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基于虚拟同步发电机的船舶岸电并网自适应控制
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作者 徐合力 吴启洋 高岚 《中国航海》 北大核心 2025年第2期110-117,126,共9页
为提高传统虚拟同步发电机控制的船舶岸电系统频率的稳定性,引入惯量和阻尼自适应变化的控制策略。首先通过虚拟同步发电机的有功功率小信号模型分析出惯量和阻尼对频率的影响,然后根据有功功率和角频率的暂态过程,列举出系统在非稳态... 为提高传统虚拟同步发电机控制的船舶岸电系统频率的稳定性,引入惯量和阻尼自适应变化的控制策略。首先通过虚拟同步发电机的有功功率小信号模型分析出惯量和阻尼对频率的影响,然后根据有功功率和角频率的暂态过程,列举出系统在非稳态不同阶段下惯量和阻尼的需求,以此设计一种使惯量和阻尼能随负载变化而自适应调整的控制方式,从而有效抑制岸电频率波动。仿真试验表明:与惯量和阻尼为定值的传统虚拟同步发电机控制相比,虚拟同步发电机自适应控制对岸电频率的调节有着更小的超调量、更短的调节时间和更优的调节精度,能有效改善系统的调频特性;且可以提高从岸电向船电转移有功功率的平滑程度。 展开更多
关键词 船舶岸电 自适应虚拟同步发电机 惯量和阻尼 并网控制
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大型船舶推进系统与船体耦合动力学研究综述 被引量:21
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作者 严新平 李志雄 +3 位作者 刘正林 杨平 朱汉华 杨忠民 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2013年第4期439-449,共11页
船舶推进系统-船体的动力学耦合理论是适应船舶大型化发展趋势和提高大型船舶航行性能的理论基础,需要解决大型船舶的大尺度效应、多参数耦合作用以及不确定航行环境与状态对船舶推进系统影响的理论问题,并探索通过改善推进系统的自适... 船舶推进系统-船体的动力学耦合理论是适应船舶大型化发展趋势和提高大型船舶航行性能的理论基础,需要解决大型船舶的大尺度效应、多参数耦合作用以及不确定航行环境与状态对船舶推进系统影响的理论问题,并探索通过改善推进系统的自适应性和工作可靠性来提升船舶航行性能的方法。文章侧重从大型船舶推进系统的状态不确定性分析与评估、水环境—船体—推进系统动力学耦合作用、以及船舶的实验室试验性能与实海环境的航行性能不一致性等三个方面,综合分析了国内外在该领域研究进展,指出尚待解决的问题和今后的研究方向。 展开更多
关键词 大型船舶 船体变形 推进系统 耦合动力学
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船舶余热利用sCO_2布雷顿循环发电技术综述 被引量:16
3
作者 严新平 王佳伟 +3 位作者 孙玉伟 袁成清 汤旭晶 耿海鹏 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期939-946,共8页
在船舶动力系统能量转换和利用过程中,实现烟气余热的最大效率回收是降低船舶能效设计指数(EEDI)的有效途径。超临界二氧化碳(sCO_2)发电系统在船舶余热循环利用方面所具有的技术优势已引起全球船舶行业的高度关注,而如何将其与船舶动... 在船舶动力系统能量转换和利用过程中,实现烟气余热的最大效率回收是降低船舶能效设计指数(EEDI)的有效途径。超临界二氧化碳(sCO_2)发电系统在船舶余热循环利用方面所具有的技术优势已引起全球船舶行业的高度关注,而如何将其与船舶动力系统有机集成并实现高效、稳定联合循环运行发电,正是当前制约该新型技术实船应用的瓶颈。概述了sCO_2布雷顿循环发电的基本原理、典型技术特点及循环结构,分析了国内外研究机构针对sCO_2发电系统在船舶余热循环利用方面的研究现状,探讨了现阶段面向船舶主机余热发电工程化应用所存在的关键技术问题,从而为推进sCO_2布雷顿循环发电技术在船舶烟气余热回收利用领域的基础理论研究和工程方案设计提供理论参考。 展开更多
