的过程中，突然发现Z轴进给异常，造成至少1mm的切削误差量(Z向过切)。调查中了解到：故障是突然发生的。机床在点动、MDI操作方式下各轴运行正常，且回参考点正常；无任何报警提示，电气控制部分硬故障的可能性排除。分析认为，主要应对以下几方面逐一进行检查。(1)检查机床精度异常时正运行的加工程序段，特别是刀具长度补偿、加工坐标系(G54～G59)的校对及计算。(2)在点动方式下，反复运动Z轴，经过视、触、听对其运动状态诊断，发现Z向运动声音异常，特别是快速点动，噪声更加明显。由此判断，机械方面可能存在隐患。(3)检查机床Z轴精度。用手脉发生器移动Z轴，（将手脉倍率定为1×100的挡位，即每变化一步，电机进给0.1mm），配合百分表观察Z轴的运动情况。在单向运动精度保持正常后作为起始点的正向运动，手脉每变化一步，机床Z轴运动的实际距离d=d1=d2=d3…=0.1mm，说明电机运行良好，定位精度良好。而返回机床实际运动位移的变化上，可以分为四个阶段：①机床运动距离d1＞d=0.1mm(斜率大于1);②表现出为d=0.1mm＞d2＞d3(斜率小于1)；③机床机构实际未移动，表现出最标准的反向间隙；④机床运动距离与手脉给定值相等(斜率等于1)，恢复到机床的正常运动。无论怎样对反向间隙(参数1851)进行补偿，其表现出的特征是：除第③阶段能够补偿外，其他各段变化仍然存在，特别是第①阶段严重影响到机床的加工精度。补偿中发现，间隙补偿越大，第①段的移动距离也越大。分析上述检查认为存在几点可能原因：一是电机有异常；二是机械方面有故障；三是存在一定的间隙。为了进一步诊断故障，将电机和丝杠完全脱开，分别对电机和机械部分进行检查。电机运行正常；在对机械部分诊断中发现，用手盘动丝杠时，返回运动初始有非常明显的空缺感。而正常情况下，应能感觉到轴承有序而平滑的移动。经拆检发现其轴承确已受损，且有一颗滚珠脱落。更换后机床恢复正常。3.机床电气参数未优化电机运行异常一台数控立式铣床，配置FANUC 0-MJ数控系统。在加工过程中，发现X轴精度异常。检查发现X轴存在一定间隙，且电机启动时存在不稳定现象。用手触摸X轴电机时感觉电机抖动比较严重，启停时不太明显，JOG方式下较明显。分析认为，故障原因有两点，一是机械反向间隙较大；二是X轴电机工作异常。利用FANUC系统的参数功能，对电机进行调试。首先对存在的间隙进行了补偿；调整伺服增益参数及N脉冲抑制功能参数，X轴电机的抖动消除，机床加工精度恢复正常。4.机床位置环异常或控制逻辑不妥一台TH61140镗铣床加工中心，数控系统为FANUC 18i，全闭环控制方式。加工过程中，发现该机床Y轴精度异常，精度误差最小在0.006mm左右，最大误差可达到1.400mm。检查中，机床已经按照要求设置了G54工件坐标系。在MDI方式下，以G54坐标系运行一段程序即“G90 G54 Y80 F100；M30；”，待机床运行结束后显示器上显示的机械坐标值为“-1046.605”，记录下该值。然后在手动方式下，将机床Y轴点动到其他任意位置，再次在MDI方式下执行上面的语句，待机床停止后，发现此时机床机械坐标数显值为“-1046.992”，同第一次执行后的数显示值相比相差了0.387mm。按照同样的方法，将Y轴点动到不同的位置，反复执行该语句，数显的示值不定。用百分表对Y轴进行检测，发现机械位置实际误差同数显显示出的误差基本一致，从而认为故障原因为Y轴重复定位误差过大。对Y轴的反向间隙及定位精度进行仔细检查，重新作补偿，均无效果。因此怀疑光栅尺及系统参数等有问题，但为什么产生如此大的误差，却未出现相应的报警信息呢？进一步检查发现，该轴为垂直方向的轴，当 Y轴松开时，主轴箱向下掉，造成了超差。对机床的PLC逻辑控制程序做了修改，即在Y轴松开时，先把Y轴使能加载，再把Y轴松开；而在夹紧时，先把轴夹紧后，再把Y轴使能去掉。调整后机床故障得以解决。四 数控机床的维护数控系统是数控机床的核心部件，因此，数控机床的维护主要是数控系统的维护。数控系统经过一段较长时间的使用，电子元器件性能要老化甚至损坏，有些机械部件更是如此，为了尽量地延长元器件的寿命和零部件的磨损周期，防止各种故障，特别是恶性事故的发生，就必须对数控系统进行日常的维护。概括起来，要注意以下几个方面。(1)制订数控系统日常维护的规章制度根据各种部件特点，确定各自保养条例。如明文规定哪些地方需要天天清理（如CNC系统的输入／输出单元——光电阅读机的清洁，检查机械结构部分是否润滑良好等），哪些部件要定期检查或更换（如直流伺服电动机电刷和换向器应每月检查一次）。(2)应尽量少开数控柜和强电柜的门因为在机加工车间的空气中一般都含有油雾、灰尘甚至金属粉末。一旦它们落在数控系统内的印制线路或电器件上，容易引起元器件间绝缘电阻下降，甚至导致元器件及印制线路的损坏。有的用户在夏天为了使数控系统超负荷长期工作，打开数控柜的门来散热，这是种绝不可取的方法，最终会导致数控系统的加速损坏。正确的方法是降低数控系统的外部环境温度。因此，应该有一种严格的规定，除非进行必要的调整和维修，不允许随便开启柜门，更不允许在使用时敞开柜门。(3)定时清扫数控柜的散热通风系统应每天检查数控系统柜上各个冷却风扇工作是否正常，应视工作环境状况，每半年或每季度检查一次风道过滤器是否有堵塞现象。如果过滤网上灰尘积聚过多，需及时清理，否则将会引起数控系统柜内温度高（一般不允许超过55℃），造成过热报警或数控系统工作不可靠。(4)经常监视数控系统用的电网电压FANUC公司生产的数控系统，允许电网电压在额定值的85%～110%的范围内波动。如果超出此范围，就会造成系统不能正常工作，甚至会引起数控系统内部电子部件损坏。(5)定期更换存储器用电池FANUC公司所生产的数控系统内的存储器有两种：(a)不需电池保持的磁泡存储器。(b)需要用电池保持的CMOS RAM器件，为了在数控系统不通电期间能保持存储的内容，内部设有可充电电池维持电路，在数控系统通电时，由+5V电源经一个二极管向CMOS RAM供电，并对可充电电池进行充电；当数控系统切断电源时，则改为由电池供电来维持CMOS RAM内的信息，在一般情况下，即使电池尚未失效，也应每年更换一次电池，以便确保系统能正常工作。另外，一定要注意，电池的更换应在数控系统供电状态下进行。6. 数控系统长期不用时的维护为提高数控系统的利用率和减少数控系统的故障，数控机床应满负荷使用，而不要长期闲置不用，由于某种原因，造成数控系统长期闲置不用时，为了避免数控系统损坏，需注意以下两点：(1）要经常给数控系统通电，特别是在环境湿度较大的梅雨季节更应如此，在机床锁住不动的情况下（即伺服电动机不转时），让数控系统空运行。利用电器元件本身的发热来驱散数控系统内的潮气，保证电子器件性能稳定可靠，实践证明，在空气湿度较大的地区，经常通电是降低故障率的一个有效措施。(2)数控机床采用直流进给伺服驱动和直流主轴伺服驱动的，应将电刷从直流电动机中取出，以免由于化学腐蚀作用，使换向器表面腐蚀，造成换向性能变坏，甚至使整台电动机损坏。参 考 文 献【1】 张超英，谢富春编. 数控编程技术. 北京：化学工业出版社，2004【2】 张超英，罗学科编. 数控加工技术综合实训. 北京：机械工业出版社，2003【3】 数控技术培训系列教程. 世纪星数控系统编程\操作说明书. 华中数控.2001【4】 全国数控培训网络天津分中心编. 数控编程. 北京：机械工业出版社，1997致谢四年的读书生活在这个季节即将划上一个句号，而于我的人生却只是一个逗号，我将面对又一次征程的开始。四、亲友的大力支持下，走得辛苦却也收获满囊，在论文即将付梓之际，思绪万千，心情久久不能平静。 伟人、名人为我所崇拜，可是我更急切地要把我的敬意和赞美献给一位平凡的人，我的导师。我不是您最出色的学生，而您却是我最尊敬的老师。您治学严谨，学识渊博，思想深邃，视野雄阔，为我营造了一种良好的精神氛围。授人以鱼不如授人以渔，置身其间，耳濡目染，潜移默化，使我不仅接受了全新的思想观念，树立了宏伟的学术目标，领会了基本的思考方式，从论文题目的选定到论文写作的指导,经由您悉心的点拨,再经思考后的领悟,常常让我有“山重水复疑无路,柳暗花明又一村”。感谢我的爸爸妈妈，焉得谖草，言树之背，养育之恩，无以回报，你们永远健康快乐是我最大的心愿。在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚谢意！同时也感谢学院为我提供良好的做毕业设计的环境。最后再一次感谢所有在毕业设计中曾经帮助过我的良师益友和同学，以及在设计中被我引用或参考的论著的作者。
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1、论文题目：要求准确、简练、醒目、新颖。2、目录：目录是论文中主要段落的简表。（短篇论文不必列目录）3、提要：是文章主要内容的摘录，要求短、精、完整。字数少可几十字，多不超过三百字为宜。4、关键词或主题词：关键词是从论文的题名、提要和正文中选取出来的，是对表述论文的中心内容有实质意义的词汇。关键词是用作机系统标引论文内容特征的词语，便于信息系统汇集，以供读者检索。 每篇论文一般选取3-8个词汇作为关键词，另起一行，排在“提要”的左下方。主题词是经过规范化的词，在确定主题词时，要对论文进行主题，依照标引和组配规则转换成主题词表中的规范词语。5、论文正文：（1）引言：引言又称前言、序言和导言，用在论文的开头。 引言一般要概括地写出作者意图，说明选题的目的和意义, 并指出论文写作的范围。引言要短小精悍、紧扣主题。〈2）论文正文：正文是论文的主体，正文应包括论点、论据、 论证过程和结论。主体部分包括以下内容：a.提出-论点；b.分析问题-论据和论证；c.解决问题-论证与步骤；d.结论。6、一篇论文的参考文献是将论文在和写作中可参考或引证的主要文献资料，列于论文的末尾。参考文献应另起一页，标注方式按《GB7714-87文后参考文献著录规则》进行。中文：标题--作者--出版物信息（版地、版者、版期）：作者--标题--出版物信息所列参考文献的要求是：（1）所列参考文献应是正式出版物，以便读者考证。（2）所列举的参考文献要标明序号、著作或文章的标题、作者、出版物信息。
