【摘 要】
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船舶大气污染的问题逐渐受到了国家的重视,船舶尾气中的NOx不仅损害环境,还对人类的生命健康造成威胁。严苛的TireⅢ排放标准早已在2016年付诸实施,船舶柴油机的尾气净化技术具有较好的研究及应用前景。传统的机内净化技术已经不足以满足当今的排放法规要求,SCR技术路线因为其转化效率高、经济性好等优点成为了当下的研究热点。本文在对SCR技术的工作原理深入研究的基础上,基于西门子1200PLC设计了船舶
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船舶大气污染的问题逐渐受到了国家的重视,船舶尾气中的NOx不仅损害环境,还对人类的生命健康造成威胁。严苛的TireⅢ排放标准早已在2016年付诸实施,船舶柴油机的尾气净化技术具有较好的研究及应用前景。传统的机内净化技术已经不足以满足当今的排放法规要求,SCR技术路线因为其转化效率高、经济性好等优点成为了当下的研究热点。本文在对SCR技术的工作原理深入研究的基础上,基于西门子1200PLC设计了船舶SCR的控制系统。本文做的主要工作是SCR装置控制单元以及上位机监控平台的开发工作,依据中国船级社《选择性催化还原技术（SCR）系统认可及检验指南》确定控制系统的设计方案,进行硬件的选型工作和软件架构的设计工作。通过CAN-4E-U协议转化装置、网络交换机搭建控制系统的通讯单元,将控制器、传感器、执行器以及上位机电脑等连为一体,保障信息有效的交互。针对传统的闭环控制具有迟滞性的缺点,本项目在闭环PID控制的基础上添加了前馈控制单元,该喷射控制策略通过对条件参数进行优化保证控制器能够及时的切换。上位机监控平台的开发选用了LabVIEW软件,通过搭建上位机和PLC间的Mod Bus TCP协议,实现上位机和PLC之间的有效通讯。测试工作主要对SCR控制系统以及其部件进行功能性测试,首先对控制单元的通讯功能进行了测试,测试结果证明CAN-4E-U协议转化装置能够实时有效的完成TCP协议和CAN通讯协议之间的转化。然后对重要的执行部件尿素泵进行精度测试,测试结果表明所选用的尿素喷射泵在整个喷射范围内误差都不超过4%,满足试验的要求。最后进行台架试验验证,验证控制系统的有效性,本文设计的控制单元的应用对象为船舶发电柴油机,需要进行D2循环测试,测试结果整个D2循环NOx的加权比排放量由7.20g/（k W·h）下降至1.17 g/（k W·h）,低于TireⅢ排放标准要求的2.31 g/（k W·h）。
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