关键词 超临界二氧化碳 布雷顿循环 发电系统 船舶 余热回收 能效设计指数
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混合动力船舶能量管理控制策略设计与仿真 被引量:29
4
作者 袁裕鹏 王凯 严新平 《船海工程》 北大核心 2015年第2期95-98,共4页
为了提高船舶的能源利用效率,降低排放,采用柴油发电机和燃料电池组成的混合动力为船舶提供电能,其中发动机为船舶提供基础载荷,当船舶功率负荷需求大于基础载荷时则由燃料电池组提供剩余的功率。针对这样的混合动力系统,设计船舶的能... 为了提高船舶的能源利用效率,降低排放,采用柴油发电机和燃料电池组成的混合动力为船舶提供电能,其中发动机为船舶提供基础载荷,当船舶功率负荷需求大于基础载荷时则由燃料电池组提供剩余的功率。针对这样的混合动力系统,设计船舶的能量管理系统的逻辑门限值控制策略和PID控制器。仿真结果表明,采用这种混合动力结构的船舶,可以提高柴油机的运行效率,所设计的PID控制器能很好地满足船舶的功率需求,提高系统的稳定性。 展开更多
关键词 混合动力船舶 能量管理系统 燃料电池 基础载荷
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综合电力系统船舶能量管理技术 被引量:10
5
作者 唐道贵 严新平 袁裕鹏 《中国航海》 CSCD 北大核心 2017年第4期56-60,共5页
与采用单一能源动力结构的船舶相比,采用太阳能、风能等清洁能源的混合动力船舶的电力系统的复杂性增强,能量管理技术是保证其稳定、可靠、高效工作的关键技术之一。在研究综合电力系统的基础上,介绍当前国内外船舶能量管理系统及能量... 与采用单一能源动力结构的船舶相比,采用太阳能、风能等清洁能源的混合动力船舶的电力系统的复杂性增强,能量管理技术是保证其稳定、可靠、高效工作的关键技术之一。在研究综合电力系统的基础上,介绍当前国内外船舶能量管理系统及能量管理策略的研究现状,系统总结基于规则、优化和智能控制算法的能量管理策略。在此基础上,对船舶能量管理系统的发展趋势进行展望。 展开更多
关键词 综合电力系统 混合动力 能量管理系统 能量管理策略
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太阳能船舶技术应用现状及展望 被引量:21
6
作者 严新平 孙玉伟 袁成清 《船海工程》 北大核心 2016年第1期50-54,60,共6页
以太阳能船舶为对象,分析船基太阳能光伏系统的应用模式,介绍不同类型太阳船舶的技术发展现状,针对不同适用对象对其应用趋势进行展望。
关键词 船舶 太阳能 光伏 离网 并网
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基于摩擦学的船舶动力系统能效提升研究 被引量:10
7
作者 袁成清 白秀琴 +1 位作者 郭智威 严新平 《船海工程》 北大核心 2016年第1期91-98,102,共9页
从船舶能效提升的角度分析船舶柴油机缸套-活塞环、艉轴承等船舶关键摩擦部件的磨损控制技术,以及船体表面仿生、新材料等的节能减阻技术,分析构建船舶动力能效、船体表面阻力和航速的协同与调控体系,为船舶动力系统的能效提升提供必要... 从船舶能效提升的角度分析船舶柴油机缸套-活塞环、艉轴承等船舶关键摩擦部件的磨损控制技术,以及船体表面仿生、新材料等的节能减阻技术,分析构建船舶动力能效、船体表面阻力和航速的协同与调控体系,为船舶动力系统的能效提升提供必要的理论依据和解决方法。 展开更多
关键词 船舶动力系统 能效提升 摩擦学
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运河船舶岸基能源推进技术的系统构建 被引量:6
8
作者 严新平 万江龙 +1 位作者 袁裕鹏 尹奇志 《船海工程》 北大核心 2015年第3期159-163,168,共6页