随着汽车行业技术的不断发展，汽车发动机技术也在不断的提高。下面是我为大家精心推荐的汽车发动机技术论文 范文 ，希望能对大家有所帮助。汽车发动机技术论文范文篇一：《试谈汽车发动机的可变气门技术》 摘要：汽车发动机可变气门技术是当今汽车发动机普遍配置的设备系统。该系统可以对发动机凸轮的相位或者气门的升程进行有效的调节，从而使汽车发动机的配气过程得到优化。因为汽车发动机在高转速和低转速状态下，气门的正时角对发动机的经济性以及动力有所影响，从而提高进气量以及扫气效率，如今的汽车发动机普遍应用这项技术。 关键词：汽车发动机;可变气门技术;气门正时技术;气门升程技术;配气过程 在汽车发动机的运行过程中，如果发动机在运行过程中，随着发动机气门数量的增多和发动机转速的提高，气门正时和气门升程不能随之改变，那么当汽车发动机处于转速过低、转速过高或者功率输出的状况下，就很难保证燃油的消耗问题。如果汽车发动机使用的是单个气门，在对燃油供给方进行控制时，对这个问题解决起来就会很难。但是如果换一种方式，如使用“可变性能”对其进行“综合处理”，那么这样的问题就很容易被解决。 1 气门正时技术 气门正时也就是汽车发动机在运转过程中气门打开的时间。其功能是活塞运动到一定位置时，对气门的开启和关闭时间进行控制。一般情况下，发动机进气门的活塞运动程序应当从下向上，当气门开始排气时，气门打开;当活塞到达气门的上止点时，一个排气运动周期完成，气门关闭。这个过程中，因为运动的空气存在惯性，因此需要一定的时间进行反应。进行排气的过程中，为了让更多的空气进入气缸，更多的废气排出气缸，就要在活塞到达之前打开，并且在活塞运动到下止点之下关闭;发动机的排气门运用同样的原理，排气门应该在活塞开始向下运动之前打开，在活塞运动到下止点之后再关闭。在活塞运动的过程中，排气门和进气门可能会在一定的时间范围内同时打开，这叫做气门叠加，在气门叠加现象产生时，曲轴会产生一定角度的转动，这个角度是气门叠加角，图1是汽车发动机气门配气相关结构图。 发动机的转速处于不同状态时，对于气门叠加角的要求也有所不同，在发动机低转速时，其气门叠加角就越小，发送机转速高，所产生的气门叠加角就会越大。如汽车发动机没有运用气门正时技术，这两个要求就很难同时得到满足，传统的汽车发动机工作原理主要是：当汽车发动机处于低速转动状态时，其中凸轮的转速也非常慢，因此气门的进气速度也随之减慢，当气门打开时，需要的时间较长，但是气门的开度很小。如果汽车行驶的速度达到120km/h时，发动机的转速一般为3000～4000rpm，有可能会达到更高水平，此时汽车发动机气门的开启和关闭速度加快，气缸空气进入的速度开始加快，在这一运动过程中，虽然其进气量很大，但是发动机气门的开启时间非常短，这会在一定程度上降低氧气含量，导致燃油燃烧所需氧气不足，从而使燃油燃烧不够充分。因此可以在这样的发动机上引入可变气门技术，这一技术可以有效解决以上提到的问题，从而大大改善发动机的燃油效率。在运行过程中，对凸轮进行改造，并且对相关的传感信号进行充分收集，汽车发动机如果处于转速非常低的情况下，这时发动机中正时技术就可以对其进行很好的控制;当汽车发动机处于高速运转状态时，可以对气门的开度进行较为科学的调整。 2 气门升程技术 气门升程技术指的是对气门开启的开度大小进行控制的技术。当发动机在运行过程中，气门行程较远的情况下，所进气截面的面积就会随之增大，因此对进气产生的阻力会降低，从而使得气缸的进气更加通畅，这样的运行状态比较适合汽车在高速行驶的状态下。如果在汽车行驶速度较慢的情况下，就会导致进气时达不到要求的负压，从而导致汽车处于低速形式的状态下时，产生运转无力或者不够平稳的现象。如果气门很小，汽车发动机在慢速运转过程中，所需的负压会得到满足，保证氧气的充足和燃油的充分燃烧。然而当汽车处于高速行驶的状况下时，空气的流速就会加快，气阻也会增大，这些情况的出现就会导致气门在进气和排气的过程不够畅通。在汽车发动机中运用可变气门技术，就可以对这两方面的问题进行权衡。气门正时技术只能够对汽车发送机中气门开启的时间进行控制，对于气门开启的开度无法控制。因此要在汽车发动机中运用可变气门的升程技术，这样才能进一步提高汽燃油的燃耗效率，提高汽车经济性能。 3 典型的可变气门升程技术控制为主的发动机技术 3.1 本田汽车中的“VTEC”系统应用 “VTEC”可以同时对发动机气门开度和气门开启时间进行控制的系统，对“VTEC”进行控制的系统主要是“ECU”，它通过发动机中各个传感器，其中包括气缸进气压力传感器、发动机转速传感器、车辆行驶速度传感器、水温传感器等，根据其产生的信号，进行相应指令的发送，同时可以控制凸轮在特定的范围内运转，以此对气门的开闭时间和开闭开度进行合理控制。一般的汽车发动机中，每个汽缸只配备一个凸轮对其进行驱动，但是本田汽车中VTEC系统发动机内含有两个凸轮对其进行驱动，即中低速、高度运转两个组合，通过对电子系统的运用，使其自行进行操纵，从而达成自动转换目标。本田汽车发动机中利用的VTEC系统，可以同时对发动机的低速运转和高速运转中气门的开闭进行时间和开度的控制，这样就能同时达成汽车的动力性和经济性。 本田“VTEC”与其他汽车发动机不同的地方主要是凸轮和摇臂的数目和控制 方法 。其是世界上第一个能够对气门的开闭时间以及升程两个性能同时控制的气门控制系统。其系统通过计算机对气门的正时和升程进行控制，可以在很大程度上提高汽车燃油效率，本田公司几乎在所有车档中均运用了“VTEC”系统。 3.2 丰田汽车VVT-i智能可变气门系统 VVT-i系统是丰田汽车中发动机可变气门系统，当前这项技术已经在丰田汽车中普遍使用。VVT-i系统可以对发动机气门运动进行连续的正时调节，但是对气门的开度大小不能控制。这项技术的工作原理主要是：当汽车的运行速度由低到高运行时，“ECU”就会向凸轮控制下小涡轮内挤压机油，从而使小涡轮进行运转，其运转是相对凸轮进行的，这样就使得凸轮在60。范围内前后旋转，这样就会对气门的开启和闭合时间有所控制，从而实现气门的连续这时目标。这项技术的最大特点是，可以根据汽车发动机所处状态对凸轮进行合理控制，对凸轮轴的转角进行合理的调整，从而优化配气时机，保证对燃油的配气达到最佳状态，以此来帮助燃油充分燃烧，并且提高汽车扭矩，提升汽车的各项性能。 4 结语 在汽车发动机可变气门技术中，升程系统主要控制气门的开度，而正时系统是控制气门开闭的时间。它们均决定了发动机进气量的大小，同属于汽车发送机可变气门控制系统。如今可变气门技术发展得越来越快，这项技术在汽车发动机中的使用可以说是汽车领域发展的一个里程碑，可以看出未来的汽车技术将向着越来越先进的方向发展。 参考文献 [1] 邓明阳，孙旭.发动机全可变气门升程技术现状的分析与展望[J].南通航运职业技术学院学报，2011，(3). [2] 郭建，苏铁熊，王军.发动机可变配气机构的研究进展[J].内燃机与配件，2011，(12). [3] 徐涛，詹樟松，吴学松，等.可变气门升程技术现状及发展趋势[J].内燃机，2013，(6). [4] 张超.宝马第三代连续可变气门升程技术浅析[J].价值工程，2015，(3). 汽车发动机技术论文范文篇二：《浅谈汽车发动机节能技术》 摘 要：本文通过对发动机的节能原理进行分析，提出了一些节约发动机燃油消耗的 措施 ，对中国汽车节能提出了发展方向。 关键词：节能;原理;措施;发展 一、发动机节能的原理 1 提高充气效率 (1)减小进气系统的流动损失。①减小进气门处的流动损失。可通过增大进气门的直径，选择合适的排气门直径;增加气门的数目，采用小气门;改善进气门处流体动力学性能，减小气门处流动损失;采用S(活塞形成)/D(缸径)值较小的发动机等措施可以减小进气门处的流动损失。②减小整个进气管道的流动阻力。进气道应该有足够的流通截面积、表面光滑、拐弯小、多段通道连接要对中;进气管应该有足够的流通截面积、表面光洁，避免急转弯和流通截面的突然变化;空气滤清器的阻力应随结构和使用时间的延长而不同。(2)减少对新鲜充气量的加热。凡是能降低活塞、气门等热区零件的温度和减小接触面积的措施都是有利于减小对新鲜充气量的加热。(3)减小排气系统的阻力。减少排气系统中排气门座、排气道、排气管、排气消声器的阻力，对降低排气压力、减小排气损失均有利。(4)合理选择配气相位。配气相位是否合理主要根据以下几个方面来判断。①充气效率高，保证发动机的动力性能，主要由进气门迟闭角决定。②必要的燃烧室扫气，以保证降低高温零件的热负荷，使发动机运行可靠，主要由进气门迟闭角决定。③合理的排气温度，主要由排气提前角决定。④较小的换气损失、以保证发动机的经济性，主要由进排气门重叠角决定。 2 减小机械损失可从几个方面着手 (1)降低活塞、活塞环、连杆等往复运动机件的摩擦和质量。(2)降低滑动部件的滑动速度。(3)减少润滑油的搅拌阻力。(4)改良润滑油，使其低粘度化。(5)合理选择摩擦零件的材料。 二、发动机节能的措施 1 发动机稀燃技术 也叫发动机稀薄燃烧技术，指采用发动机的实际空燃比远大于理论空燃比的情况下进行的具有良好动力性、经济性和排放行的燃烧技术。 实现的技术途径：(1)实现稀燃混合气。实现稀燃混合气的措施有：使汽油充分雾化;采用结构紧凑的燃烧室;加快燃烧速度;提高点火能量;采用分层燃烧技术。(2)采用分层燃烧系统。主要有气道喷射稀燃系统和直接喷射稀燃系统。 2 发动机的增压技术 对进入气缸的空气提前进行压缩，使单位时间进入燃烧室的新鲜空气量增多，增加发动机的充气效率，提高发动机的功率。 3 燃油掺水节油技术 发动机采用掺水形成的乳化燃油，可以减少排气中的氮氧化合物等有毒成分、降低烟度减少污染，还能有效降低油耗，节约能源。 4 发动机可变气缸排量技术 发动机在中低负荷情况下，使部分气缸停止工作，增加工作气缸的负荷率，使其工作点落入低燃油消耗率和低排放工作区域内，从而改善车辆的经济性和排放性能;当发动机需要大功率时，则让全部气缸工作，体现发动机的动力性。 5 发动机可变配气正时技术 根据发动机转速和负荷的变化，适时调整配气相位和气门升程。 6 可变进气歧管技术 ECU根据发动机转速和负荷的变化而改变进气道的长度，在高转速时使进气通道变短，减少进气流动损失，提高发动机的高速功率。在低转速和低负荷及起动情况使进气通道变长，管内空气流动的动能增加，导致进气流速加快，充气效率提高，在同样的燃烧条件下会获得更大的输出功率，增加转矩。 可变进气歧管技术主要包括可变进气歧管长度和可变进气共振技术.。 7 可变压缩比技术 采用可变压缩比技术对于自然吸气发动机，在部分负荷情况下压缩比可以设计高一些;对于增压发动机在增压压力比较低的低负荷情况下，适当降低压缩比，使压缩比随发动机负荷的变化连续调节，这样可以避免爆燃，又提高了在高压缩比情况下中低负荷的工作效率，增加了动力性能，提高了济性，保证了发动机工作效率的最大化。 