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船舶辅锅炉仿真训练系统的开发与应用
| 论文题名： | 船舶辅锅炉仿真训练系统的开发与应用 |
| 关键词： | 船舶辅锅炉;仿真训练系统;轮机模拟器;燃烧控制 |
| 摘要： | 船舶辅锅炉是船舶动力装置中重要的辅助设备之一，它的主要作用是为全船提供加热的饱和蒸汽或者提供驱动设备的过热蒸汽，因此它是确保船舶安全航行和作业的重要设备。实践表明，船舶发生的重大事故中，有百分之八十以上的原因是由于人为因素造成的，船员因不熟悉辅锅炉的操作规程和故障排查流程，造成重大事故的事件时有发生，因此加强船员对辅锅炉的系统的操作和维护培训是确保船舶安全航行的重要保障。为此，国际海事组织在STCW78/95公约中明确提出轮机模拟器是海船轮机员培训的重要项目，这对船舶管理人员进行严格培训和考核是非常有效的。 在现有的轮机模拟器中，船舶辅锅炉系统仿真模型存在不同程度的简化，仅能满足基本操作训练的需求，无法进行更深入的故障排查和应急处理培训要求，此外，现有辅锅炉训练系统的自动评估还以人工评估为主，自动评估功能还有待于完善。因此开发一套能够满足现有评估大纲内容要求，具有自动评估功能的船舶辅锅炉仿真训练系统具有重要的现实意义。 本文以某大型集装箱船的辅锅炉为研究对象，根据辅锅炉的组成特点，采用模块化的建模方法，分别建立了辅锅炉本体、燃油系统、给水系统、蒸汽系统和燃烧控制单元的数学模型；利用C++程序语言编写了模型计算程序，并对模型进行了计算得出结果，仿真结果表明，模型能够正确反映实际设备或系统的变化规律，仿真误差小于5%，模型可以满足各种培训的要求。 为了满足培训需要，利用CAD绘制了辅锅炉本体、燃油系统、给水系统、蒸汽系统、控制箱以及电路控制图，利用VC++程序语言完成了操作界面的程序设计和编程，并将操作界面与仿真模型进行了数据关联和调试，仿真实验表明：界面友好，可以根据操作终端计算机分辨率自动调整界面的大小，可以在界面上实现各种操作、故障排查和应急操作，能够满足操作培训的要求。 为了满足物理真实感的要求，利用3Dsmax建立了锅炉本体和控制箱的三维模型，利用Unity3D虚拟现实开发引擎对三维模型进行渲染，开发了辅锅炉三维虚拟现实操作界面，仿真试验表明：虚拟现实界面可以实现漫游和操作，丰富了训练系统的操作环境。 针对现有锅炉训练系统自动评估功能的不足，深入研究了基于仿真系统状态和运行参数的试题结构和自动评估规则，研究出一套推理算法程序，根据《动力设备操作评估大纲》的要求，设计了锅炉操作典型的试题，通过试题自动评估结果验证了评估推理算法的正确性。 |
| 作者： | 葛栋梁 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 孙建波 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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