田 野，呂 運，童大鵬

?

艦艇動力系統(tǒng)監(jiān)控設備維修訓練平臺的研制

田 野，呂 運，童大鵬

（海軍蚌埠士官學校機電系，安徽蚌埠 233012）

為了解決艦艇動力系統(tǒng)監(jiān)控設備維修技術要求高，訓練難度大的問題，研制了基于模擬工作載體的艦艇動力系統(tǒng)監(jiān)控設備維修訓練平臺。通過搭建油水管路和壓縮空氣管路模擬工作環(huán)境，安裝艦用監(jiān)控設備和儀器，實現了艦艇動力系統(tǒng)監(jiān)控設備的功能模擬和操作使用，能夠完成監(jiān)控設備的操作使用、維護維修的教學和訓練。實踐證明，該平臺適用于部隊和院校，不僅能夠保證多組人員同時開展監(jiān)控設備技能訓練，同時避免了動力系統(tǒng)實裝的缺乏造成的影響和技能訓練對實裝造成的損壞。

動力系統(tǒng) 監(jiān)控設備 維修訓練

0 引言

隨著海軍裝備建設日新月異的發(fā)展，裝備信息化程度越來越高，監(jiān)測控制技術大量應用于艦艇裝備。然而，根據部隊調研和教學反饋情況來看，士官的機電監(jiān)控設備使用、維護與維修技能普遍比較薄弱，成為其崗位任職能力的短板。由于監(jiān)控設備技術含量高，價格貴、易損壞，目前部隊缺乏訓練器材和訓練手段，導致相關的技能訓練，特別是故障排除訓練一直沒有有效的開展。同時，由于監(jiān)控設備依賴實裝作為工作載體，而院校缺乏實裝，因此，監(jiān)控設備的實裝教學也很難達到實戰(zhàn)化效果。

本項目采用實裝元器件與模擬工作載體的方式，搭建艦艇動力系統(tǒng)監(jiān)控設備維修訓練平臺，實現主戰(zhàn)艦艇動力系統(tǒng)監(jiān)控設備的使用、維護、故障排除訓練和教學等功能。本文主要討論該平臺的功能和組成以及關鍵技術的實現方案。

1 系統(tǒng)功能及實現方案

艦艇動力系統(tǒng)監(jiān)控設備維修訓練平臺整合海軍主戰(zhàn)艦艇動力系統(tǒng)的傳感器、監(jiān)視器、變送器、顯示儀表、執(zhí)行器、流通元件、數據采集轉換模塊等監(jiān)控設備相關的元器件，搭建油路、水路、氣路和電路等系統(tǒng)代替實裝作為工作載體，使其能夠進行數據采集、數據轉換與傳輸、輸出顯示與控制等工作，并通過控制技術模擬故障的發(fā)生，實現使用、維護和故障排除科目的訓練功能。

平臺包括四個訓練模塊和兩個臺位，如圖1所示，能夠實現監(jiān)控設備的操作使用和維護的技能訓練，監(jiān)控設備的檢查和故障排除的技能訓練，監(jiān)控設備的拆裝和更換的技能訓練，監(jiān)控設備的技能訓練考核的功能。

圖1 系統(tǒng)實現方案框圖

2 關鍵技術實現方案

2.1總體技術方案

根據艦艇動力系統(tǒng)的性能參數和結構形式，構建淡水系統(tǒng)監(jiān)控設備維修訓練模塊、滑油系統(tǒng)監(jiān)控設備維修訓練模塊和壓縮空氣系統(tǒng)監(jiān)控設備維修訓練模塊，將動力系統(tǒng)主要監(jiān)控設備集成其中。模擬實際機艙的數據采集箱和信號處理模塊，將傳感器采集的信號進行處理后傳至監(jiān)控臺。