改变发动机压缩比的方法有改变燃烧室的容积和改变活塞行程。 8 汽油机燃油喷射与点火系统的电子控制技术 在汽油机电控燃油喷射系统中，电控单元主要根据进气量确定基本的喷油量，再根据其他传感器信号对喷油量进行修正，使发动机在各种工况下均能获得最佳浓度的混合气，从而提高发动机的动力性、经济性和排放性;汽油机电控点火系统(ESA)根据相关传感器信号，判断发动机的运行工况和运行条件，选择最佳的点火提前角点燃可燃混合气，从而改变发动机的燃烧过程，实现发动机动力性、经济性和排放性的提高。 9 柴油机燃油喷射系统的电子控制技术 在柴油机电控燃油喷射系统中，ECU主要根据发动机转速和负荷信号来确定基本供油量和供油正时，再根据其他传感器信号进行修正。 10 电子节气门技术 汽车电子节气门技术(ETC)淘汰了传统加速踏板采用拉索或杠杆机构，与发动机节气门之间进行直接的机械连接，通过增加相应的传感器和电控单元，实现精确控制节气门的开度。该技术可以实现发动机转矩和空燃比的精确控制，有助于提高汽车行驶的动力性、平稳性、经济性以及降低排放污染。 11 陶瓷发动机 为了减小发动机能量损失中占绝大部分的冷却损失和排气损失，一般采用取消或部分取消冷却系统的方法，并使用陶瓷等耐高温、耐磨损、耐腐蚀、重量轻和强度高等特点的隔热材料或其他方法减少燃烧室内热量的散失，使发动机在更高的工质温度下工作;利用排气能量。 12 EccoBoost 发动机技术 一种兼具涡轮增压技术和燃油直喷两种技术于一体的发动机技术，发动机能获得更高的动力性和经济性。 结语 根据中国的能源政策和汽车工业发展情况来看，国家首先应该大力发展柴油机技术，主要是研究电控柴油机;其次大力发展电动汽车，优先发展混合动力汽车，加大电池续航能力的研究;再次大力研发推广代用燃料车。发动机油耗的高低直接反应了我国发动机设计与制造水平，汽车发动机节能技术的推广应用，将大力推动我国汽车工业的发展。 参考文献 [1]许文靖.现代汽车节能技术探析[J]，科技创新导报，2009(24). 汽车发动机技术论文范文篇三：《浅谈汽车发动机维修技术》 【摘 要】: 作为汽车的心脏部位，发动机在汽车的正常运行和操作中其中至关重要的作用。因此，平时需要加强对发动机的维修和保养。而针对汽车发电机的维修，其需要比较全面的技术知识和实践操作能力。因此，汽车发动机的维修可以说是一个需要技巧和技术的硬活。本文从汽车发动机检查以及汽车发动机的诊断和维修两个方面出发，具体阐述其相关的维修技术，希望对学习汽车发动机维修的人员有所帮助。 【关键词】: 汽车;发动机;维修;技术 1 传统的发动机维修工艺 发动机的内部零部件的检查： 由于汽车发动机内部的曲轴和活塞往往是比较容易出故障的地方，如汽车突然无法启动等，很可能是因为汽车发动机内部活塞不能运作造成的。因此当汽车发动机出现故障需要维修的情况下，可以先对其曲轴和活塞进行检查，其具体步骤如下： 1.1 曲轴的检查 对于曲轴容易出现的故障，主要有轴颈处容易磨损，容易出现扭曲变形或者疲劳裂纹，因此需要进行重点检查。1)裂纹的检查：对于曲轴裂纹的检查，其相应的检查方法有超声波探伤检查，浸油敲击法检查，磁力探伤检测仪进行检查和X光探伤检查。在用浸油敲击法对曲轴进行检查时，需要先将曲轴在煤油中浸泡一段时间， 然后再将曲轴从煤油中取出来，擦干净后在曲轴上撒一些白粉，再对曲轴的不同部位进行轻敲，如有出现了比较明显的油迹，这说明曲轴的这个部位有裂纹。对于磁力探伤仪检查，其磁力线会穿透曲轴被检查的部分，如果在该部分有裂纹的话，那么这个地方的磁力线就会出现偏散，然后将磁力粉撒在该部位，从会显示出裂纹的具体大小和具体位置;2)弯曲变形的检查：针对曲轴弯曲变形的检查，可以先将整个曲轴的两个顶端用V型版块支承住，如图1所示，然后用在主轴中间用百分表的触头抵着。当曲轴转动一周后，在指针上对出角度的最小值和最大值，并且计算两者之差，这个差值就是曲轴弯曲变形的差值了，如果其值大于0.11mm， 那么曲轴弯曲的比较严重了，为了确保发动机的正常运行，需要及时更换曲轴。 1.2 活塞连杆组的检查。 对应活塞部位的检查，主要是检查其活塞销座的尺寸和裙部直径等是否发生了变化，或者是否在使用过程中发生了堵塞等。其主要的检查方法一般有两种，第一种检查方法是用千分尺进行测量，通过测量裙部直径的大小和活塞汽缸磨损部位值的大小，将这两个测得的数据相减，然后和配缸间隙值进行比较，如果差值大于0.10mm， 则说明活塞磨损比较严重，不能够再使用啦。另一种方法是塞尺进行测量，通过测量配缸间隙来判断其汽车发动机内部活塞是否可以正常使用。首先将塞尺放入安装气环的环槽内，然后以35N的拉力轻轻转动塞尺，当感到轻微的阻力时停止转动，这样就可以用塞尺测量活塞裙部和活塞侧隙差值的大小，当活塞受到磨损越多时，其相应的差值也越大，当该值超过0.12mm时，这该活塞不能再使用啦，需要为汽车发动机配备新的活塞。 2 汽车发电机的诊断和维修 2.1 发动机失速故障 发动机如果出现了失速故障，其一般表现为发动机转速一会低一会高的情况，而这种情况就是常见的发动机失速故障了。出现这种故障的原因主要是因为点火控制系统出现故障，或燃油喷盘系统出现问题，又或者是整个发动机的进气系统出现了问题等。例如，出现了燃油喷盘系统的故障，很有可能是系统线路接触不稳，油管变形或者燃油滤清器灰层太多等。针对不同的原因，可以采取不同的措施进行维修。 其相关的故障排除和维修的方法如下：1)如果是喷油系统出现问题，检查是否是线路接触不良，如果是，则可以调整线路或更换导线的方法进行维修，如果是 机油滤清器盖等太多灰层了，则可以采用清洁滤清器盖的方法进行修复;2)如果是进气管出现了问题，则仔细检查是否有各软管或者其相接的地方出现了漏气，也可以检查PVC阀管子等是否通气正常，如果不是，则可以考虑修复或替换相应的管子;3)针对点火控制系统出现的问题，则需要检查各缸火花塞是否正常工作了。例如，火花塞积累的灰层太多，引起发动机转速不正常，则可以通过彻底清洁火花塞来进行维修。 2.2 发动机怠速不良故障 发动机怠速不良故障的现象主要是发动机怠速不稳，停车易熄火。在故障诊断方面，可以先检测发动机燃油压力。将燃油压力表连接到油压检测孔上，起动发动机，油压表指示正常，压力为265kPa，拨掉油压调节器真空管，油压上升到340kPa。上述结果均在标准范围内，说明燃油管路系统无故障。然后再检查气缸压力。预热发动机，温度到85℃，打开节气门，用缸压表测量各缸压力，当压力值均为l1OOkPa左右，各缸压差小干300kPa时，上述情况表明发动机气缸密封性出现了问题。 针对该故障的维修，其方法如下：清洗怠速电动机、节气门体。将怠速电动机、节气门体拆下，彻底清洗各空气通道，并用压缩空气吹净。用万用表测量一下怠速电动机电阻值，电阻为20Ω，在18～24Ω正常范围内。测量节气门位置传感器，输出阻值呈线性变化，且在正常范围内。若发现进气总管内沉积有异物，用缠有麻布的铁线将其清理干净。为彻底根除故障，还可以对喷油器进行清洗、检测。 2.3自诊断系统可能出现以下几种情况：汽车运行时故障明显，传感器有故障而自诊断系统没有监测到。一是电控汽车控制电脑(ECU)对传感器信号进行检测时，只能接受其设定范围之内的传感器非正常信号，从而判断传感器的好与坏，记录或不记录故障代码。一旦解读故障代码故障后，只要对相应的传感器、导线连接器、导线进行检查，找到并排除短路、断路的故障即可。但是，若因某种原因致使传感器灵敏度下降、反应迟钝、输出特性偏移等，则自诊断系统就测不出来了。这时就应该依据发动机的故障征兆进行分析判断，继而传感器单体进行针对性检测，以便找到并排除传感器故障。二是由于发动机工况故障现象相似，ECU监测失误，自诊断系统可能显示错误的故障代码。例如，对于装有三元催化转化器的电控汽车，一旦使用过含铅汽油，这类故障特性有时较为明显。在汽车进行检修时，经常会发现故障代码显示的是“水温传感器断路或短路”故障，而发动机故障症状却是：无论发动机在冷车状态下或者热车状态下都不好起动，并且拌有怠速不稳和回火现象，发动机的转速绐终提不高。显然这些故障与水温传感器的关系并不十分密切，在对水温传感器进行单体测量后并未发现任何故障。 但是，当从汽车上拆下三元催化转换器并剖开后发现，三元催化转换器内部严重堵塞，因此可以断定发动机故障是由此而引起。因此当自诊断系统出现故障代码以后，还应该与发动机的实际故障症状进行分析比较，以得到正确合理的判断，不应该将故障代码当作排除故障的唯一依据。三是电控汽车使用维修不当也可能引发错误的故障代码。在对电控汽车实施维修时，由于维修人员系统输出错误的故障办法。例如，在发动机运转过程中，随意或者无意把传感器插接头拔下，每拔下一次传感器插接头，自诊断系统就会记录一次故障代码。另外，若在上一次汽车维修时，由于操作不当而未能完全清除掉旧的故障代码，那么电脑也同样将原来的旧故障代码保存其内，因此在对电控汽车维修时也要加以注意，不应造成不必要的人为故障代码。 利用常规的检查方法如“五油、三液、一媒，的检查不可忽视，即对透平油、机油、自动变速器油、转向助力油、齿轮油、制动液、冷却液，刮水清洗液以及冷媒的检查。绝大部分高级轿车上仪表灯全部用英文显示，如wash fluid灯亮，应检查清洗液和储存器内液面，添加后即可消除该警报灯亮。一辆奥迪A62.8L轿车ABS灯点亮，似乎是一个大的故障，车主急忙赶往奥迪A6维修中心检修，经检查发现就是制动液容器内的液体低于警戒线，补充完制动液后故障排徐，解决起来很简单。 通过车用零件液体的品质，来判断故障。一辆广州本田车雅阁7230轿车的自动变速器油液变紫，而且有少量的混蚀物，此时行车中动力不足，起速过慢。因此，根据油液的颜色可断定故障的原因是自动变速器的故障而不是发动机动力不足，拆油底壳，检查证明判断是正确的。 检查线路也一样重要。一辆雪铁龙轿车左前轮不升也不降，而其他三轮传动正常。检查发现该车左前空气弹簧减振器排气阀线斯开，接通线路后左前轮活动恢复正常。应该仔细看而不是走马观花的浏览，这样才能达到事半功倍的效果。 通过对油液的“闻”可知油液的品质及该系统基本的工作情况，通过对发动机的排放气体的闻，可以感觉发动机的工作情况，从而为故障判断提供指导。如一辆桑塔纳2000GSi轿车，急加速抖动严重。通过对排放气体气味的分析，认为是高压线有时断火，更换后，故障排除“闻”在维修中比其他手段用得相对较少，但并不是说它不重要，运用恰当在故障判断上可以让我们少走许多弯路。 虽然汽车发展机电一体化越来越多，汽车维修更多是靠专用的故障诊断仪器，但一些特殊故障仍然需要 经验 丰富的维修技术人员靠传统维修手段来判断故障，未来的汽车维修人员不仅仅需有外语基础，电脑常识等高科技知识，同时也应具备丰富的传统维修技术。 3 结论 从上面的分析可以看出，本文只是简单的介绍了汽车发动机比较常见的故障以及出现故障的原因和解决的方法。其实，整个汽车发动机的维修覆盖面比较广，其相应的维修技术也比较全面复杂，要熟练的掌握汽车发动机的维修技巧和相关技术，还需要学习和实践很多知识，比如电控燃油系统的检查和维修等，本文就不在此一一赘述。 参考文献: [1]朱鹦文，魏浩，章秦.探究汽车发电机维修和检测技术[J].汽车和科技，2004(1)：235-248. [2]__斌，罗洛.关于汽车发电机维修技术的几点思考[J].汽车和科技，2007(2)：129-137. [3]卢海.汽车发动机的维护与 修理 [J].川化,2003,(04). [4]林宝丰.汽车发动机的维护及故障排除[J].公路与汽运,2004,(05). [5]孟杰.汽车发动机的维护与保养.长春汽车工业高等专科学校,2011,6. 猜你喜欢： 1. 汽车发动机技术论文 2. 汽车的先进技术论文 3. 汽车电子技术论文范文 4. 汽车柴油机新技术论文 5. 浅谈汽车技术管理论文