为了降低运河船舶污染物的排放并减少其对非可再生资源依赖,构建基于岸基能源的运河船舶推进系统配置形式,提出采用接触网、动力电池,以及无线供电3种方式为船舶供电需要解决的关键技术。排放性和经济性两方面对比分析表明,采用基于岸... 为了降低运河船舶污染物的排放并减少其对非可再生资源依赖,构建基于岸基能源的运河船舶推进系统配置形式,提出采用接触网、动力电池,以及无线供电3种方式为船舶供电需要解决的关键技术。排放性和经济性两方面对比分析表明,采用基于岸基能源的船舶推进技术可以达到很好的节能减排效果。同时,该技术适用于运河、湖泊等水文特征相对稳定的内河流域。 展开更多
关键词 岸基能源 运河船舶 接触网 动力电池 无线供电
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船舶柴油机动力平衡性监测系统开发 被引量:2
9
作者 余永华 陈杰 杨建国 《中国航海》 CSCD 北大核心 2013年第4期47-51,共5页
介绍了基于现场可编程门阵列(FPGA)技术的船舶柴油机动力平衡性在线监测诊断系统的研究与应用。该系统以实验室虚拟仪器工程平台(LabVIEW)为软件开发平台,以NI FPGA数据采集卡为核心硬件,通过对船舶柴油机瞬时转速信号进行合适的信号处... 介绍了基于现场可编程门阵列(FPGA)技术的船舶柴油机动力平衡性在线监测诊断系统的研究与应用。该系统以实验室虚拟仪器工程平台(LabVIEW)为软件开发平台,以NI FPGA数据采集卡为核心硬件,通过对船舶柴油机瞬时转速信号进行合适的信号处理,可实现多台船舶柴油机动力平衡性在线监测与诊断、数据管理及报表输出等功能。实船测试表明,该系统的实时性和测量精度能满足工程环境条件的要求。 展开更多
关键词 船舶、舰船工程 船舶柴油机 动力平衡性 瞬时转速 现场可编程门阵列 监测诊断
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船舶智能能效管理技术发展现状及展望 被引量:23
10
作者 贺亚鹏 严新平 +1 位作者 范爱龙 王拯 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期317-324,共8页
受到全球变暖、环境保护以及降本增效等因素影响,各大航运企业对船舶能效管理技术的需求越来越高。本文从政策导向、市场需求以及技术驱动等3个方面分析了能效管理技术的必要性;总结了国内外现有船舶能效管理技术与产品,并从功能差异和... 受到全球变暖、环境保护以及降本增效等因素影响,各大航运企业对船舶能效管理技术的需求越来越高。本文从政策导向、市场需求以及技术驱动等3个方面分析了能效管理技术的必要性;总结了国内外现有船舶能效管理技术与产品,并从功能差异和优缺点等方面开展了现状分析;从船舶能效在线监测、能效智能评估以及能效优化控制等3个方面分析了船舶能效管理的关键技术;对船舶能效管理技术的未来发展趋势进行了展望。研究表明:监测是当前国内外船舶能效管理的基础,然后逐步发展了能效评估、航速优化、纵倾优化、故障诊断等衍生功能。在智能化程度方面,国内外的船舶能效管理仍以离线分析为主,以动态、在线、自主化为特征的智能评估和优化比较缺乏。本文可为船舶动力系统低碳化、智能化研究与发展提供指导。 展开更多
关键词 全球变暖 航运业 船舶节能 二氧化碳 智能能效 传感器 航速优化 数据挖掘
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船舶表面微结构防污技术研究进展 被引量:8
11
作者 楼彤 白秀琴 +1 位作者 袁成清 杨宗澄 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期102-113,共12页