監(jiān)控臺的設計以實裝監(jiān)控臺為標準，采用現場CAN總線和RS485通信協(xié)議，接收信號處理檢修訓練模塊傳輸的參數信息。在監(jiān)控臺管理微機中，采用船舶監(jiān)控專用組態(tài)軟件綜合處理信號，一方面在監(jiān)控臺進行顯示、報警，另一方面，控制模塊通過現場CAN總線發(fā)出控制信號到各個維修訓練模塊的控制末端。檢測維修臺單獨設計，作為檢測傳感器和其他監(jiān)控設備的工作臺，配備必要的檢測工具、維修工具和備品備件。系統(tǒng)總體設計如圖2所示。

2.2淡水系統(tǒng)監(jiān)控設備維修訓練模塊實現

淡水系統(tǒng)監(jiān)控設備維修訓練模塊主要由水柜、管道、閥門、水泵、加熱器和相關監(jiān)控元件組成循環(huán)管路，如圖3所示。

水柜中布置水位計和水位傳感器，用于測量水位，并送到監(jiān)控系統(tǒng)中；在水柜右下側有水位監(jiān)視器，當水位低于一定程度時，監(jiān)視器動作，并送出報警信號到監(jiān)控系統(tǒng)中；在水柜下端布置有放水閥，上端布置有加水閥，當水位下降時，監(jiān)控系統(tǒng)通過水位（控制）執(zhí)行器控制加水閥加水；水柜外側布置風扇，對水柜進行冷卻。水柜可以進行水位傳感器、監(jiān)視器、執(zhí)行器的拆裝、檢測與更換技能訓練，還可以設置水位傳感器、監(jiān)視器、執(zhí)行器故障，進行水位調節(jié)系統(tǒng)故障分析與排除。

為便于進行分組訓練，淡水管路系統(tǒng)按“總—分—總”結構設計，即出水管1根，中間分為5根，回水管合并為1根，主管路上除了必要的濾清器、變量泵、調壓閥外，每條歧管安裝各種傳感器（轉速、壓力、流量、溫度等）、監(jiān)視器（溫控開關、壓力開關、流控開關等）、變送器（溫度、壓力、轉速等）、一次顯示儀表（壓力表、溫度表等），在變量泵同軸布置5個齒輪，上面安裝轉速傳感器、轉速變送器，并在泵上安裝轉速（控制）執(zhí)行器。此外，為模擬水溫、水壓的變化，在其中一根歧管上設置加熱器和溫度（控制）執(zhí)行器，在總管路上設置壓力（控制）執(zhí)行器。

該模塊可模擬艦艇淡水系統(tǒng)的壓力、溫度、流量參數的監(jiān)測、自動調節(jié)，可進行轉速傳感器及其他流體傳感器、監(jiān)視器、變送器、執(zhí)行器、一次顯示儀表的拆裝、檢測、更換與調整技能訓練，還可設置這些元器件故障，進行故障分析與排除。

圖2 系統(tǒng)總體設計圖

圖3淡水系統(tǒng)監(jiān)控設備維修訓練模塊

2.3滑油系統(tǒng)監(jiān)控設備維修訓練模塊實現

滑油系統(tǒng)監(jiān)控設備維修訓練模塊的設計與淡水系統(tǒng)監(jiān)控設備維修訓練模塊類似，如圖4所示。在油柜旁邊安裝一個日用滑油柜的液位計，并布置液位傳感器、液位監(jiān)視器。可演示滑油液位低于極限值時報警，可進行液位計的維護保養(yǎng)，液位傳感器、監(jiān)視器的拆裝、檢測、更換與調整技能訓練，還可以設置液位傳感器、監(jiān)視器故障，進行分析與排除。

主管路上裝濾清器、電動齒輪泵、調壓閥，通過壓力（控制）執(zhí)行器調節(jié)壓力；調壓后滑油分兩路，一路經過加熱器，一路不經過加熱器，通過溫度（控制）執(zhí)行器控制流過兩路的油量，調節(jié)完畢后再合為1路；在管路上安裝傳感器、監(jiān)視器、變送器、一次顯示儀表，在電動齒輪泵上安裝轉速（控制）執(zhí)行器。