汽油发动机的工作原理基本理论汽油发动机将汽油的能量转化为动能来驱动汽车，最简单的办法是通过在发动机内部燃烧汽油来获得动能。因此，汽车发动机是内燃机----燃烧在发动机内部发生。有两点需注意：1．内燃机也有其他种类，比如柴油机，燃气轮机，各有各的优点和缺点。2．同样也有外燃机。在早期的火车和轮船上用的蒸汽机就是典型的外燃机。燃料（煤、木头、油）在发动机外部燃烧产生蒸气，然后蒸气进入发动机内部来产生动力。内燃机的效率比外燃机高不少，也比相同动力的外燃机小很多。所以，现代汽车不用蒸汽机。相比之下，内燃机比外燃机的效率高，比燃气轮机的价格便宜，比电动汽车容易添加燃料。这些优点使得大部分现代汽车都使用往复式的内燃机。二．燃烧是关键汽车的发动机一般都采用4冲程。（马自达的转子发动机在此不讨论，汽车画报曾做过介绍）4冲程分别是：进气、压缩、燃烧、排气。完成这4个过程，发动机运转两周。理解4冲程过程如下1．活塞在顶部开始，进气阀打开，活塞往下运动，吸入油气混合气2．活塞往顶部运动来压缩油气混合气，使得爆炸更有威力。3．当活塞到达顶部时，火花塞放出火花来点燃油气混合气，爆炸使得活塞再次向下运动。4．活塞到达底部，排气阀打开，活塞往上运动，尾气从汽缸由排气管排出。注意：内燃机最终产生的运动是转动的，活塞的直线往复运动最终由曲轴转化为转动，这样才能驱动汽车轮胎。三．汽缸数发动机的核心部件是汽缸，活塞在汽缸内进行往复运动，上面所描述的是单汽缸的运动过程，而实际应用中的发动机都是有多个汽缸的（4缸、6缸、8缸比较常见）。我们通常通过汽缸的排列方式对发动机分类：直列、V或水平对置（当然现在还有大众集团的W型，实际上是两个V组成）。不同的排列方式使得发动机在顺滑性、制造费用和外型上有着各自的优点和缺点，配备在相应的汽车上。四．排量混合气的压缩和燃烧在燃烧室里进行，活塞往复运动，你可以看到燃烧室容积的变化，最大值和最小值的差值就是排量，用升（L）或毫升（CC）来度量。汽车的排量一般在1.5L~4.0L之间。每缸排量0.5L，4缸的排量为2.0L，如果V型排列的6汽缸，那就是V6 3.0升。一般来说，排量表示发动机动力的大小。所以增加汽缸数量或增加每个汽缸燃烧室的容积可以获得更多的动力。五．发动机的其他部分凸轮轴 控制进气阀和排气阀的开闭火花塞 火花塞放出火花点燃油气混合气，使得爆炸发生。火花必须在适当的时候放出。阀门 进气、出气阀分别在适当的时候打开来吸入油气混合气和排出尾气。在压缩和燃烧时，这两个阀都是关闭的，来保证燃烧室的密封。活塞环 在气缸壁和活塞中提供密封：1．防止在压缩和燃烧时油气混合气和尾气泄漏进润滑油箱。2．防止润滑油进入汽缸内燃烧。大多“烧机油”的汽车就是因为发动机太旧：活塞环不再密封引起的（尾气管冒青烟）活塞杆 连接活塞环和曲轴，使得活塞和曲轴维持各自的运动。润滑油槽 包围着曲轴，里面有相当数量的油汽油的分类90号、93号、97号是三种标号的无铅汽油（现在的汽油早已告别了有铅的时代），此外还有95号，100号等。不同的标号指的是此标号汽油辛烷值的大小，如：93号汽油，指汽油的辛烷值是93,而辛烷值又表示此标号汽油的抗爆性，汽油的标号越高，也就是辛脘值含量越高，越不容易发生爆燃，也就是说燃烧时发动机的抗爆性越好。应根据发动机的压缩比选用汽油，压缩比高的车辆应该选用高标号汽油，从而保证在发动机不发生爆燃的情况下动力输出最佳、成本最低。压缩比是指发动机气缸的总容积(即工作容积+燃烧室容积)与燃烧室容积之比(压缩比=气缸的总容积/燃烧室容积)。压缩比是发动机的一个非常重要的结构参数，它表示活塞在下止点压缩开始时的气体体积与活塞在上止点压缩终了时的气体体积之比。从动力性和经济性方面来说，压缩比应该越大越好。压缩比高，动力性好、热效率高，车辆加速性、最高车速等会相应提高。但是受汽缸材料性能以及汽油燃烧爆震的制约，汽油发动机的压缩比又不能太大。通常，压缩比在7.5～8.0应选用90号车用汽油；压缩比在8.0～8.5应选用90号～93号车用汽油；压缩比在8.5～9.5应选用93号～95号车用汽油；压缩比在9.5～10应选用95号～97号车用汽油。一般可以在汽车说明书中查到压缩比，除说明书以外，有的车辆生产厂也会在油箱盖内侧标注推荐使用的燃油标号。车主应严格按发动机不同的压缩比，选用相应标号的车用汽油，才能使发动机发挥出最佳的效能。如使用比规定要求低号数的无铅汽油，发动机将出现爆震现象。一般在急加速及爬坡时出现爆震现象，如果由于汽油标号低，使发动机长期出现爆震，将会损坏发动机，甚至打坏活塞、缸体等。但是选择汽油也不是标号越高越好，汽油标号选择的主要依据是发动机的压缩比。压缩比、点火提前角等参数已经在发动机电脑中设置，车主只要严格按照使用说明的要求选择汽油就没有问题。盲目使用高标号汽油，其高抗爆性的优势无法发挥出来，也会造成金钱的浪费。如果查不到自己车辆的压缩比，请尽量使用高标号汽油，以免对你的爱车造成伤害汽油发动机柴油发动机有何不同两篇论文请参考
近五年来的教学改革解决的问题(1)根据市场需要,调整专业设置与人才培养模式通过市场调研和分析,国家急需现代汽车电子控制维修和技术服务人才,结合我校实际,确定以汽车后服务为我们的专业发展方向.近几年来,我们相继推出了汽车电子控制技术,汽车技术服务与贸易,汽车检测与维修 ,交通运输等专业方向(见学校招生目录),提出培养现代汽车维修,检测,监理,运用,培训,教学,经营的应用性高级专门人才,要求学生理论与实践并重.从实施效果看,培养的人才适应市场要求,有理论,会实践,98%毕业生取得中级汽车修理等级证,12%毕业生取得高级汽车修理等级证,毕业生就业率达100%,很受用人单位欢迎.(2)优化课程体系和结构运用系统工程的理论和方法,对汽车各专业的课程设置进行统筹优化.如汽车发动机构造原理课程,国内长期分为《汽车发动机构造》和《汽车发动机原理》2门课程,将一个有机整体割裂开来,导致讲"构造"时难以深入,而讲"原理"时,又枯燥乏味,而且前面所学的"构造"已经淡忘,影响了学生的学习兴趣和教学质量.根据理论紧密联系实际的原则,我们把汽车发动机构造与汽车发动机原理合成一门课程《汽车发动机构造与原理》,相关内容有机穿插融合,使学生听课觉得有骨有肉,收到了较好的教学效果,授课学时也从原来的150减少到90,节省学时40%.国内同行专家认为这是个很好的创新.同时我们把课程讲授安排时间也适当提前,满足了学生对专业课的求知欲,调动了学生的学习积极性,促进了相关学科的学习.(3)更新教学内容,编写配套的立体化教材根据汽车发动机构造与原理合二为一的要求,我们在多年试验教学基础上,编写出版了《汽车构造与原理 上册 发动机》,《汽车构造与原理实训》和《汽车构造与原理习题集》配套的课程新教材;并且根据地方院校特点,教材体系以应用为主线,理论紧密联系实际;教材内容删减了陈旧的化油器结构原理介绍,大量增加汽车近年来出现的新结构,新技术,新车型,新标准的介绍,如可变配气正时和气门升程电控系统(VTEC),新一代高压共轨电喷柴油机等.同时介绍了新型的燃料电池电动汽车,燃气汽车及直喷汽油机等,这与2004年6月我国新颁布的"汽车产业发展政策"所提倡的方向是相吻合的,说明教材具有前瞻性.全书以现代轿车为主线,突出了汽车电子控制技术的介绍,紧跟时代步伐,与时俱进,实用性强;教材配套多媒体光盘,已经由机械工业出版社在全国出版发行,其中《汽车构造与原理 上册 发动机》2年已经进行第二次印刷,发行8000册,在国内产生了一定的影响,受到学生和同行专家好评.(4)以学生为中心,多种教学方式,方法和手段结合传统课程教学重理论,轻实践,重课堂,轻现场,重教师教,轻学生学,教学形式单一.根据理论联系实际和以学生为中心的原则,在《发动机构造与原理》课程教学中,我们创造性地采用了"三位一体"(拆装实训,现场教学与多媒体课堂教学三位一体),"合作实践学习"(学生组成一个实践学习小组,灵活自主学习),灵活多变的教学方法(启发式,探究式,讨论式,现场实物教学,指导发现学习,因材施教等)和现代教学手段(课堂多媒体,课程网站等)相结合,使课堂与现场,课内与课外,理论与实践有机融合,教与学互动,学生个个动手,有效地激发了学生的学习兴趣和热情,提高了教学效果.同学之间相互学习,相互帮助,培养了团队精神.课后学生登录课程网站,扩展知识,与教师直接网上QQ(课程网站每天晚上有老师值班),及时答疑,加强师生感情.《汽车发动机构造与原理》课程网站自2003年9月开通自今2年多,进行了5次改版,开辟有10多个栏目,有大量的教学资源供学生浏览学习,"汽车动态" 栏目不断更新,使学生及时了解到汽车新技术,新结构,新信息,已经有7100多人次学生登录,起到了积极作用.(5)建设开放型实验室,加强校外实习基地建设针对大学生动手与创新能力较差的弱点,我们大力加强实践性教学,在培养目标中明确提出要求学生取得中级汽车维修等级证;调整实践教学内容和时间,如《汽车发动机构造与原理》课程的实践教学时间安排占总学时50%,每个学生都可以初步独立拆装一台发动机.毕业时98%的学生取得中级汽车维修等级证,12%的学生取得高级汽车维修等级证.为了提供学生更多的实践机会,实验室全天候向学生开放,只要学生有时间,随时可以来实验室拆装发动机.