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船用分油机仿真训练系统的开发及应用
| 论文题名： | 船用分油机仿真训练系统的开发及应用 |
| 关键词： | 船舶分油机;数学建模;可视化仿真;轮机模拟器;自动评估算法;仿真系统 |
| 摘要： | 船舶分油机系统的主要作用是确保燃油和滑油的净化，同时在备车时兼顾滑油加热，因此它是保证船舶安全航行的重要系统之一。随着船舶燃、滑油净化设备的不断发展，ALFALAVAL新一代S系列无比重环型分油机已经广泛应用在实船上。轮机模拟器作为船员培训的技术方式已经比较成熟，但在当前国内外轮机模拟器仿真系统中，分油机及其控制单元均为传统类型，无法针对新型分油机系统的进行培训，同时不能根据培训需要进行不同类型分油机和控制单元的转换，此外，其管网模型和其他辅助设备模型过于简化，已经无法满足现代模拟器培训的需要。为解决上述问题，本文以某万箱集装箱船的分油机系统作为研究对象，研究并开发了ALFALAFALS型分油机仿真训练系统并将其成功应用到现有轮机模拟器仿真系统中。 首先，利用模块化建模方法分别建立了ALFALAFALS型燃油和滑油分油机数学模型、EPC50控制单元数学模型、燃油和滑油管网数学模型、齿轮泵数学模型、燃油和滑油加热器以及温度控制器数学模型；利用VC++编写了上述数学模型的计算程序，仿真计算表明：分油机各参数的稳态和动态变化数据能够正确反映实际系统的变化规律；EPC50的时序控制计算结果与实际系统功能一致；泵和管路模型能够正确反映出实际管路系统的压力和流量变化规律；加热器和温度控制器能够正确反映实际系统的温度变化规律和PID温度控制器规律。 其次，设计了与实船相似的分油机、EPC50控制单元、燃油和滑油管路、齿轮泵、温度控制器等可视化操作界面；利用VC++编写了操作界面的程序；完成了ALFALAFALS型分油机仿真训练系统的开发，仿真实验表明：可视化仿真界面与实际系统的操作界面功能完全相同；EPC50可视化操作界面能够完成与实际系统相同的操作、报警和显示；燃油和滑油管路可视化界面具有缩放功能，并能实现开关阀件、泵的启停、温度调节等功能，满足了操作训练和故障排查的需要。 此外，将开发的ALFALAFALS型分油机仿真训练系统以动态链接库的形式融入轮机模拟器仿真平台中，实现了不同类型分油机和控制单元的动态切换。 最后，为了实现分油机操作训练的自动评估，提出并实现了一种基于分油机系统仿真参数变化的自动评估算法，为了验证评估算法的正确性，根据《中华人民共和国海船船员适任考试与评估大纲》的要求，设计了典型的分油机试题并进行操作，操作结果验证了评估算法的正确性和可行性。 |
| 作者： | 黄鹏 |
| 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： | 2022 |
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