舰艇动力系统监控设备维修训练平台的研制

2016-10-14童大鹏

船电技术 2016年10期

田野，吕运，童大鹏

舰艇动力系统监控设备维修训练平台的研制

田野，吕运，童大鹏

（海军蚌埠士官学校机电系，安徽蚌埠 233012）

为了解决舰艇动力系统监控设备维修技术要求高，训练难度大的问题，研制了基于模拟工作载体的舰艇动力系统监控设备维修训练平台。通过搭建油水管路和压缩空气管路模拟工作环境，安装舰用监控设备和仪器，实现了舰艇动力系统监控设备的功能模拟和操作使用，能够完成监控设备的操作使用、维护维修的教学和训练。实践证明，该平台适用于部队和院校，不仅能够保证多组人员同时开展监控设备技能训练，同时避免了动力系统实装的缺乏造成的影响和技能训练对实装造成的损坏。

动力系统监控设备维修训练

0 引言

随着海军装备建设日新月异的发展，装备信息化程度越来越高，监测控制技术大量应用于舰艇装备。然而，根据部队调研和教学反馈情况来看，士官的机电监控设备使用、维护与维修技能普遍比较薄弱，成为其岗位任职能力的短板。由于监控设备技术含量高，价格贵、易损坏，目前部队缺乏训练器材和训练手段，导致相关的技能训练，特别是故障排除训练一直没有有效的开展。同时，由于监控设备依赖实装作为工作载体，而院校缺乏实装，因此，监控设备的实装教学也很难达到实战化效果。

本项目采用实装元器件与模拟工作载体的方式，搭建舰艇动力系统监控设备维修训练平台，实现主战舰艇动力系统监控设备的使用、维护、故障排除训练和教学等功能。本文主要讨论该平台的功能和组成以及关键技术的实现方案。

1 系统功能及实现方案

舰艇动力系统监控设备维修训练平台整合海军主战舰艇动力系统的传感器、监视器、变送器、显示仪表、执行器、流通元件、数据采集转换模块等监控设备相关的元器件，搭建油路、水路、气路和电路等系统代替实装作为工作载体，使其能够进行数据采集、数据转换与传输、输出显示与控制等工作，并通过控制技术模拟故障的发生，实现使用、维护和故障排除科目的训练功能。

平台包括四个训练模块和两个台位，如图1所示，能够实现监控设备的操作使用和维护的技能训练，监控设备的检查和故障排除的技能训练，监控设备的拆装和更换的技能训练，监控设备的技能训练考核的功能。

图1 系统实现方案框图

2 关键技术实现方案

2.1总体技术方案

根据舰艇动力系统的性能参数和结构形式，构建淡水系统监控设备维修训练模块、滑油系统监控设备维修训练模块和压缩空气系统监控设备维修训练模块，将动力系统主要监控设备集成其中。模拟实际机舱的数据采集箱和信号处理模块，将传感器采集的信号进行处理后传至监控台。

监控台的设计以实装监控台为标准，采用现场CAN总线和RS485通信协议，接收信号处理检修训练模块传输的参数信息。在监控台管理微机中，采用船舶监控专用组态软件综合处理信号，一方面在监控台进行显示、报警，另一方面，控制模块通过现场CAN总线发出控制信号到各个维修训练模块的控制末端。检测维修台单独设计，作为检测传感器和其他监控设备的工作台，配备必要的检测工具、维修工具和备品备件。系统总体设计如图2所示。

2.2淡水系统监控设备维修训练模块实现

淡水系统监控设备维修训练模块主要由水柜、管道、阀门、水泵、加热器和相关监控元件组成循环管路，如图3所示。

水柜中布置水位计和水位传感器，用于测量水位，并送到监控系统中；在水柜右下侧有水位监视器，当水位低于一定程度时，监视器动作，并送出报警信号到监控系统中；在水柜下端布置有放水阀，上端布置有加水阀，当水位下降时，监控系统通过水位（控制）执行器控制加水阀加水；水柜外侧布置风扇，对水柜进行冷却。水柜可以进行水位传感器、监视器、执行器的拆装、检测与更换技能训练，还可以设置水位传感器、监视器、执行器故障，进行水位调节系统故障分析与排除。