海洋污损生物对船壳浸水表面的危害十分严重,基于表面微结构的防污技术是一种绿色防污方法,不会对海洋生态环境造成任何危害,近些年来得到了重点研究。文中分析了自然界中多种具有自清洁能力的动植物的表面微观结构特征;总结了表面微观... 海洋污损生物对船壳浸水表面的危害十分严重,基于表面微结构的防污技术是一种绿色防污方法,不会对海洋生态环境造成任何危害,近些年来得到了重点研究。文中分析了自然界中多种具有自清洁能力的动植物的表面微观结构特征;总结了表面微观结构防污机理研究方面的进展;阐述了几种现有的微观结构防污理论模型:ERI模型、纳米力梯度模型以及SEA模型。对当前常用的微米级结构、纳米级结构以及微纳复合结构的加工方法进行了综述;分析了目前微结构表面防污性能常用评价方法:实船试验方法、浅海浸泡试验方法、接触角试验方法、附着力测量试验方法以及生物附着试验方法。基于细菌、石莼孢子、硅藻和藤壶金星幼虫等典型海洋污损生物,对表面微结构的防污特性进行了分析,提出深入研究海洋污损生物的附着机理和表面微结构的防污机理,进而建立表面微结构的设计基准。多尺度微纳结构的快速精准加工和完善防污性能评价体系,是表面微结构防污发展中面临的难题和未来发展方向。 展开更多
关键词 生物污损 表面微结构 防污机理 微纳加工 防污性能
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基于自抗扰控制技术的船舶发电机励磁系统研究 被引量:2
12
作者 高国章 章世鹏 高岚 《舰船科学技术》 北大核心 2018年第11期116-120,共5页
船舶电网是一个容量有限的电源系统,突加突卸大功率负载会对其造成冲击,甚至引起船舶发电机输出电压不稳定,采用经典PID难以满足快速恢复发电机输出电压的功能要求。针对这一问题,提出一种基于自抗扰控制技术的新型励磁控制策略对其进... 船舶电网是一个容量有限的电源系统,突加突卸大功率负载会对其造成冲击,甚至引起船舶发电机输出电压不稳定,采用经典PID难以满足快速恢复发电机输出电压的功能要求。针对这一问题,提出一种基于自抗扰控制技术的新型励磁控制策略对其进行改进。介绍自抗扰控制器的原理,分析其控制性能较经典PID控制优异的原因,设计自抗扰控制器,在Simulink仿真平台上搭建励磁系统仿真模型,进行仿真实验,仿真结果表明在船舶电力系统突加突卸大功率负载后,新型励磁控制策略较经典PID控制具有更好的快速性和稳定性。 展开更多
关键词 自抗扰控制器 励磁系统 SIMULINK仿真 动态性能
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绿色船舶的摩擦学研究现状与进展 被引量:47
13
作者 严新平 袁成清 +3 位作者 白秀琴 徐立 孙玉伟 孙星 《摩擦学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期410-420,共11页
绿色船舶是船舶领域1个重要的发展方向,摩擦学理论及其技术在以新能源应用为特征的绿色船舶发展过程中将起到重要作用。导致绿色船舶在运行过程中功率损失和能耗增加的原因主要涉及到内摩擦和外摩擦两方面的问题,前者主要包括船舶主机... 绿色船舶是船舶领域1个重要的发展方向,摩擦学理论及其技术在以新能源应用为特征的绿色船舶发展过程中将起到重要作用。导致绿色船舶在运行过程中功率损失和能耗增加的原因主要涉及到内摩擦和外摩擦两方面的问题,前者主要包括船舶主机、辅机与轴系等机械装置内各摩擦副之间产生的摩擦,而后者主要存在于与空气和水接触部分,包括甲板上层建筑、船体壳板、螺旋桨、舵与艉轴外支架等。本文在解析绿色船舶与摩擦学之间关联的基础上,以系统的观点从三方面就相关摩擦学问题进行了详细论述,重点论述了风能和太阳能在船舶上应用的摩擦学问题、船舶减阻的摩擦学研究以及船舶能效提升涉及的摩擦学问题。最后,结合绿色船舶摩擦学的现有研究进展及发展趋势,对摩擦学相关研究工作在船舶行业的应用前景进行了展望. 展开更多
关键词 绿色船舶 摩擦学 清洁能源 船舶减阻 能效提升
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水上交通事故分析研究进展 被引量:23
14
作者 毛喆 严新平 +2 位作者 陈辉 初秀民 袁雄 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第12期86-92,共7页