为了满足学生要求,实验室星期六继续向学生开放,实验员和老师轮流值班.我们还大力增加新教学设备,新增现代电喷汽车发动机20台,保证《汽车发动机构造与原理》课程拆装实训时每5个学生有1台发动机;还自行制作了拆装台,解剖教具等多项教学设备.在韶关市和珠三角建立了5家实训和实习基地,聘请了6名技师兼任学生实习指导.聘请相关厂领导和有关部门一起组成专业指导委员会,定期研讨我们的教学改革.教师每年不少于15天到工厂实践学习,提高自己的实践水平.(6)改革课程考核方法和制度针对传统课程重理论,轻实践,重识记,轻应用,重期末,轻平时,重课堂闭卷笔试,轻现场动手口试,重分数,轻能力等考试弊端,我们采取了"基础理论+实践操作+创新能力",注重平时的多种考试考查相结合的方法.考试内容多元化,综合化,增加实践能力,创新能力和综合能力的考查内容;考试形式多样化,除了理论笔试外,还有现场拆装操作考试和口试,小制作,小创造考试;考试时间分散化,除传统的期末理论笔试外,平时的学习情况,动手能力,创造革新占总成绩的45%,淡化了传统的期末笔试.使学生感到期末考试压力减轻了,而平时却更加重视和努力,真刀真枪,学得扎实.(7)完善课程管理制度通过长期积累,建立了一套较为完整的课程管理制度,形成以院系领导下的学科带头人负责制.课程组统一课程标准,统一教材,统一教学模式,统一出卷阅卷和评分,用试题考试题在题库中随机抽取,实行教考分离.定时进行教学研讨,相互听课每学期不少于3次.课程网站每天晚上定时由主讲老师值班,回答学生问题.课程建设任务落实到人,实行奖励机制,鼓励课件的深入制作.3-4师资培养近五年培养青年教师的措施与成效:1.积极推进中青年教师培养计划根据课程教学安排,有计划安排年轻老师学习提高.现已有1名年轻教师(王斌)在华南理工大学车辆工程专业攻读博士,1名年轻教师(李锦)在上海同济大学汽车专业攻读硕士,1名实验员(谢锐波)在职进行本科学习.计划未来三年,争取再培养博士1至 2名,汽车维修技师2人.2.积极倡导培养双师型教师根据《汽车发动机构造与原理》是一门实践性强的特点,要求年轻主讲教师每年有15天左右到汽车修理厂等生产一线实践,使书本理论紧密联系实际.如王斌老师,硕士毕业后,先到汽车维修厂进行了为期半年的实践备课,有效提高了讲课效果,很受学生欢迎,2004年被评为韶关学院十佳授课教师.鼓励教师参加各种形式的培训,进修提高,成为双师型教师.课程组教师已有2人获得广东省汽车维修高级考评员资格,2人获得劳动部汽车维修专项技能讲师的资格,1人获得汽车维修高级工,目前有2人在考国家汽车维修技师,1人在考国家汽车维修高级技师,预计6月份可以获取资格证书,为该课程的理论与实践教学奠定了较好基础.3.组织青年教师积极参加教学和科研活动在老教授蔡兴旺的带领下,课程组全体教师都不同程度参加了教学研究和科学研究课题,5年来课程组已经申请到教学研究课题9项(其中省教育厅1项),科学研究课题9项(其中省基金1项,教育厅1项,韶关市4项,学校3项),有60多人次参加研究,提高了青年教师的理论和实际工作水平和能力.4.课程描述4-1 本课程校内发展的主要历史沿革韶关学院于1995年开设汽车设计制造专业,经历了专科,高职,本科等阶段,专业培养目标也从汽车设计转向汽车运用,维修和商务等汽车后服务,现已开设汽车交通运输,汽车技术服务与商务,汽车检测与维修,汽车电子控制技术等专业及方向,但不管是什么汽车专业,都必须开始汽车构造与原理课程这门专业基础课程.受前苏联的影响,我国各汽车院校,专业的该课程体系基本是采用《汽车发动机构造》和《汽车发动机原理》两门课制,直至目前,大部分院校仍采用该体系.我们长期的教学实践证明,将汽车构造与原理分开讲授,将一个有机整体割裂开来,导致讲"构造"时难以深入,而讲"原理"时,又枯燥乏味,而且先前所学的"构造"已经淡忘,影响了学生的学习兴趣和教学质量.根据理论紧密联系实际的原则,从2002年开始,我们就把汽车发动机构造与汽车发动机原理合成一门课《汽车发动机构造与原理》进行讲授,相关内容有机穿插融合,使学生听课觉得有骨有肉,收到了较好的教学效果,学时也从最初的150减少到90,节省学时40%,国内同行专家认为这是个很好的创新.在多年编写补充教材和讲义的基础上,我们编写了《汽车构造与原理 上册 发动机》教材,于2004年8月由机械工业出版社正式出版,2005年进行第二次印刷,已经出版发行8000册,受到国内同行的认可.为了提高学生的实践能力,根据教学需要,我们于2005年又编写了《汽车构造与原理实训》教材,于2006年3月由机械工业出版社出版发行.同时,为了促进学生学习思考,我们又编写了《汽车构造与原理习题集》教材,今年6月由机械工业出版社出版发行,形成了课程的配套教材.2003年,我们开始进行了课程网站的建设,制作了大量的多媒体课件,收集了大量的课程资源,在网站上为学生答疑,并且被学校推荐参加首届广东省精品课程评选.在课程建设中,我们相继申请了《汽车发动机构造与原理课程改革与实践》,《汽车发动机构造与原理课件》,《汽车发动机常见故障诊断CAI研究》,《汽车应用类专业实践环节教学的探索与实践》等配套的教学研究课题,在学校的经费等支持下,进行了大量研究,课程改革逐步深入,取得了一定的成绩.我们的课程建设还在进行中,将随着历史的发展而发展.4-2 理论(含实践)课教学内容4-2-1 结合本校的办学定位,人才培养目标和生源情况,说明本课程在专业培养目标中的定位与课程目标1. 学校的办学定位,人才培养目标和生源情况韶关学院是经教育部批准组建的一所省属综合性普通本科高校,有本科专业32个,涵盖文,理,工,农,法,医,经济,教育,管理等9大学科门类;现有教职员工1487人,其中正高82人;全日制普通学生15078人,成人教育学生10047人.2006年面向全国19个省(自治区,直辖市)招生.在47年的办学历程中,作为粤北地区唯一的一所本科高校,韶关学院形成了具有自身特色的综合性学科格局,已成为粤北乃至粤,湘,赣"红三角"地区人才培养和知识,技术创新的重要基地.根据中共中央政治局委员,广东省委书记张德江2003年7月来我校视察时提出:"要把韶关学院办好,要建设一流的校园,保证一流的质量,培养一流的人才"的要求,目前,学校正以"三个一流"作为办学目标,坚持严谨治教,严谨治学,以"立志,崇德,勤学,创新"为校训,努力营造良好的育人环境,为地方经济建设和社会发展培养更多的优秀人才,为把韶关学院建设成有学科特色,学科优势的地方性,综合性本科院校而奋斗.2. 本课程在专业培养目标中的定位与课程目标根据学校建设有学科特色,学科优势的地方性,综合性本科院校的总体部署,我们通过市场调研和分析,确定以汽车后服务为我们的专业发展方向.近几年来,我们相继推出了汽车电子控制技术,汽车技术服务与贸易,汽车检测与维修 ,交通运输等专业方向(见学校招生目录),提出培养现代汽车维修,检测,监理,运用,培训,教学,经营的应用型高级专门人才(见专业培养计划),要求学生理论与实践并重.《汽车发动机构造与原理》是汽车类各专业的一门公共专业基础课,其教学质量如何,直接影响到后续的"汽车运用","汽车修理","汽车商务"等专业课的教学;同时,该课程又是基础课程的实际应用,牵涉学习过的制图,机械基础,普通物理学,电工电子学等众多课程,对巩固深化所学知识具有十分重要意义,所以该课程是汽车类各专业承上启下的一门轴心课程.根据专业培养计划和学校要求,我们制定了该门课程的课程标准,提出该课程的目标是:要求学生知道课程的性质,地位,研究对象,方法和学科发展动态,比较系统地掌握汽车发动机的总体结构,基本工作原理,分类以及各组成系统的作用,结构和工作原理,理解汽车发动机的主要性能指标及评价,并初步学会汽车发动机的拆卸,安装和主要调整, 培养和加强学生的理论联系实际的学习方法和作风,培养学生提出问题以及独立分析问题与解决问题的能力和创新能力,善于运用学过的基础知识分析专业课中问题.在具体实施课程培养目标中,我们始终抓住培养汽车运用型高级技术人才为主线,如在教材编写中,在课程讲授中,都是使理论紧密联系实际,目标明确,学生学了就能够用,激发了学生的学习积极性,通过本课程的学习,100%的学生都能够初步独立拆装一台汽车发动机,对其结构原理有比较清晰的理解,为后续的课程学习奠定了良好的基础,再经过汽车修理课程的学习,98%的学生都取得了国家劳动部颁发的中级汽车修理等级证书,12%的学生取得了高级汽车修理等级证书.4-2-2 知识模块顺序及对应的学时《汽车发动机构造与原理》课程将汽车的构造与理论有机融合,以应用为主线,以现代轿车为典型车型,系统地介绍了现代汽车发动机的总体结构,基本工作原理和各总成,部件的结构与工作原理,突出了现代汽车电子控制技术和新车型,新结构,新技术新标准的介绍.具体教学内容和学时不同的专业有所不同,以交通运输专业的汽车技术服务与商务专业方向为例,其知识模块由10章和发动机拆装及实操考试组成, 总学时90,融理论教学与实践教学为一体
