艦艇動(dòng)力系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備維修訓(xùn)練平臺(tái)的研制

田 野，呂 運(yùn)，童大鵬

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艦艇動(dòng)力系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備維修訓(xùn)練平臺(tái)的研制

田 野，呂 運(yùn)，童大鵬

（海軍蚌埠士官學(xué)校機(jī)電系，安徽蚌埠 233012）

為了解決艦艇動(dòng)力系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備維修技術(shù)要求高，訓(xùn)練難度大的問(wèn)題，研制了基于模擬工作載體的艦艇動(dòng)力系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備維修訓(xùn)練平臺(tái)。通過(guò)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(shè)備和儀器，實(shí)現(xiàn)了艦艇動(dòng)力系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備的功能模擬和操作使用，能夠完成監(jiān)控設(shè)備的操作使用、維護(hù)維修的教學(xué)和訓(xùn)練。實(shí)踐證明，該平臺(tái)適用于部隊(duì)和院校，不僅能夠保證多組人員同時(shí)開(kāi)展監(jiān)控設(shè)備技能訓(xùn)練，同時(shí)避免了動(dòng)力系統(tǒng)實(shí)裝的缺乏造成的影響和技能訓(xùn)練對(duì)實(shí)裝造成的損壞。

動(dòng)力系統(tǒng) 監(jiān)控設(shè)備 維修訓(xùn)練

0 引言

隨著海軍裝備建設(shè)日新月異的發(fā)展，裝備信息化程度越來(lái)越高，監(jiān)測(cè)控制技術(shù)大量應(yīng)用于艦艇裝備。然而，根據(jù)部隊(duì)調(diào)研和教學(xué)反饋情況來(lái)看，士官的機(jī)電監(jiān)控設(shè)備使用、維護(hù)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(shè)備技術(shù)含量高，價(jià)格貴、易損壞，目前部隊(duì)缺乏訓(xùn)練器材和訓(xùn)練手段，導(dǎo)致相關(guān)的技能訓(xùn)練，特別是故障排除訓(xùn)練一直沒(méi)有有效的開(kāi)展。同時(shí)，由于監(jiān)控設(shè)備依賴(lài)實(shí)裝作為工作載體，而院校缺乏實(shí)裝，因此，監(jiān)控設(shè)備的實(shí)裝教學(xué)也很難達(dá)到實(shí)戰(zhàn)化效果。

本項(xiàng)目采用實(shí)裝元器件與模擬工作載體的方式，搭建艦艇動(dòng)力系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備維修訓(xùn)練平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)主戰(zhàn)艦艇動(dòng)力系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備的使用、維護(hù)、故障排除訓(xùn)練和教學(xué)等功能。本文主要討論該平臺(tái)的功能和組成以及關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方案。

1 系統(tǒng)功能及實(shí)現(xiàn)方案

艦艇動(dòng)力系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備維修訓(xùn)練平臺(tái)整合海軍主戰(zhàn)艦艇動(dòng)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(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換模塊等監(jiān)控設(shè)備相關(guān)的元器件，搭建油路、水路、氣路和電路等系統(tǒng)代替實(shí)裝作為工作載體，使其能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與傳輸、輸出顯示與控制等工作，并通過(guò)控制技術(shù)模擬故障的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)使用、維護(hù)和故障排除科目的訓(xùn)練功能。

平臺(tái)包括四個(gè)訓(xùn)練模塊和兩個(gè)臺(tái)位，如圖1所示，能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)控設(shè)備的操作使用和維護(hù)的技能訓(xùn)練，監(jiān)控設(shè)備的檢查和故障排除的技能訓(xùn)練，監(jiān)控設(shè)備的拆裝和更換的技能訓(xùn)練，監(jiān)控設(shè)備的技能訓(xùn)練考核的功能。