为更好地开展水上交通事故分析研究,提高我国水上交通安全水平,从船舶风险评估与事故预测、事故分析以及事故及通航安全数据的组织与数据库建立3个方面对国内外的相关研究进行论述和分析。提出以建立水上交通事故时空数据平台为基础,结... 为更好地开展水上交通事故分析研究,提高我国水上交通安全水平,从船舶风险评估与事故预测、事故分析以及事故及通航安全数据的组织与数据库建立3个方面对国内外的相关研究进行论述和分析。提出以建立水上交通事故时空数据平台为基础,结合数据挖掘和安全工程的理论方法研究事故发生机理,评估事故风险,并将研究事故模拟再现技术作为事故分析的重要技术手段。 展开更多
关键词 水上交通安全 事故分析 安全评估 事故数据库 事故再现
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在线油液监测技术现状与展望——2011年全国在线油液监测技术专题研讨会简述 被引量:35
15
作者 严新平 张月雷 毛军红 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2011年第10期1-3,7,共4页
介绍2011年在线油液监测技术专题研讨会会议的情况,分析在线油液监测技术发展应用的现状和存在的问题,并对在线油液监测技术的发展方向和研究热点进行展望。
关键词 油液监测 在线监测 研讨会 机械系统
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船用中速柴油机缸压闭环控制技术仿真研究 被引量:14
16
作者 唐俊 余永华 +1 位作者 王勤鹏 杨建国 《内燃机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期72-78,共7页
针对船用柴油机工作不均匀及循环波动对柴油机性能和振动噪声的负面影响问题,以6L16/24-CR型船用中速柴油机为对象,使用软件在环仿真技术对缸压闭环控制策略进行仿真分析。建立能模拟各缸不均匀性和循环波动的柴油机实时模型,从气缸压... 针对船用柴油机工作不均匀及循环波动对柴油机性能和振动噪声的负面影响问题,以6L16/24-CR型船用中速柴油机为对象,使用软件在环仿真技术对缸压闭环控制策略进行仿真分析。建立能模拟各缸不均匀性和循环波动的柴油机实时模型,从气缸压力中选取能指示柴油机各缸燃烧状态的反馈变量,根据反馈变量和控制变量之间的动态关系开发缸压闭环控制策略,建立由柴油机实时模型、气缸压力反馈变量、控制策略和喷油控制变量构成的软件在环仿真平台,在该软件在环仿真平台上对缸压闭环控制策略进行闭环仿真。结果表明,开发的缸压闭环控制策略能满足船用柴油机的控制要求,在仿真环境下能改善约99%的各缸不均匀。 展开更多
关键词 船用中速柴油机 闭环控制 缸压 实时模型
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光伏渗透率对船舶光伏系统电能质量的影响 被引量:7
17
作者 邱爰超 袁成清 +2 位作者 孙玉伟 汤旭晶 严新平 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期1532-1538,共7页
为了研究光伏渗透率对船舶并网光伏电力系统电能质量的影响,采用PSCAD/EMTDC软件平台参照远洋滚装船"中远腾飞"轮并网型光伏系统进行电力系统建模仿真研究,并设定8个不同等级光伏渗透率,对比分析光伏并网切入和离网切出工况... 为了研究光伏渗透率对船舶并网光伏电力系统电能质量的影响,采用PSCAD/EMTDC软件平台参照远洋滚装船"中远腾飞"轮并网型光伏系统进行电力系统建模仿真研究,并设定8个不同等级光伏渗透率,对比分析光伏并网切入和离网切出工况对并网电力系统暂态的电能质量。光伏并网切入对电力系统电压和频率的扰动作用显著强于其离网切出过程,且随着光伏渗透率的提高呈增长趋势。研究结果表明:该研究工作对于深入探索光伏系统与船舶电力系统并联运行的临界条件、暂态和静态稳定性以及整个电力系统的可靠性具有重要的理论指导价值。 展开更多
关键词 船舶工程 绿色船舶 船舶电力系统 光伏系统 电能质量 PSCAD/EMTDC 电压偏差 频率偏差 最大单次谐波含量 总畸变率
