基于单片机船用海水淡化装置故障诊断系统

静思笃行持中秉正秋记与你分享基于单片机的船用海水淡化装置故障诊断系统的硬件设计姓名：曾龙斌学号：201211824044指导老师：戴乐阳静思笃行持中秉正秋记与你分享引言•目前船舶上使用蒸馏式海水淡化装置的技术不断进行改进，但在自动控制和故障诊断方面还是存在不足。主要表现在：（1）系统工作原理虽简单，但系统组成复杂，各设备和仪表多，轮机人员管理的劳动强度大，与船舶无人机舱的自动化发展趋势相背；（2）没有保存海水淡化装置产生故障时系统的运行参数，不利于维修人员在分析故障时快速准确做出判断。静思笃行持中秉正秋记与你分享引言•对此我们以真空沸腾式海水淡化装置系统为例，研究开发一种直接嵌入系统、功能较为完善的故障实时检测与诊断电路系统。该系统可以提高船用海水淡化装置的可靠性与维修性，方便轮机人员日常保养及维修人员准确获得故障原因。静思笃行持中秉正秋记与你分享真空沸腾式造水机原理图•给水阀•蒸发（馏）器、冷凝器•海水泵、真空泵、排盐泵、凝水泵静思笃行持中秉正秋记与你分享海水淡化装置故障特性分析•根据原理我们可以知道海水淡化装置常见的故障有：冷凝器和蒸发器的换热面结垢、加热水流量过多或过少冷凝海水流量过多或过少、离心泵排压不足、排盐真空泵的排盐水量下降、真空泵抽气能力下降、蒸馏装置的气密性不良等。当然系统外界条件出现变化，如加热水温度和海水温度的升高或降低，也直接影响系统正常工作。静思笃行持中秉正秋记与你分享海水淡化装置故障特性分析•海水淡化装置的工作状况与各种工作参数都紧密相关，当实际运行条件与设计条件不同或出现各种故障时，必然会影响到工作参数。而本文设计的故障诊断系统需要在各种条件下对海水淡化装置的运行情况进行分析诊断，因此当外界条件变化或出现故障时，根据传热学和流体力学等理论知识，结合实际的测量数据,得到海水淡化装置的各参数的变化规律。根据分析结果，选择8个技术参数（见表1）就可以完整准确反映出系统异常工作时的故障原因.静思笃行持中秉正秋记与你分享海水淡化装置故障特性分析•故障判断的流程：第一步判断四台离心泵是否正常工作；第二步采集五个温度参数和一个盐度，同时把六个模拟量转换为数字量；第三步判断蒸发器的水位高度和蒸馏器内盐水进口的压力是否正常；第四步以situationX显示测量结果，并循环到第一步。静思笃行持中秉正秋记与你分享海水淡化装置故障特性分析蒸馏器内盐水的蒸发温度TYSIGN01-1......1蒸馏器内盐水进口的压力PYJSIGN000.....0加热水进口的温度TJ1SIGN01-1.....0加热水进出口的温差DTNSIGN01-1.....-1冷凝海水进口的温度TN1SIGN000.....0冷凝海水进出口的温差NTNSIGN01-1.....-1冷凝器的水位高度HNSIGN011......-1所产淡水的盐度SFSIGN01-1......-1situation012......15诊断正常加热水温度偏高加热水温度偏高......真空泵的抽气能力下降或蒸馏装置的气密性显示正常请检查主机冷却系统，同时开大加热水调节阀请检查主机冷却系统，同时关小加热水调节阀......请检查真空泵和蒸馏装置的气密性静思笃行持中秉正秋记与你分享故障诊断系统硬件设计•为了实现海水淡化装置故障的实时检测与诊断功能，设计以AT89C52单片机为核心的电路系统。除了基本电路外，包括信号测量与处理电路、离心泵动作电路、开关量电路和显示电路，具体内容见图2。静思笃行持中秉正秋记与你分享故障诊断系统硬件设计•（1）基本电路•基本电路包含单片机的时钟电路、复位电路和AT89C52单片机的引脚应用分配电路。•（2）信号测量与处理电路•对系统运行状态及性能的判断是建立在对蒸馏器内盐水的蒸发温度、冷凝海水进出口温度和加热水进出口温度等五个温度以及所产淡水盐度分析基础上的。因此，须对上述工作参数进行采集，并转换为数字信号进行分析，从而对海水淡化装置的性能进行判断•本系统测温电路采用由负温度系数的热敏电阻组成测温电路从而获得五路因温度而异的电压信号，同样盐度测量采用不同温度下所产淡水盐度改变时对应的电压信号，因此获得的两种电压信号由转换电路将其转换成数字量并传送至AT89C52单片机。静思笃行持中秉正秋记与你分享故障诊断系统硬件设计•（3）离心泵动作电路•海水淡化装置除了真空泵和排盐真空泵两台喷射泵外，还需要海水泵、凝水泵、冷凝海水泵和主机缸套水泵，四台离心泵系统启动后，如果这四台泵或其中几台没有动作，对系统参数的分析没有价值。所以系统启动后，可以采用水流开关对这四台泵进行检测，并把检测结果传给单片机。确认这四台泵正常工作后，再对系统的工作参数进行处理。海水淡化装置这四台泵的运行状态，由动作继电器来检测，可采用查询或中断的方式进行。静思笃行持中秉正秋记与你分享故障诊断系统硬件设计•（4）开关量电路•蒸发器的水位可以采用电极式水位系统测定蒸发器水位高度。当蒸发器的水位降至最低水位，水面与铜质电极棒脱离接触，该检测系统把信号传递给单片机；当蒸发器的水位升到最高水位，水面与另一铜质电极棒开始脱离接触，同样该检测系统把信号传递给单片机。•蒸馏器内盐水进口的压力采用两个压力继电器来测定蒸馏器内盐水进口的压力。当蒸馏器内盐水进口的压力大于0.4MPa或小于0.3MPa时，对应的继电器将传递信号给单片机。静思笃行持中秉正秋记与你分享故障诊断系统硬件设计•（5）显示电路•本系统设计的出发点是将故障诊断系统的相关信息以可视的方式提供给用户或维修人员。因此，故障诊断系统选用液晶显示器来显示各种信息本文选择VLCM12864液晶显示器与AT89C52串行连接控制，这样既简化了显示程序同时也满足使用要求。静思笃行持中秉正秋记与你分享敬请各位老师批评指正！谢谢观赏WPSOfficeMakePresentationmuchmorefun@WPS官方微博@kingsoftwps