锅炉温度控制策略的应用研究 摘要:针对锅炉汽温控制的特点,设计了过热汽温串级模糊控制系统,介绍了系统的构成、原理 及该系统的优越性,并利用MATLAB仿真软件进行了仿真分析。 关键词:汽温;串级模糊控制;系统仿真 0 引言 过热蒸汽温度是衡量锅炉能否正常运行的重要 指标。假如过热蒸汽温度过高,若超过了设备部件 (如过热器管、蒸气管道、阀门、汽轮机的喷嘴、叶片 等)的允许工作温度,将使钢材加速蠕变,从而降低 使用寿命。严重的超温甚至会使管子过热而爆破。 可能造成过热器、蒸汽管道和汽轮机的高压部分损 坏。过热蒸汽温度过低,会引起热耗上升,引起汽轮 机末级蒸汽湿度增加,从而降低汽轮机的内效率,加 剧对叶片的侵蚀。因此在锅炉运行中,必须保持过 热汽温稳定在规定值附近。通常允许变化范围为额 定值±5℃。目前对锅炉过热汽温调节大都采用导 前汽温的微分作为补充信号的系统。其系统原理如 图1所示。 系统针对过热汽温调节对象调节通道惯性延迟 大、被调量反馈慢的特点,从对象调节通道找出一个 比被调量反应快的中间信号θ1作为调节器的补充 信号,以改善对象调节通道的动态特性。动态时调 节器根据θ1的微分和θ2这两个信号而动作。但在 静态时(调节过程结束后)θ1不再变化,则dθ1/dt= 0,这时过热器汽温必然恢复到给定值。实际使用 中,中间信号θ1的引入在一定程度上确实改善了控 制系统的动态特性,但是,影响蒸汽温度的因素很 多,除减温水流量的扰动外,负荷的变化,工况的不 稳定,过剩空气系数等都会导致蒸汽θ2温度发生波 动。这些波动是无法预知的,无法用精确的数学模 型来描述。由于模糊控制不依赖被控对象的精确数 学模型,它主要是根据人的思维方式,总结人的操作 经验,完成控制作用,特别适合于大滞后、时变、非线 性场合,因此该文提出一种锅炉过热气温的串级模 糊控制系统。 1 控制方案的研究设计 串级调节系统是改善大惯性、纯滞后系统调节 质量的最有效方法之一,所以设计的控制方案采用 串级模糊控制,其控制系统如图2所示。 图2中F为减温水流量调节阀。P为副调节 器,采用比例调节;FC为主调节器,采用混合模糊控 制器,即一个二维模糊控制器和常规PI调节器并联 而成,除能够尽快消除副环外的扰动之外还可以校 正汽温偏差,保证汽温控制的精度。 汽温调节对象由减温器和过热器组成,减温水 流量Wj为对象调节通道的输入信号,过热器出口汽 温θ2为输出信号。为了改善调节品质,系统中采用 减温器出口处汽温θ1作为辅助调节信号(称为导前 汽温信号)。当调节机构动作(喷水量变化)后,导 前汽温信号θ1的反应显然要比被调量信号θ2早很 多。由于从调节对象中引出了θ1信号,对象调节通 道的动态特性可以看成由两部分构成:①以减温水 流量Wj作为输入信号,减温器出口处温度θ1作为 输出信号的通道,这部分调节通道称为导前区,传递 函数为G01(s);②以减温器出口处汽温θ1作为输入 信号,过热器出口汽温θ2为输出信号的通道,这部 分调节通道称为惰性区,传递函数为G02(s),显然 导前区G01(s)的延迟和惯性要比惰性区G02(s)小 很多。系统结构如图3所示。 图3中有两个闭合的调节回路:①由对象调节 通道的惰性区G02(s)、副控制器Gc2(s)、副检测变送 器Gm2(s)组成的副调节回路;②由对象调节的导前 区G01(s)、主控制器(PI+混合模糊控制器)、主检 测变送器Gm1(s)以及副调节回路组成的主回路。 引入θ1负反馈而构成的副回路起到了稳定θ1的作 用,从而使过热汽温保持基本不变,因此可以认为副 回路起着粗调过热汽温θ2的作用。而过热汽温的 给定值,主要由主控制器(PI+混合模糊控制器)来 严格保持。只要θ2不等于给定值,主控制器就会不 断改变其输出信号σ2,并通过副调节器去不断改变 减温水流量,直到θ2恢复到等于给定值为止。可 见,主调节器的输出信号σ2相当于副调节器的可变 给定值。稳态时,过热汽温等于给定值,而导前汽温 θ1则不一定等于主调节器输出值σ2。 当扰动发生在副回路内,例如当减温水流量发 生自发性波动(可能是减温水压力或蒸汽压力改 变),由于有副回路的存在,而且导前区的惯性又很 小,副调节器将能及时动作,快速消除其自发性波 动,从而使过热汽温基本不变。当扰动发生在副回 路以外,引起过热汽温偏离给定值时,串级系统首先 由主调节器(PI+混合模糊控制器)迅速改变其输 出校正信号σ2,通过副调节回路去改变减温水流 量,使过热汽温恢复到给定值。由于主调节器(PI+ 混合模糊控制器)的惯性迟延小,故反应迅速。 因此在串级模糊蒸汽温度控制系统中,副回路 的任务是尽快消除减温水流量的自发性扰动和其他 进入副回路的各种扰动,对过热汽温的稳定起粗调 作用。主调节器的任务是保持过热汽温等于给定 值。系统在主控制器的设计上将模糊控制与常规的 PI调节器相结合,使控制系统既具有模糊控制响应 快、适应性强的优点,又具有PI控制精度高的特点。 2 模糊控制器的设计 模糊控制是一种基于规则的控制,在设计中不 需要建立被控对象的精确的数学模型。 2.1 模糊控制器的结构设计 该系统以过热蒸汽的实际温度T与设定值Td 之间的误差E=Td-T和误差变化DE作为输入语 言变量,系统控制值U为输出语言变量,构成一个 二维模糊控制器。其结构如图4所示。 Ku为模糊控制器比例因子,Ke,Kec为量化因子。 Ke:在输入量化等级确定之后,算法中改变误差 输入论域大小即改变了Ke的值,Ke增大,相当于缩 小误差的基本论域,起增大误差变量的控制作用。 若Ke选择较大,则上升时间变短,但会使系统产生 较大超调,从而过渡过程变长;Ke很小,则系统上升 较慢,快速性差。同时它还直接影响模糊控制系统 的稳态品质。 Kec:Kec选择较大时,超调量减小,但系统的响应 速度变慢,Kec对超调的抑制作用十分明显。但在 Ke,Kec和Ku中,系统对Kec的变化最不敏感,一般Kec 可调整范围较宽,其鲁棒性较好,给实际调试带来很 大方便。 Ku:比例因子Ku实质上是模糊控制器总的增益, 它的大小对系统输出的影响较大。Ku增大,系统超 调量随之增大,动态过程加快;反之,Ku减小,系统超 调量减小,动态过程变慢;Ku选择过大将会导致系统 震荡。由于Ku的敏感性,故可调范围较小。 模糊控制器可调参数Ke,Kec和Ku对系统性能 的影响各不相同,改变这3个参数可使控制器适用 于不同系统的性能要求。 2.2 模糊概念的确定及模糊化过程 对输入变量E进行模糊化,选择语言集为{负 大(NB),负中(NM),负小(NS),零(ZE),正小 (PS),正中(PM),正大(PB)},模糊论域选择如下 [-n,-n-1,…,-1,0,1,…, n-1, n],E的实际 变化范围为[-x,x],则量化因子为Ke=n /x。对偏 差变化率DE进行模糊化,选择合适的模糊论域和 偏差变化率范围,同理可以计算出相应的模糊量化 因子Kec,在这里为了方便起见,选择偏差e、偏差变 化率DE具有相同模糊论域。 对于输出量U,调节范围为[-R,R],语言集为 {负大(NB),负中(NM),负小(NS),零(ZE),正小 (PS),正中(PM),正大(PB)},模糊论域选择为[- m,-m-1,…,-1,0,1,…,m-1,m ],输出比例 因子为Ku=R /m。 在设计过程中,选取各变量的模糊论域,E= {-3,-2,-1,0,1,2,3};DE={-3,-2,-1,0,1, 2,3};U={-3,-2,-1,0,1,2,3},输入量E,DE 及输出量U模糊集的隶属函数选择为三角形,如图 5所示。 2.3 模糊规则的确定 模糊决策一般都采用“选择从属度大”的规则, 在过热蒸汽温度调节过程中,当系统的偏差较大时, 系统的快速性为主要矛盾,系统的稳定性控制精度 却是次要的,这时应使系统快速减小偏差;而当系统 偏差较小时,则要求以保证系统的稳定性及控制精 度为主。因而模糊控制规律应遵循:过热汽温上升 速度快,汽温偏高,则汽温的控制量应向下浮动;过 热汽温下降速度快,汽温偏低,则汽温的控制量应向 上浮动。因此采用的模糊控制器的模糊控制规则具 有以下的形式: if {E=AiandDE=Bi}thenU=Ci, i=1, 2,...,n 其中Ai, Bi以及Ci分别为E, EC、和U的模糊子 集。控制规则的多少可视输入输出物理量数目及所 需的控制精度而定。由于模糊控制器采用两个输入 E, EC,每个输入分为7级共有49条规则。 按模糊数学推理法则选则表1所示控制规则。 2.4 逆模糊化过程 文中采用的模糊推理方式是常用的Mamdani 的Min-Max-COA法,即前项取小,多规则取大合 成结论,然后取重心得出非模糊化结论的算法。在 上述规则中,Ai,Bi, Ci分别为论域E,DE,U的模糊 子集,根据上述规则可推出模糊关系Ri=ExDE,这 里采用的最小运算规则,在按最大—最小合成(max -min composition)推理算法求得控制器输出的模糊 子集为U=(ExDE)·Ri,其中“·”为合成运算,非 模糊化后的结论即为输出U的修正值。逆模糊化 方法采用重心平均法(centroid of area)。 3 系统仿真 为了说明串级模糊控制系统在锅炉过热蒸汽温 度的控制上有更好的调节效果,分别搭建具有导前 微分信号控制系统和串级模糊控制系统的仿真框 图。在保持相同输入信号条件下设置两系统被控对 象为相同的参数,以利于比较。 考虑到在实际应用中,各种随机扰动的影响及 过程的复杂性,被控对象有着大惯性、纯滞后的特 性,设系统的主副被控对象的数学模型分别为: 两系统仿真方框图搭建分别如图6、图7所示; 过热汽温响应曲线分别如图8、图9所示。 从仿真曲线可以很清楚的看到:串级模糊控制 系统应用在锅炉过热蒸汽温度控制上能够获得比具 有导前微分信号控制系统更好的调节效果。具有导 前微分信号的控制系统仿真曲线有振荡,有超调,动 态过渡时间长,误差大。而串级模糊控制系统仿真 曲线基本无振荡,无超调,动态过渡时间短,误差小, 有较好的控制品质。 根据现场锅炉运行情况,为了能 更好地说明问题,在保持两个系统中 各调节器、控制器参数不变的情况下, 同时改变两个系统的被控对象的参 数。 W02=e-5s12s+1 观察仿真曲线,如图10、图11所 示。 由于被控对象在电厂中各种设备复杂的运行环 境下,一直处于波动状态,改变主被控对象参数后而 其他参数保持不变时,具有导前微分信号的控制系
首先：声明，不是我总结的中国的航海有着悠久的历史，对历史经济的发展也有着深远的意义。在陆上交通工具不发达的时代，船舶运输担当着主要的交通工具。从"刳木为舟，剡木为楫"到郑和下西洋，再到现代的先进的远洋技术，中国航海有着突飞猛进的发展。中国同时通过海路走向世界, 同世界各国进行经济文化交流, 发展友好关系, 共同促进人类文明的进步。 人类使用船舶作为运输工具的历史，几乎和人类文明史一样悠久。从远古的独木舟发展到现代的运输船舶，大体经历了四个时代：舟筏时代、帆船时代、蒸汽机船时代和柴油机船时代。 舟筏时代 人类以舟筏作为运输、狩猎和捕鱼的工具，至少起源于石器时代。中国1956年在浙江出土的古代木桨，据鉴定是四千年前新石器时代的遗物。说明舟筏的历史，可以追溯到史前年代。 独木舟 原始人类将巨大树干用火烧或用石斧加工成中空的独木舟，是最古老的水水上运输工具。它的踪迹遍于全世界，至今在南美洲和南太平洋群岛的居民，仍使用独木舟作为生产和交通工具。 筏 远古人类就知道将树干、竹竿、芦苇等捆扎成筏，或用兽皮做成皮筏，在水上漂行。筏较独木舟吃水浅，航行平稳，而且取材方便，制造简易。在中国东南山区溪流中，使用竹筏作为交通工具迄今仍然相当普遍。 木板船 进入青铜器时代以后，人类对木材的加工能力提高了，于是将原木加工成木板来造船。木板船可以造得比独木舟大，性能比筏好。木板平接或搭接成为船壳，内部用隔壁和肋骨以增加强度，形成若干个舱室。早期的木板船，板和板之间、船板和框架构件之间是用纤维绳或皮条绑缚起来的，后来用铜钉或铁钉连接。板和板之间则用麻布、油灰捻缝，使其水密。 