摘 要

近年来，计算机技术的发展已经取得了突破性的成果，在工业监控领域，计算机已经逐步代替人的眼和手来监测设备的运行状态，并能够记录设备的状态数据供人参考，方便了管理人员对设备的管理与检修。计算机技术在工业监控领域的应用已经成为不可逆转的趋势。

汽轮机在整套船舶蒸汽动力装置中扮演着举足轻重的角色，它的运行状况时刻影响着船舶航行的稳定性、持久性、安全性。而在实际的运行中，汽轮机长期处于变工况运行状态，如高工况到速关停车或者低工况直接加速到某一高工况，这都会对汽轮机的运行产生强烈的冲击。因此，为了保障蒸汽动力装置主汽轮机的安全可靠的运行，需要设计一套计算机监测控制系统，实现对主汽轮机系统各部分参数的实时采集、显示、记录、监控和报警等系列功能，可及时发现汽轮主机的运行故障，从而改善管理人员的工作条件和劳动强度。

本文在充分研究蒸汽动力装置主汽轮机的结构组成及运行原理的基础上，设计了一套基于FameView的上位人机操作系统，实现了数据显示、故障报警和保护、数据储存、参数设定、报表输出等功能。

关键词：汽轮机；人机系统；状态监测；通讯

Abstract

In recent years, the technology of computer has made breakthrough achievements. In the field of industrial control, the computer has gradually replaced human’s eyes and hands to monitor the operation status of the device and could record the states of device, which could make a reference for staff’s management and maintenance. The application of computer technology in the field of industrial control has become an irreversible trend.

The turbine plays a pivotal role in the entire steam power plant of the ship, it always affects the stability, durability, safety of navigation of the ship. In actual operation, the turbine is in the long-term variable parameter operation status, such as the status of senior engineers to stop or low-speed off accelerated conditions directly to a senior engineer condition, which will run the turbine for the generation of a strong impact. Therefore, in order to ensure the safety of main steam turbine of the steam power plant and reliable operation, it is necessary to design a computerized monitoring and controling system, the main parameters of the various parts of the turbine system that could achieve the goal which are real-time acquisition, display, recording, monitoring, and alarming and other functions, which can be found in a timely manner operational failure steamship host, thereby it could improve working conditions and labor’s intensity of management.

This paper is based on the structural composition and operation principle of a full understanding of the entire power plant main steam turbine, the design of the upper human-machine system based FameView achieves a data display, fault alarm and protection, data storage, parameter setting, report output function.

Key Words：turbine; human-machine system; condition monitoring; communications

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1系统设计的意义及背景 1

1.2国内外发展情况 1

1.2.1舰船动力装置监控 1

1.2.2人机界面监控技术 2

1.3论文主要研究内容 2

1.4论文工作安排 3

第2章 船舶主汽轮机 4

2.1船舶蒸汽轮机特点 4

2.2主汽轮机结构及运行原理 5

2.3监控对象分析 8

第3章 主汽轮机上位监控系统设计 9

3.1 上位人机系统选型 9

3.1.1 监控系统上位人机软件选择 9

3.1.2 监控系统上位人机硬件选择 10

3.2 上位人机系统的功能 11

3.3 系统上位人机界面设计 11

3.4 数据库的建立与连接 16

3.4.1 数据库相关内容简介 16

3.4.2 SQL Server 2008数据库特点 17

3.4.3 SQL Server数据库的建立与连接 18

3.4.4数据库管理系统的基本功能 20

第4章 监控系统数据通讯 21

4.1 系统通讯结构 21

4.2 OPC工业标准 21

4.3 设备通讯调试 22

4.3.1 设备驱动安装 22

4.3.2 通讯试验 23

第5章 论文工作总结 27

5.1 论文完成主要工作 27

5.2 展望 27

参考文献 28

致谢 29

第1章 绪论

1.1系统设计的意义及背景

目前，蒸汽动力装置作为一种主动力推进装置，在大型船舶上的应用较为广泛。具有单机容量大、可靠性高、对燃料适应能力强等优点，它会直接影响到船舶航行的稳定性。蒸汽动力装置在运行时会表现出负荷变化频繁、幅度大、其对控制系统的响应性较高等特点^[1]。汽轮机经常需要在不同的工况下运行，如高工况到速关停车或者低工况直接加速到某一高工况，这些都会对蒸汽动力装置汽轮机组产生强烈冲击。

众所周知，汽轮机是一种做高速回转运动的大型精密设备，在机组的启停以及正常运行中都会存在着许多能够引起汽轮机组运行状态发生改变的因素，例如主汽轮机组滑油总管压力、滑油柜油位、主汽轮机转速、冷凝器真空度、循环水水位、汽轮循环泵轴承温度等参数都随着机组运行的状态变化而变化，这些变化对于汽轮机组整体效率有着重要影响。若不对其进行严格有效的监控，一旦某一重要参数越限，就有可能会引发汽轮机组运行故障，甚至会造成设备损坏以及更严重的后果，因此在国内外对汽轮机组运行状态监控的研究一直是重点课题^[2]。为保障主汽轮机的安全可靠稳定运行，就需要有针对性的设计一个上位监测控制系统，以减小事故发生率和人员的工作强度，进一步实现对主汽轮机系统各部分的参数的实时采集、显示、记录、监控和报警。

1.2国内外发展情况

1.2.1 舰船动力装置监控

国内外对舰船动力装置及其监测控制系统的研究历史大致可以概括为以下三个阶段。

第一阶段：上世纪50年代中期至60年代初期，我国主要从苏联购进蒸汽动力火炮驱逐舰，蒸汽动力动力装置推进功率为2×17650kW。1961年11月，日本建成了当时世界上第一艘机舱集中监视和远程操控的8000吨级货轮“金华山丸号”，是世界上第一艘在机舱中设有集控室的船舶，只需单人值班，即可实现对机舱中主要设备进行集中监视和控制。船舶自动化的元素把轮机管理人员带离了主机旁。在驾驶台和集控室就做到了主机当前运行状态监测、主机排气温度、辅锅炉水位变化、以及油水分离器工作状态等，轰动一时。