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基于虚拟同步发电机的船舶光伏并网逆变控制策略 被引量:8
18
作者 汤旭晶 喻航 +3 位作者 孙玉伟 袁成清 严新平 邱爰超 《中国航海》 CSCD 北大核心 2018年第1期28-33,共6页
在船舶电力系统中集成并网型太阳能光伏系统,当传统恒功率(PQ)控制策略光伏逆变器与船舶电站并联运行时,存在惯性小、阻尼低且不易实现光伏能量合理调度等问题。针对PQ控制策略存在的缺陷,提出一种基于虚拟同步发电机(Virtual Synchrono... 在船舶电力系统中集成并网型太阳能光伏系统,当传统恒功率(PQ)控制策略光伏逆变器与船舶电站并联运行时,存在惯性小、阻尼低且不易实现光伏能量合理调度等问题。针对PQ控制策略存在的缺陷,提出一种基于虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)的光伏并网逆变控制策略,在控制算法中引入功-频下垂特性和虚拟转动惯量,使并网逆变器具有与同步发电机相似的输出下垂特性及惯性阻尼;利用PSCAD/EMTDC建立船舶光伏电-船电并网电力系统仿真模型,分别对PQ和VSG模式下的电网频率/电压波动、光伏并网逆变器和同步发电机组承担的有功功率/无功功率进行分析,研究系统参数的暂态变化。结果表明:采用VSG控制策略能有效抑制系统频率波动,实现光伏并网功率的自动调节,并显著提高电网的稳定性。 展开更多
关键词 船舶 光伏系统 并网 虚拟同步发电机 下垂控制
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计入船体变形激励的大型船舶推进轴系振动性能研究 被引量:6
19
作者 田哲 张聪 +1 位作者 严新平 熊冶平 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2015年第11期1368-1376,共9页
大型船舶的船体变形与其推进系统之间的耦合影响成为船舶领域的研究热点,开展船体变形激励下的推进轴系振动性能的研究对保证船舶可靠运行十分必要。文章以船舶轴系动力学方程为研究基础,建立其计入船体变形激励的大型船舶推进轴系的动... 大型船舶的船体变形与其推进系统之间的耦合影响成为船舶领域的研究热点,开展船体变形激励下的推进轴系振动性能的研究对保证船舶可靠运行十分必要。文章以船舶轴系动力学方程为研究基础,建立其计入船体变形激励的大型船舶推进轴系的动力学模型并通过解析解与数值解的对比验证了方法的可靠性。依据此模型,以某大型集装箱船舶为研究对象,分别探索了船体变形激励不确定方向下以及变尺寸参数下轴系振动的影响规律,为大型船舶船体变形激励下的轴系振动问题提供了理论基础。 展开更多
关键词 船体变形 轴系 不确定性 变参数 振动特性
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基于磁传感技术的活塞环磨损监测方法研究 被引量:8
20
作者 杨建国 彭章明 +1 位作者 余永华 卢银 《内燃机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期85-89,共5页
在分析国内外活塞环监测技术的基础上,将磁阻传感器引入活塞环的磨损监测。以YC4108D柴油机为研究对象,构建试验平台,模拟活塞环磨损。通过对活塞环磨损引起周围磁场变化的有限元分析计算,并与试验结果进行对比,表明通过磁阻传感器可以... 在分析国内外活塞环监测技术的基础上,将磁阻传感器引入活塞环的磨损监测。以YC4108D柴油机为研究对象,构建试验平台,模拟活塞环磨损。通过对活塞环磨损引起周围磁场变化的有限元分析计算,并与试验结果进行对比,表明通过磁阻传感器可以检测活塞环经过传感器时的磁场变化,活塞环的磨损量与磁阻传感器的输出电压存在一定的对应关系,即利用磁阻传感器检测磁场的变化可监测活塞环的磨损状态,这对大型低速二冲程船用柴油机活塞环磨损的在线监测具有借鉴意义。 展开更多
关键词 磁阻传感器 活塞环磨损 监测
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