圖1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案框圖

2 關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案

2.1總體技術(shù)方案

根據(jù)艦艇動(dòng)力系統(tǒng)的性能參數(shù)和結(jié)構(gòu)形式，構(gòu)建淡水系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備維修訓(xùn)練模塊、滑油系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備維修訓(xùn)練模塊和壓縮空氣系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備維修訓(xùn)練模塊，將動(dòng)力系統(tǒng)主要監(jiān)控設(shè)備集成其中。模擬實(shí)際機(jī)艙的數(shù)據(jù)采集箱和信號(hào)處理模塊，將傳感器采集的信號(hào)進(jìn)行處理后傳至監(jiān)控臺(tái)。

監(jiān)控臺(tái)的設(shè)計(jì)以實(shí)裝監(jiān)控臺(tái)為標(biāo)準(zhǔn)，采用現(xiàn)場(chǎng)CAN總線(xiàn)和RS485通信協(xié)議，接收信號(hào)處理檢修訓(xùn)練模塊傳輸?shù)膮?shù)信息。在監(jiān)控臺(tái)管理微機(jī)中，采用船舶監(jiān)控專(zhuān)用組態(tài)軟件綜合處理信號(hào)，一方面在監(jiān)控臺(tái)進(jìn)行顯示、報(bào)警，另一方面，控制模塊通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)CAN總線(xiàn)發(fā)出控制信號(hào)到各個(gè)維修訓(xùn)練模塊的控制末端。檢測(cè)維修臺(tái)單獨(dú)設(shè)計(jì)，作為檢測(cè)傳感器和其他監(jiān)控設(shè)備的工作臺(tái)，配備必要的檢測(cè)工具、維修工具和備品備件。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)如圖2所示。

2.2淡水系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備維修訓(xùn)練模塊實(shí)現(xiàn)

淡水系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備維修訓(xùn)練模塊主要由水柜、管道、閥門(mén)、水泵、加熱器和相關(guān)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(jì)和水位傳感器，用于測(cè)量水位，并送到監(jiān)控系統(tǒng)中；在水柜右下側(cè)有水位監(jiān)視器，當(dāng)水位低于一定程度時(shí)，監(jiān)視器動(dòng)作，并送出報(bào)警信號(hào)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(dāng)水位下降時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)水位（控制）執(zhí)行器控制加水閥加水；水柜外側(cè)布置風(fēng)扇，對(duì)水柜進(jìn)行冷卻。水柜可以進(jìn)行水位傳感器、監(jiān)視器、執(zhí)行器的拆裝、檢測(cè)與更換技能訓(xùn)練，還可以設(shè)置水位傳感器、監(jiān)視器、執(zhí)行器故障，進(jìn)行水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)故障分析與排除。

為便于進(jìn)行分組訓(xùn)練，淡水管路系統(tǒng)按“總—分—總”結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，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(diào)壓閥外，每條歧管安裝各種傳感器（轉(zhuǎn)速、壓力、流量、溫度等）、監(jiān)視器（溫控開(kāi)關(guān)、壓力開(kāi)關(guān)、流控開(kāi)關(guān)等）、變送器（溫度、壓力、轉(zhuǎn)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(gè)齒輪，上面安裝轉(zhuǎn)速傳感器、轉(zhuǎn)速變送器，并在泵上安裝轉(zhuǎn)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(shè)置加熱器和溫度（控制）執(zhí)行器，在總管路上設(shè)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(shù)的監(jiān)測(cè)、自動(dòng)調(diào)節(jié)，可進(jìn)行轉(zhuǎn)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(cè)、更換與調(diào)整技能訓(xùn)練，還可設(shè)置這些元器件故障，進(jìn)行故障分析與排除。

圖2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)圖

圖3淡水系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備維修訓(xùn)練模塊

2.3滑油系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備維修訓(xùn)練模塊實(shí)現(xiàn)

滑油系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備維修訓(xùn)練模塊的設(shè)計(jì)與淡水系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備維修訓(xùn)練模塊類(lèi)似，如圖4所示。在油柜旁邊安裝一個(gè)日用滑油柜的液位計(jì)，并布置液位傳感器、液位監(jiān)視器?？裳菔净鸵何坏陀跇O限值時(shí)報(bào)警，可進(jìn)行液位計(jì)的維護(hù)保養(yǎng)，液位傳感器、監(jiān)視器的拆裝、檢測(cè)、更換與調(diào)整技能訓(xùn)練，還可以設(shè)置液位傳感器、監(jiān)視器故障，進(jìn)行分析與排除。