为便于进行分组训练，淡水管路系统按“总—分—总”结构设计，即出水管1根，中间分为5根，回水管合并为1根，主管路上除了必要的滤清器、变量泵、调压阀外，每条歧管安装各种传感器（转速、压力、流量、温度等）、监视器（温控开关、压力开关、流控开关等）、变送器（温度、压力、转速等）、一次显示仪表（压力表、温度表等），在变量泵同轴布置5个齿轮，上面安装转速传感器、转速变送器，并在泵上安装转速（控制）执行器。此外，为模拟水温、水压的变化，在其中一根歧管上设置加热器和温度（控制）执行器，在总管路上设置压力（控制）执行器。

该模块可模拟舰艇淡水系统的压力、温度、流量参数的监测、自动调节，可进行转速传感器及其他流体传感器、监视器、变送器、执行器、一次显示仪表的拆装、检测、更换与调整技能训练，还可设置这些元器件故障，进行故障分析与排除。

图2 系统总体设计图

图3淡水系统监控设备维修训练模块

2.3滑油系统监控设备维修训练模块实现

滑油系统监控设备维修训练模块的设计与淡水系统监控设备维修训练模块类似，如图4所示。在油柜旁边安装一个日用滑油柜的液位计，并布置液位传感器、液位监视器。可演示滑油液位低于极限值时报警，可进行液位计的维护保养，液位传感器、监视器的拆装、检测、更换与调整技能训练，还可以设置液位传感器、监视器故障，进行分析与排除。

主管路上装滤清器、电动齿轮泵、调压阀，通过压力（控制）执行器调节压力；调压后滑油分两路，一路经过加热器，一路不经过加热器，通过温度（控制）执行器控制流过两路的油量，调节完毕后再合为1路；在管路上安装传感器、监视器、变送器、一次显示仪表，在电动齿轮泵上安装转速（控制）执行器。

该模块可模拟舰艇滑油系统进行压力、温度、流量参数的监测、自动调节，可进行传感器、监视器、变送器、执行器、一次显示仪表的拆装、检测、更换与调整技能训练，还可设置这些元器件故障，进行故障分析与排除训练。

2.4压缩空气系统监控设备维修训练模块实现

压缩空气系统监控设备维修训练模块由电动空压机、气瓶、阀门、管道、加热气瓶及相关监控设备组成，如图5所示。

气瓶上安装压力传感器，通过执行器控制电动空压机调节气瓶压力；在气路上安装压力表、压力传感器、压力变送器；在气路的一个末端安装一个带加热器的气瓶，气瓶上安装热电偶温度传感器、热电偶温度变送器、温度开关、温度表各3个，安装温度（控制）执行器一个，用于模拟高温温度变化时的温度测量、报警、控制。

该模块可模拟舰艇主机压缩空气系统高压空气的压力、温度等参数的监测、自动调节及气阀控制系统操作，可分组进行热电偶温度传感器、变送器、温控开关、温度表、压力表、压力传感器、压力变送器的拆装、检测、调整与更换，还可设置元器件故障，进行故障分析与排除训练。

图4 滑油系统监控设备维修训练模块

图5 压缩空气系统监控设备维修训练模块

3 平台应用情况

经过实践证明，舰艇动力系统监控设备维修训练平台能够同时容纳5组受训人员开展不同科目的训练，并且每人都能同时开展训练。目前已经开发的训练科目包括：操作使用类，维护保养类和综合故障排除类。训练科目基本涵盖了舰船机电士官必须要掌握的监控设备实作技能，训练效果显著。

4 结论

舰艇动力系统监控设备维修训练平台采用实装元器件与模拟工作载体的方式，实现了舰艇动力系统常用监控设备的使用、维护、故障排除训练和教学等功能。平台的研制解决了舰艇动力系统监控设备难以开展使用维护技能训练的问题，解决了舰艇动力系统监控设备无法进行故障排除训练的问题，解决了院校没有实装从而无法开展监控设备技能培训的问题。