桨、篙和橹 舟筏时代的船舶靠人力来推进和操纵，所用的工具为桨、篙和橹。桨不受水域深度和广度的限制，在地中海区域应用极为广泛。古罗马的划桨船，用奴隶划桨，一船桨数多至数十根甚至百余根。篙可以直接触及水底和河岸，使用轻便，主要用于浅水航道。橹是比桨先进的划船工具，效率高而不占水面，兼具推进和操纵航向的功能，在中国内河木船上广泛使用。 帆船时代 据记载，远在公元前四千年，古埃及就有了帆船。中国使用帆船的历史也可以追溯到公元以前。从15世纪到19世纪中叶，是帆船发展的鼎盛时期。15世纪初中国航海家郑和远航东非，15世纪末C.哥伦布发现新大陆，他们的船队都是由帆船组成的。在帆船发展史中，地中海沿岸地区、北欧西欧地区和中国都曾作出重大贡献。19世纪中叶美国的飞剪式快速帆船，则是帆船发展史上的最后一个高潮。不同地区的帆船，在结构、形式和帆具等方面各有特色。 地中海的古帆船 埃及出土的一件公元前四千年的陶器上绘制有最古的帆船的图象。船的前端突出向上弯曲，船的前部有一个小方帆，这种船只能顺风行驶，无法利用旁风。公元前2000～前1600年，腓尼基人、克里特岛人和希腊人都先后在地中海上行驶帆船。克里特岛人的帆船两端翘起，单桅悬一方帆，这种船型在地中海应用了几千年之久。古希腊和古罗马的帆船备有桨，只在进出港口和调度时才使用。古希腊帆船干舷高，耐波性好，单桅上挂方帆，船尾两侧有巨大的尾桨，起舵的作用。船首伸出的桅桁上增一小帆便于操纵。单桅横桁上边增设三角顶帆。古罗马的帆船又有改进，增设前后三角帆，船的操纵性能得到改善。 北欧和西欧帆船 公元9～11世纪北欧的维京人,是当时世界上优秀的航海民族，航迹远达格陵兰和北美。他们用当地出产的橡木造出了适航性能良好的帆船。这种帆船长约30米，宽约6米，首尾形状接近对称,有龙骨和首尾柱。外壳板搭接并用铁钉相连。船上树单桅，装有支桅索,挂一面方帆，能在横风下行驶。船形瘦削,耐波性优于地中海帆船。 1492年，C.哥伦布率领西班牙船队到达西印度群岛。他所乘坐的“圣玛丽亚”号，是一艘长28米、排水量约200吨的三桅帆船。1497年，V.da.伽马率领葡萄牙船队绕过好望角发现通往印度的航路。1519～1522年，F.麦哲伦率领的西班牙船队完成了环球航行。这一系列地理上的发现，大大刺激了欧洲航海和造船事业的发展。16世纪以后,欧洲帆船的排水量逐渐增大到500～600吨,帆具日益复杂，三桅船渐趋普遍，帆面不断增大。大桅上增装了顶桅和顶帆，主帆下装了底帆，桅的支索上张了三角帆,船上整个空间都张满了帆,航速得到提高。1800年前后，英国继葡萄牙、西班牙之后成为最大的海上强国。英国及其殖民地拥有海上帆船达5000艘。 飞剪式帆船 这是起源于美国的一种高速帆船。前期的飞剪式帆船，可以1833年建造的“安·玛金”号为代表，排水量为493吨。飞剪式帆船船型瘦长,前端尖锐突出,航速快而吨位不大。19世纪40年代,美国人用这种帆船到中国从事茶叶和鸦片贸易。以后美国西部发现金矿而引起的淘金热，使飞剪式帆船获得迅速发展。1853年建造的“大共和国”号，长93米，宽16.2米,深9.1米，排水量3400吨，主桅高61米,全船帆面积3760平方米,航速每小时12～14海里，横越大西洋只需13天，标志着帆船的发展达到顶峰。19世纪70年代以后，作为当时海上运输主要工具的帆船，被新兴的蒸汽机船迅速取代。 中国帆船 中国帆船也有二千多年的历史。据《史记·秦始皇本纪》记载，秦王朝曾派徐福携带童男童女及工匠人等数千人，乘船出海。三国时代东吴太守万震所著《南洲异物志》中，有关于访问今日的柬埔寨、越南等地所乘大船的记述。唐代与日本文化交往频繁。中国当时的帆船已能驶侧向逆风，有较好的耐波性。唐贞观年间，从今温州至日本，仅需6天；以后能以3天时间从中国镇海驶抵日本。宋代造船和航海事业均有显著进步。当时所造海船能载500～600人，并已使用指南针罗盘，航程远及波斯湾和东非沿海地区。1974年在福建省泉州湾出土一艘宋代海船残骸，船体瘦削，具有良好的速航性能和耐波性，船内有12道水密隔壁，船侧外壳板由三层杉木板组成，结构坚固，估计船全长约35米，载重量200吨以上。明朝初年,郑和曾率领庞大的船队于公元1405～1433年间七次远航，遍历东南亚、印度洋各地，远达非洲东海岸。据记载,郑和所乘“宝船”长44丈,宽18丈，有12帆，是当时世界上首屈一指的优秀帆船。 中国帆船的构造和欧洲帆船不同。欧洲帆船两端尖而上翘，中国帆船则两端用木板横向封闭而形成平底的长方形盒子。舵位于尾部中心线上，尾部造成楼形高台，以防止上浪。船内有多道水密隔壁，结构坚固。中国帆船的帆是横向用竹竿加强的“硬篷”。这种平衡纵帆，操作灵便,能承受各个方向的风力。15世纪时,中国帆船无论在尺度和性能上都处于领先地位。16世纪以后，欧洲帆船才逐渐超过中国帆船。 蒸汽机船时代 18世纪蒸汽机发明后，许多人都试图将蒸汽机用于船上。1807年，美国人R.富尔顿首次在“克莱蒙脱”号船上用蒸汽机驱动装在两舷的明轮，在哈德逊河上航行成功。从此机械力开始代替自然力，船舶的发展进入新的阶段。 早期的蒸汽机船 19世纪上半叶是由帆船向蒸汽机船过渡的时期。早期的蒸汽机船装有全套帆具，蒸汽机只是作为辅助动力。1819年美国人M.罗杰斯建造的“萨凡纳”号蒸汽机帆船，用了27天时间横渡大西洋，在整个航程中只有60小时是使用蒸汽机推进，其余时间仍用风力。在早期，蒸汽机安装在甲板上，驱动装在两舷的巨大明轮。1839年，第一艘装有螺旋桨推进器的“阿基米德”号船建成，船长38米，主机功率80马力。早期蒸汽机是安装在木帆船上的。1850年以后，逐渐用铁作为造船材料。1880年以后，钢很快代替铁作为造船材料。1876年英国建造的新船只有8％用钢材建造,而到1890年，则只有8％是铁船了。 “大东方”号蒸汽机船 1854～1858年英国人I.K.布鲁内尔建造的“大东方”号铁船被认为是造船史上的奇迹。布鲁内尔第一个将关于梁的力学理论应用于造船，在船体建造上首创了纵骨架结构和格栅式双层底结构。双层底向两舷延伸直到载重水线以上，形成了双层船壳。上甲板也用同样结构以增加船体强度。“大东方”号长207米(680英尺),排水量27000吨,比当时的大型船大6倍。船内部用纵横舱壁分隔成22个舱室。船上安装两台蒸汽机,一台驱动直径56英尺的明轮,另一台驱动直径24英尺的螺旋桨，蒸汽机总功率8300马力，最高航速每小时16海里。船上有6根桅，帆总面积8747平方米（85000平方英尺）。它能载客4000人，装货6000吨。直到半个世纪以后才出现比它更大的船。“大东方”号尽管经营失败，但在造船理论和技术方面，却为现代钢船开辟了道路。 蒸汽机船的完善 早期蒸汽机船驱动明轮用的蒸汽机是单缸摇臂式，汽压也很低。19世纪80年代出现了三涨式蒸汽机，汽压提高到10.5千克力/厘米2。此时明轮已为螺旋桨所代替，三涨式蒸汽机配合螺旋桨成为典型的动力装置。19世纪末，蒸汽机已发展到四涨式六汽缸，蒸汽压力提高到 13.6千克力/厘米2，功率达到1万马力。高压水管锅炉也逐渐取代了苏格兰式火管锅炉。20世纪初，货船一般是用三涨式蒸汽机作主机，功率约2000马力，航速约每小时10海里，载重量增大到6000吨。航行于大西洋上的大型远洋客船,以往复式蒸汽机为动力,单机功率达到2万马力。 汽轮机船、柴油机船的问世 1896年，英国人C.帕森斯将他发明的反作用式汽轮机成功地应用于船上；同年，瑞典人C.迪拉瓦尔发明了冲击式汽轮机。进入20世纪以后,船用汽轮机不断改进,因为重量轻,功率大,旋转均匀和无往复运动部件等，普遍应用于大型高速船。至今,某些大功率船仍用汽轮机作为推进动力。1892年,德国人R.狄塞尔发明压燃式内燃机，即柴油机，20世纪初开始应用于船上。柴油机热效率高、油耗低，因而得到广泛应用。40年代末，柴油机船的吨位即已超过蒸汽机船。 油船和散货船的出现 早期的杂货船承揽一切货种的运输，包括散装的煤炭、谷物等和桶装的油类。1886年开始出现具有现代油船特征的船，也就是将货油直接装在分隔的油密舱室内并用泵和管系进行装卸。进入20世纪后，对石油的需求日增，油船逐渐形成一支专用船队。1944年最大的油船载重量为 23000吨。散货船略早于油船出现，但在20世纪上半叶由于港口装卸效率不高，发展缓慢,最大的载重量只有1万吨左右。第二次世界大战后，各工业国经济恢复，原料需求剧增，油船和散货船都向大型化发展。 大型远洋客船的兴起 19世纪70年代以前，运输船舶都是客货混装的。1870年，英国人S.丘纳德和T.伊士梅创办丘纳德汽船公司和白星汽船公司，在英国和北美之间航线上开辟旅行条件舒适的客船航班,豪华客船“海洋”号航行成功。此后各国相继建造大型豪华客船,航行于大西洋航线和东方航线上。80年代，已有载客千人以上，载重万吨以上，航速每小时超过20海里的豪华客船。20世纪30年代，大型远洋客船的建造达到高潮，如著名的“玛丽皇后”号、“伊丽莎白皇后”号和“诺曼第”号都是在这个时期建造的。它们的载重量都在 8万吨以上，主机为汽轮机，功率16万马力，航速每小时超过30海里。第二次世界大战以后，这一势头又恢复了，到60年代，因远程喷气客机的兴起才停止下来。大型远洋客船的建造，对造船科学技术的发展起了重要的推动作用，同时也使某些保障航行安全的法规逐步建立和完善。例如1912年“泰坦尼克”号海难事件导致了后来国际海上人命安全公约的签订。 柴油机船时代 柴油机船问世后，发展很快，逐渐取代了蒸汽机船。第二次世界大战结束后，工业化国家经济的迅速恢复和发展，国际贸易的空前兴旺，中东等地石油的大量开发，促使运输船舶迅速发展。1982年同1948年相比，船舶艘数增长了1.6倍，总吨位增长了4.3倍（见世界商船队）。船舶普遍采用柴油机推进。第二次世界大战期间，为了适应战时运输的需要，美国建造的2610艘自由轮（万吨级使用燃油锅炉和蒸汽机的杂货船）是最后建造的一批往复式蒸汽机远洋运输船舶。为了提高船舶运输的经济效益，船舶出现了大型化、专业化、高速化、自动化和内燃机化的多种趋势。 船舶大型化 首先是油船吨位的增长和油船的大型化。1930年的世界商船队中，油船吨位只占总吨位1/10，1980年上升为1/2。1983年初,各种油船的载重量达到3.3亿吨。油船吨位的剧增主要在于油船大型化。50年代，3～4万吨的油船已被认为是 “超级油船”。60年代中期，就出现了20万吨以上的超大油船和30万吨以上的特大油船。70年代又出现了50万吨以上的大油船。石油危机发生和苏伊士运河恢复通航后,这种趋势已经停止,许多大型油船正面临拆毁的命运。