主管路上裝濾清器、電動(dòng)齒輪泵、調(diào)壓閥，通過(guò)壓力（控制）執(zhí)行器調(diào)節(jié)壓力；調(diào)壓后滑油分兩路，一路經(jīng)過(guò)加熱器，一路不經(jīng)過(guò)加熱器，通過(guò)溫度（控制）執(zhí)行器控制流過(guò)兩路的油量，調(diào)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(dòng)齒輪泵上安裝轉(zhuǎn)速（控制）執(zhí)行器。

該模塊可模擬艦艇滑油系統(tǒng)進(jìn)行壓力、溫度、流量參數(shù)的監(jiān)測(cè)、自動(dòng)調(diào)節(jié)，可進(jìn)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(cè)、更換與調(diào)整技能訓(xùn)練，還可設(shè)置這些元器件故障，進(jìn)行故障分析與排除訓(xùn)練。

2.4壓縮空氣系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備維修訓(xùn)練模塊實(shí)現(xiàn)

壓縮空氣系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備維修訓(xùn)練模塊由電動(dòng)空壓機(jī)、氣瓶、閥門(mén)、管道、加熱氣瓶及相關(guān)監(jiān)控設(shè)備組成，如圖5所示。

氣瓶上安裝壓力傳感器，通過(guò)執(zhí)行器控制電動(dòng)空壓機(jī)調(diào)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(gè)末端安裝一個(gè)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(kāi)關(guān)、溫度表各3個(gè)，安裝溫度（控制）執(zhí)行器一個(gè)，用于模擬高溫溫度變化時(shí)的溫度測(cè)量、報(bào)警、控制。

該模塊可模擬艦艇主機(jī)壓縮空氣系統(tǒng)高壓空氣的壓力、溫度等參數(shù)的監(jiān)測(cè)、自動(dòng)調(diào)節(jié)及氣閥控制系統(tǒng)操作，可分組進(jìn)行熱電偶溫度傳感器、變送器、溫控開(kāi)關(guān)、溫度表、壓力表、壓力傳感器、壓力變送器的拆裝、檢測(cè)、調(diào)整與更換，還可設(shè)置元器件故障，進(jìn)行故障分析與排除訓(xùn)練。

圖4 滑油系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備維修訓(xùn)練模塊

圖5 壓縮空氣系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備維修訓(xùn)練模塊

3 平臺(tái)應(yīng)用情況

經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明，艦艇動(dòng)力系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備維修訓(xùn)練平臺(tái)能夠同時(shí)容納5組受訓(xùn)人員開(kāi)展不同科目的訓(xùn)練，并且每人都能同時(shí)開(kāi)展訓(xùn)練。目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)的訓(xùn)練科目包括：操作使用類(lèi)，維護(hù)保養(yǎng)類(lèi)和綜合故障排除類(lèi)。訓(xùn)練科目基本涵蓋了艦船機(jī)電士官必須要掌握的監(jiān)控設(shè)備實(shí)作技能，訓(xùn)練效果顯著。

4 結(jié)論

艦艇動(dòng)力系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備維修訓(xùn)練平臺(tái)采用實(shí)裝元器件與模擬工作載體的方式，實(shí)現(xiàn)了艦艇動(dòng)力系統(tǒng)常用監(jiān)控設(shè)備的使用、維護(hù)、故障排除訓(xùn)練和教學(xué)等功能。平臺(tái)的研制解決了艦艇動(dòng)力系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備難以開(kāi)展使用維護(hù)技能訓(xùn)練的問(wèn)題，解決了艦艇動(dòng)力系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備無(wú)法進(jìn)行故障排除訓(xùn)練的問(wèn)題，解決了院校沒(méi)有實(shí)裝從而無(wú)法開(kāi)展監(jiān)控設(shè)備技能培訓(xùn)的問(wèn)題。

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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(dòng)力系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備維修訓(xùn)練。