基于DMS-2012 型輪機模擬器的輪機工程專業教學研究

杜忠寶+朱世偉+任燕落+尚麗穎

摘 要：輪機模擬器是現代航海教育教學中的必備設施，把輪機模擬器投入到教學研究中，能夠讓學生可以身臨其境的感受到機艙工作人員在工作中遇到的實際問題。

關鍵詞：DMS-2012 型輪機模擬器 輪機工程 教學研究

現代科學技術發展越來越快，船舶自動化程度也隨之越來越高，就需要輪機員有著更高的技術水平和職業素養。輪機模擬器是現代航海教育教學中的必備設施，它是一種通過仿真硬件及計算機軟件相結合的方法，把現代船舶機艙的工作情況真實地再現在我們的眼前，并且可以進行各系統的操作、值班和故障檢查與排除等訓練的系統。該模擬器的特點是：操作靈活、教學直觀，使學生有一種現場感。所以說，輪機模擬器的教學作為輪機專業的一種實踐性教學手段有其特殊的含義。它能使學生身在實驗室，卻同樣能感受到作為一名機艙工作人員，在機艙備車及航行途中所應做的各種工作及面臨的一些問題，通過輪機模擬器的實訓可以提高學生上船的適應能力。

我院于2014年引進DMS-2012 型全任務輪機模擬器，該模擬器是參照《CCS鋼制海船建造與入級規范》的AUTO-0 標準設計，以大連船舶重工集團有限公司建造的30萬噸級超大型油輪為母型船，該船于2011年4月份正式交付中遠集團大連遠洋運輸公司使用，船名遠興湖。船體總長330米，寬60米，型寬27.2米，總載重296659噸，船舶時速15節。該輪在整體設計、動力裝置和建造工藝等方面均達到了國內領先、國際先進的水平。

1.模擬器的構成

大型動態模擬屏：含燃油系統、滑油系統、冷卻水系統、壓縮空氣系統、蒸汽系統等，可動態顯示設備運行狀態。輔助設備控制箱：含發電柴油機控制箱、滑油分油機控制箱、燃油分油機控制箱、空壓機控制箱、焚燒爐控制箱、鍋爐控制箱、生活污水處理控制箱等。機艙漫游、虛擬拆裝及投影系統：含機艙主要設備的三維模型，可投影輔助教學。從系統上分包括：主柴油機及其推進系統仿真、主機遙控系統仿真、壓縮空氣系統仿真、機艙污水系統仿真、壓載水系統仿真、中央冷卻水系統仿真、蒸汽系統仿真、燃油系統仿真、滑油系統仿真、分油機系統、電站系統仿真、集中監測系統仿真、主機工況監測系統仿真。從整個輪機模擬器空間上可劃分為：教師室、機艙控制室、機艙、學員練習室，學員上課及討論時使用簡報室，上機練習時使用學員練習室，學員進行訓練及實操評估時學員在控制室及機艙進行演練，所有的實操內容及流程由訓練教師在教練員室的電腦主機上做規劃，該系統提供機艙設備運行之音效以增加臨場感。

2.模擬器的功能

輪機模擬器為學生提供了一個非常真實的操作平臺，模擬器的所有設備，包括各種面板及儀表都與實際船舶上的設備無異，唯一的區別是模擬器上的狀態參數都是由電腦生成。模擬器模擬了機艙各設備在該初始條件下的各種動態參數，對應的各項參數如溫度、壓力、液位等程序變量都可以在監控畫面上顯示。模擬器可以模擬各種機艙常見故障，如：主推進動力裝置的故障分析及排除；發電柴油機的故障分析及排除；生活污水處理裝置的操作及故障排除；副鍋爐操作及故障排除；軸系及螺旋槳故障及排除；調距槳操作及故障排除；蒸汽透平貨油泵操作及故障排除等，并且允許教師設置各種模式下的故障，讓學生可以模擬各種實船故障練習，檢查判斷故障問題并完成后續的維修。模擬器還可以提供系統認知、系統操作、性能調整、應急處理等練習、可以大規模、高效率的進行各項培訓、教學。比如：發電柴油機的運行和管理；冷卻水系統的管理與水溫調節；燃油系統的管理和燃油粘度的自動調節；滑油系統的管理和滑油自清濾器的使用；主機備車；起動主機離港；主推進裝置的運行與管理；主機遙控系統的運行與管理；機艙集中監視與報警系統的組成與使用；油水分離器的操作管理及排放方法；機艙進水的應急處理等。

3.輪機模擬器的教學特征

輪機模擬器旨在訓練與操船時相同的結果，培養學生認識實操工況、預測險情和排除故障的能力，其特殊的教學模式使訓練后的學生在實船工作中能快速適應工作環境，實操能力和故障排除能力均有大幅度的提高。輪機模擬器教學主要有以下特點：