在油船大型化的同时，也出现了装运煤炭、矿砂、谷物等的干散货船的大型化。60年代末，大型散货船的载重量超过10万吨，最大的已达17万吨。从50年代后期起，建造了能兼装原油和干散货的兼用船，如油散船和油散矿船等。 船舶专业化 第二次世界大战以后，各种专用船发展很快。杂货船用途广泛,适应性强,在艘数上至今仍占首位。典型的杂货船都以低速柴油机为动力，载重量不超过2万吨,航速每小时15海里左右。中国设计的“风”字号和“阳”字号货船都是典型的杂货船。为了提高杂货船运输多种货物的能力，近年制造出多用途船，除载运普通件杂货外，还能载运集装箱、重货、冷藏货和散货等。 水路集装箱运输于50年代中期兴起，1957年出现第一艘集装箱船。这是件杂货运输形式的重大变革。这种运输形式在货物包装、装卸工艺、码头管理和水陆联运等方面都有所突破。采用集装箱运输，可以大大缩短船舶停港时间,节约人力,保证货运质量和实现“门到门”运输。20多年来集装箱船发展很快。1982年全世界已有全集装箱船718艘,1294万总吨，分别占世界商船总数的1％和总吨数的3％。这种船船型瘦削，航速高，货舱内有导轨，甲板上有缚固设备，一般不设装卸设备，而是依靠港口专用设备进行装卸。 第二次世界大战后得到发展的重要专用船还有：装运液化天然气和液化石油气的液化气船；船上设有跳板，能使牵引车、叉车载货自驶上下的滚装船（又称开上开下船）；以驳船作为运输单元，不需要停靠码头进行装卸而能实现江海直达运输的载驳船等。 远洋客船自从被喷气客机取代后，客船的性质已发生变化。60年代以来，旅游事业兴起，出现了一批定期、定航线,甚至环球航行的旅游船,为旅游者提供旅游、疗养、文化娱乐、社会活动以至海洋天文教育等综合性的服务。与此同时，在重要的短程航线上，还出现了一种吨位较小、除载客外还能携带旅客自备汽车的汽车客船。 船舶高速化 自50年代起，航运界为了加快船舶周转，一度掀起船舶高速化的热潮。普通杂货船航速提高到每小时18海里,集装箱船航速在每小时20海里以上,美国建造的“SL-7”型高速集装箱船,以两台6万马力汽轮机为主机，最高航速达每小时33海里。但从石油危机以来，燃料费在运输成本中的比重直线上升。迫使营运中的高速船纷纷减速行驶，新造船舶的航速也出现下降趋势。但是非排水型的高速客船，如水翼船和气垫船已应用于短途客运航线上，并日益发展。 船舶自动化 60年代初期以来，各国航运企业为了减少船员人数、改善船员劳动条件和提高船舶营运的经济效益，逐步实现了轮机、导航和舣装三个方面的自动化。如60年代中期造出机舱定期无人值班的船舶，已得到各国船级社的承认。 船舶内燃机化 船舶内燃机化是指船舶普遍采用柴油机为主机。柴油机同蒸汽机比较，具有热效率高、油耗低、占地小等优点。自从1911年造出第一艘柴油机海船以来，采用柴油机为主机的货船和客船日益增多。但到第二次世界大战结束时止，世界商船队中蒸汽机船仍占多数。战后，低速大功率柴油机由于增压技术的进步，单机功率不断提高,最大已达5万马力。过去必须安装汽轮机的大型高速船也能应用柴油机。另一方面柴油机对燃用劣质油的适应性也不断改善，这样在经济上便具有优越性。对于机舱空间受限制的滚装船、集装箱船、汽车渡船等,则可以选用体积小、重量轻的中速柴油机,通过减速箱来驱动螺旋桨。油耗低、能燃用劣质油的不同功率的柴油机现在几乎占领了船用发动机的全部市场。因此，第二次世界大战后的运输船舶发展阶段被称为柴油机船时代。
节能型循环水泵在供水系统中的应用 前言 电力工程建设中供水系统投资高、工程量大施工复杂，对电力工程建设造价与投资回收年限影响较大，在电厂供水系统方案设计中非常重视自然通风冷却塔与循环水泵选择，循环水泵房与循环水管道系统优化布置，因为它们直接影响汽轮机安全运行与发电机满负荷发电，直接影响电厂的经济性，为了降低供水系统年运行费用，节约工程造价必须推广节能型设备的应用、优化系统的配置。 火力发电厂中汽轮发电机凝汽器的冷却水量随季节变化，夏季冷却水量大冬季冷却流量小；随汽轮机抽汽量变化，抽汽量大冷却流量少，抽汽量小冷却流量大。供水系统采用一台机组配二台相同型号水泵并联模式，将循环冷却水量平均分配给二台循环水泵，这种配置模式符合《火力发电厂水工技术规程、规定》，在电厂供水系统设计中广泛使用。 但是，一台机组配二台相同型号水泵在运行过程中经常出现问题，为了从根本上解决水泵运行效率低下与系统流量变化步调不一的矛盾，开发一种新型高效节能型水泵事在必然。 高效节能型循环水泵在供水系统中的应用 近年来全国各地相继建成一大批135MW火力发电厂，在山东里彦电厂、徐州诧城电厂、甘肃金川电厂、山东魏桥热电厂，我们先后设计了18台135MW国产超高压、中间再热机组。这些电厂位于我国华北、东北与西北地区，共同特点是企业自发自用，除了有稳定的电力需求外还有供热负荷，供热负荷波动较大，夏季热负荷小冬季热负荷大，年采暖期长。 以135MW供热机组为例，汽轮机最大连续出力时汽轮机凝汽器的凝汽量为324t/h，需要循环冷却水量19640m3/h；汽轮机额定抽汽工况时汽轮机凝汽器的凝汽量为223t/h，需要循环冷却水量12274m3/h；汽轮机最大抽汽工况时汽轮机凝汽器的凝汽量143t/h，循环冷却水量4700m3/h。随机组运行工况的改变，循环水系统需要的冷却水量从4700m3/h--19000m3/h的巨幅波动。 供水系统采用常规水泵布置，为了满足夏季汽轮机运行要求，通常选用选择水泵流量9800-11700m3/h，扬程18.0-21.5米，按照夏季二台水泵并联运行来满足循环水系统需要的冷却水量19000m3/h，其它季节通过一台水泵运行来满足循环水系统冷却水量需要，水泵流量范围9800-11700m3/h，系统超过此流量范围运行时，水泵运行很不经济。 不难发现：汽轮机在额定抽汽工况下，循环冷却系统需水量为12274t/h，系统水阻比汽轮机纯凝工况时略为减少2.0-3.0米，水泵扬程下降到15.0-16.5米，单台水泵流量增加到13000t/h，一台水泵运行可以满足系统要求，只是运行效率不高。可是汽轮机最大抽汽工况时，循环冷却水量只有4700t/h，系统水阻比汽轮机纯凝工况时大幅度减少，导致水泵扬程提高、运行效率很低，造成冷却塔淋水装置涌水、加大配水槽流速，水流热交换时间减少。由于水泵的工作效率极低，电动机无功功率增加，白白地浪费电能。 如果在135MW国产超高压、中间再热机组中循环水系统采用新型高效节能型水泵，将从根本上解决水泵运行效率低下与系统流量变化步调不一的矛盾。 以G48Sh水泵为例，在转速n=485r/min时、水泵流量17500m3/h、扬程18米、水泵效率88%、轴功率947kw；在转速n=420r/min时、水泵流量13200m3/h、扬程14.5米、水泵效率87% 轴功率587kw。该水泵设计参数与135MW机组循环水系统参数基本吻合、运行效率高。对100多台G48Sh水泵进行抽样检测，实际运行效率为84-88%；常规48Sh-22水泵运行效率只有60%。 水泵配用电动机采用双极数、双转速的核心技术，增加了循环水系统运行调节灵活性。根据凝汽器冷却水量随季节变化、随抽汽量改变，自动调整电动机极数与转速，同时改变输出功率与水泵供水量。一台G48Sh水泵高转速运行比二台48Sh-22并联水泵每小时多供水量3000吨；一台G48Sh水泵低转速运行电动机输出功率可以从947KW调整到587KW，电动机功率降幅达37%，其节能效果非常明显。因为循环水系统除了夏季水泵高转速运行外，其他季节基本上可以低速运行，按照年运行时间7200小时计算，每年每台水泵可节省电量230万度。按照电厂厂用电价0.2元/度计算，单台循环水泵每年节约电费大约为40万元左右，按照10-15年回收年限计算，单台循环水泵节约电费高达400-600万元，对于安装几台节能型循环水泵的电厂，其经济效益非常可观不可小视，这也是许多电厂节能技术改造的一个发展方向。而常规水泵配用电动机是固定不可调的，一定的转速所对应的输出功率是不变的。单台高效节能型循环水泵比等容量常规SH系列离心水泵价格高15-20万元，这部分投资费用只须电机低速运行很短时间即可收回全部成本。 高效节能型循环水泵的引入可以优化系统水力条件，加宽了水泵高效区段适应范围，有效地提高水泵工作效率；改变了一台汽轮机配二台等容量水泵常规设计理念，提出了一种新的水泵配置来满足汽轮机的变工况运行要求，本体结构采用卧式泵壳设计，厂运行、检修非常方便。 山东十里泉电厂(2×125MW)循环水系统原来配备了4台同型号48SH-22水泵运行，确实存在水泵供水量不足、效率低、经济性能差。1998年10月将其中的4#水泵更换成G48SH水泵，投产后电厂委托电力试验研究所进行了水泵性能测试，在高、低转速时运行效率分别高达87.78%与86.11%，比未改造其他水泵效率分别提高28.26%和26.5%，耗电量明显减少。 广东云浮电厂(2×125MW)也是配备了4台同型号循环水泵48SH-22。夏季3台水泵运行，其他季节2台运行。因为循环水流量不足、效率低，将其改成G48SH水泵，投产后委托广东电力试验研究所对水泵效率进行检测，新泵高转速时实际流量16537t/h、运行效率87.78%、电动机功率1002KW；新泵低转速时实际流量13080t/h、运行效率为86.12%、电动机功率646KW。水泵与机组运行工况吻合。原水泵实际流量14400t/h、效率59.62%、电动机功率1089KW；最高效率70%时流量为11540t/h，水泵与机组运行工况不符。高转速时新泵比旧泵供水量大2137 t/h、功率低87.7KW、效率高28.16%；低速时新泵在供水量相同情况下，单台水泵每小时可以节省443KW，节能效果显著。 结论 任何新技术的推广都需要一个认识过程, 高效节能型循环水泵的最大特点是节能、工作效率高，值得在全国推广。但是它是否适合所有地区、所有135MW机组的运行还需要更多的实际应用证明，需要因地制宜的选择。 推广高效节能型循环水泵不仅涉及到电厂循环水泵的配置、水泵备用与水泵运行费用问题，而且关系到水泵与汽轮机运行的联锁、控制问题等等，尤其在长江边建设取水泵房必须谨慎选择，高效节能型循环水泵的几何尺寸较等容量水泵大的多，对江边取水泵房而言，设备及设备运行费用不及取水泵房结构费用与施工费用，特别是水源枯水位与最高水位相差较大的时候，取水泵房几何尺寸的任何变化对工程造价的影响是非常大的。
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