該模塊可模擬艦艇滑油系統(tǒng)進行壓力、溫度、流量參數的監(jiān)測、自動調節(jié)，可進行傳感器、監(jiān)視器、變送器、執(zhí)行器、一次顯示儀表的拆裝、檢測、更換與調整技能訓練，還可設置這些元器件故障，進行故障分析與排除訓練。

2.4壓縮空氣系統(tǒng)監(jiān)控設備維修訓練模塊實現

壓縮空氣系統(tǒng)監(jiān)控設備維修訓練模塊由電動空壓機、氣瓶、閥門、管道、加熱氣瓶及相關監(jiān)控設備組成，如圖5所示。

氣瓶上安裝壓力傳感器，通過執(zhí)行器控制電動空壓機調節(jié)氣瓶壓力；在氣路上安裝壓力表、壓力傳感器、壓力變送器；在氣路的一個末端安裝一個帶加熱器的氣瓶，氣瓶上安裝熱電偶溫度傳感器、熱電偶溫度變送器、溫度開關、溫度表各3個，安裝溫度（控制）執(zhí)行器一個，用于模擬高溫溫度變化時的溫度測量、報警、控制。

該模塊可模擬艦艇主機壓縮空氣系統(tǒng)高壓空氣的壓力、溫度等參數的監(jiān)測、自動調節(jié)及氣閥控制系統(tǒng)操作，可分組進行熱電偶溫度傳感器、變送器、溫控開關、溫度表、壓力表、壓力傳感器、壓力變送器的拆裝、檢測、調整與更換，還可設置元器件故障，進行故障分析與排除訓練。

圖4 滑油系統(tǒng)監(jiān)控設備維修訓練模塊

圖5 壓縮空氣系統(tǒng)監(jiān)控設備維修訓練模塊

3 平臺應用情況

經過實踐證明，艦艇動力系統(tǒng)監(jiān)控設備維修訓練平臺能夠同時容納5組受訓人員開展不同科目的訓練，并且每人都能同時開展訓練。目前已經開發(fā)的訓練科目包括：操作使用類，維護保養(yǎng)類和綜合故障排除類。訓練科目基本涵蓋了艦船機電士官必須要掌握的監(jiān)控設備實作技能，訓練效果顯著。

4 結論

艦艇動力系統(tǒng)監(jiān)控設備維修訓練平臺采用實裝元器件與模擬工作載體的方式，實現了艦艇動力系統(tǒng)常用監(jiān)控設備的使用、維護、故障排除訓練和教學等功能。平臺的研制解決了艦艇動力系統(tǒng)監(jiān)控設備難以開展使用維護技能訓練的問題，解決了艦艇動力系統(tǒng)監(jiān)控設備無法進行故障排除訓練的問題，解決了院校沒有實裝從而無法開展監(jiān)控設備技能培訓的問題。

參考文獻：

[1] 劉立軍. 熱工儀器儀表計量檢定及其自動化[J]. 中國科技縱橫, 2015, （6）：74-75.

[2] 孔祥通, 王春平, 孫書鷹等. 基于CAN總線的嵌入式監(jiān)控設備的設計[J]. 中國測試, 2013, 39（4）：85-87.

[3] 呂秀平, 閆英敏, 劉正春等. 某型裝備電氣模擬維修訓練平臺研究[J]. 計算機測量與控制, 2013, 21（9）：2486-2489.

[4] 張鵬. 機指系統(tǒng)交互式維修訓練平臺研究[J]. 濰坊工程職業(yè)學院學報, 2014, 27（6）：104-106.

[5] 張凱, 賈銘椿, 龔軍軍等. 輻射監(jiān)控系統(tǒng)訓練模擬器的開發(fā)[J]. 輻射防護通訊, 2009, 29（3）：37-40.

Development of Maintenance Training Platform for the Warship’s Power System Monitoring Equipment

Tian Ye, Lyu Yun, Tong Dapeng

(Mechanical and Electrical College, Naval Petty Officer School, Bengbu 233012, Anhui, China)

TP21/27

A

1003-4862（2016）10-0005-04

2016-04-12

田野（1980-），男，副教授，碩士。研究方向：動力系統(tǒng)監(jiān)控設備維修訓練。