（1）訓練環境逼真，臨場感強，可有效地訓練學生的船舶機艙實操能力。

（2）采用計算機模擬，沒有實船的危險性，可隨意設置各種機電故障和再現機電故障，訓練學生分析、排除故障的能力，培養學生的創新能力。同時也鍛煉了學生的思維能力和解決問題能力。通過在模擬器上操作各種機電設備及應對各種故障現象，把課堂所學的理論知識和實踐操作結合起來，激發了學生的學習興趣，拓展了學生的知識面和運用綜合知識來解決實際問題的能力。

（3）利用模擬器可記錄和復制操作數據，用來作為研究和評價的數據資料，進行綜合分析、預測、判斷和決策。

（4）改變在實船狀態下機電設備操作時間的長久性，以短時的訓練達到相同的實習效果。

4.典型訓練模式

輪機模擬器可模擬特定的船舶場景進行訓練，主要有以下幾種典型訓練模式：

（1）船舶海上全速航行模式

通過教師控制臺可設定船舶處在海上全速航行模式，此時船舶主機在其額定轉速全速航行，船舶航速接近23節，控制臺上儀表和指示燈均按船舶全速航行工況顯示。這種模式可訓練學生在海模擬船舶在港口內部航行時的工作場景。港內航行水面狹窄，工況多變，可訓練學生在港內復雜工況下對船舶機電設備管理和控制能力。

（2）船舶塢修模式

這種模式模擬船舶在船塢內大修時的工作場景，此時船舶的電源不用船舶發電機而采用岸電供應，船舶主機處在停車狀態，船舶工況與航行時有很大的不同。

（3）故障訓練模式

教師在教師控制臺上設定船舶的故障工況，通過編輯船舶的故障表，在航行時實時地插入一些故障供學生判斷和排除。例如，在船舶全速航行時，模擬一個故障工況，使1號發電機在5分鐘后突然中斷供油，由于學生事先不知道教師所加入的故障，，5分鐘以后，控制臺會突然出現電站系統報警，1號發電機電壓降為零值并停車。學生在這種應急情況發生后，立即展開思考，分析故障原因，迅速作出故障排除決策，如立刻起動備用發電機組，恢復船舶供電，并向教師報告故障過程及排除方法。這些故障訓練模式對培養學生在船舶緊急工況下的應急處理能力特別有效，而且臨場感很強，有助于提高學生分析問題和解決問題的能力，同時極大地激發學生的學習興趣和主動性。

（4）校正訓練模式

輪機模擬器能記錄學生在控制臺上所做的每一個操作，并能以慢鏡頭方式重演學生的操作過程，這對事后分析和評價學生每一步操作的正誤有極大的價值。

5.模擬器教學

引入模擬器教學對輪機工程專業課程體系及教學內容產生了重大影響，將原來分散教學的專業知識統一成一個有機的整體，全面提高學生的總體認知能力和船舶輪機設備綜合操縱能力。通過教學方法的改革，將原來每門專業課的實驗教學內容分為兩部分，既保留實驗室中對船舶真實設備進行拆裝、測量等實驗環節，同時又在模擬器上進行系統驗證。專業課教師在理論教學過程中插入模擬器教學內容，定期地指導學生在模擬器上操作，使理論知識和實際操作有機結合。通過對學生的調查和實測評估，將模擬器訓練、傳統專業實驗和實船操作效果作了對比，對學生創新思維和創新能力的培養優于實船訓練。因為實船訓練有危險性，機艙大部分設備不能隨意操作，有些重大故障無法模擬，學生操作必須循規蹈矩。但是模擬器依靠計算機仿真，理論上學生的任何操作都不會發生機電設備的損壞。因此可以模擬各種故障工況，一旦發生故障，學生可結合書本知識查找故障原因，找出解決問題的辦法，這種教學模式既激發了學生的求知欲，又培養了創新能力。

（1）專業認知教育

通過對模擬器總成進行介紹和操作，使新生對本專業有一個初步的認識和了解，讓學生了解船舶自動化機艙的結構、設備和系統及相互之間的關系，了解輪機管理概念，明白輪機工作的任務，從而明確將來的學習目標并樹立牢固的專業理想。

（2）專業輔助教學

學生在學習專業課時，教師可以把模擬器講解和操作演示加入到教學過程中，實現對理論教學的輔助講解，提高學生對理論知識的理解和掌握程度。可開設的輔助教學理論課有《主推進動力裝置》、《船舶輔機》、《船舶管理》、《船舶電氣與自動化》等。

實踐證明，輪機模擬器多種教學訓練模式對專業教學改革產生了巨大的影響，提高了輪機工程專業的實踐教學效果，培養了學生的動手能力、應急處理能力和創新能力，激發了學生的學習興趣，使理論教學和實踐教學的結合更加緊密，大大縮短了學生畢業后在工作崗位上的適應期。endprint