基于原理分析排除某型平臺羅經奇異故障

鄭磊　韓旭　 王旭東

摘? ?要：平臺羅經系統是涉及多學科的綜合性高技術重要導航設備，擔負著為艦艇各系統提供航向、水平姿態及位置等信息的重要任務，高效排除平臺羅經故障以穩定提供信息對船舶安全航行及任務的完成至關重要，本文介紹了某型平臺羅經系統的奇異故障，基于原理進行故障診斷，同時結合實際維修經驗按照步驟分析判斷，給出了排除該奇異故障的方法。

關鍵詞：平臺羅經? 故障診斷? 加速度計

中圖分類號：TN761.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）07（a）-0089-02

艦船平臺羅經系統是涉及多學科的綜合性高技術重要導航設備，擔負著為艦艇上航海、導航系統、反潛系統、電子對抗及作戰指揮等系統提供航向、水平姿態及位置等信息的重要任務，一旦失效，將直接影響艦艇航行安全及其戰斗效能的發揮[1]，為了提高使用人員的操作技能和維修保養水平，滿足實裝需求，本文著重介紹一例實際使用過程中遇到的奇異故障排除過程及方法。

1? 故障現象

平臺羅經屬自主式導航設備，是艦船導航的重要手段，在某次試驗過程中平臺羅經航向穩定性能較好，但縱搖顯示有2°當調平鍵按下后，臺體迅速傾斜，最終碰止檔，系統轉3F告警，計算機切斷臺體部分電源。

2? 故障診斷

2.1 縱搖顯示有2°故障原因分析

平臺羅經系統運行航向穩定，基本說明其電源、控制電路，控制按鍵工作正常。但從縱搖顯示2°看，屬于異常故障現象，碼頭船體縱向最大傾角不會超過10'。出現這種異常故障現象，存在多種可能，主要有三種[2]：一是平臺羅經基座發生嚴重變形，導致水平姿態信息讀數發生變化。若是出現這種情況，需要上排或進塢修理，勘測船體的水平數據及變形情況，查明具體原因，制定具體修理方案。待船體修理完畢，依次測量和調整艦艇體水平基準平臺、主羅經水平和方位參數。二是平臺主羅經多極旋轉變壓器（以下簡稱“旋變”）引起讀數變化。若是旋變松動導致讀數不正確，啟動平臺羅經待航向穩定后，用象限儀測量基準平臺，調整旋變，使縱搖讀數與基準平臺讀數一致;若不是旋變松動導致讀數不正確，檢查與旋變相關的線路。在不通電情況下，檢查其線路通斷和絕緣是否符合要求。若符合要求，則說明旋變工作不正常，需要更換和調整;若不符合要求，則更換相關導線或其連接器件。三是加速度計工作不正常。正常情況下，加速度計工作可靠，極少出現工作不正常的現象。在具體檢修過程中，利用船體縱搖搖晃少，檢查加速度計零位。在碼頭水流平靜情況下，縱搖角誤差最大1'～2'，符合應急檢查加速度計零位的條件。一般情況下，在碼頭檢查、調整、更換加速度計或旋變是一種應急維修方法，精度不高，加速度計或旋變檢查與調整最好在陸地進行。

2.2 系統轉3F告警故障分析

當調平鍵按下，伺服回路投入正常后，系統工作在模擬調平狀態，即系統直接根據加速度計的量化輸出脈沖的大小進行模擬施矩，使臺體保持水平并且跟蹤艦艇的姿態運動。檢查后發現，只要在調平檔停留時間短，系統轉入導航狀態后，系統工作正常，說明加速度計表也沒有問題。根據檢查，系統只是不能模擬調平，問題就出在加速度計回路和轉換裝置電路。

3? 故障排除

3.1 縱搖顯示有2°故障排除過程

根據情況按步驟檢查平臺羅經電源、控制回路、控制按鍵，工作正常，與原來分析一致。專業技術人員檢查艇體沒有發生變形，用象限儀測量基準平臺和主儀器基座數據基本一致，說明主儀器基座沒有發生變形。在不通電情況下，拆卸主儀器蓋子與臺體連接的螺絲，取下蓋子（取下過程中注意拔出蓋子與臺體連接的插頭），松開北陀螺儀和東陀螺儀插座的螺絲，拔出插頭，接通電源，緩慢均勻來回轉動主儀器臺體內環至止檔，觀察縱搖發送箱的讀數。讀數均勻變化無跳動，止檔時的讀數大小一致，說明縱搖旋變工作性能正常。同樣緩慢均勻來回轉動主儀器外環，橫搖旋變工作性能正常。關閉電源后裝上陀螺儀插座，緊固螺絲后再接通電源，待陀螺儀加熱20min后，啟動平臺羅經至精校檔，接通電子機柜航向增大（或減少）開關，使臺體轉至0°、180°位置，記錄縱搖發送箱讀數，0°時讀數為-2°14'，180°時讀數為+2°16'，北加速度計工作不正常。同樣地，使臺體轉至90°、270°位置，90°時讀數為3'，270°時讀數為4'，讀數與基準平臺讀數一致，東加速度計工作正常。關閉電源，檢查北加速度計安裝支架，沒有發生變形，則說明北加速度計性能改變，需要更換北加速度計。更換后啟動平臺羅經至精校檔，0°、180°位置的縱搖讀數分別2'、3'，與基準平臺讀數一致，北加速度計零位正常。關閉電源，插好主儀器蓋子與臺體連接的插頭，裝上蓋子，擰緊固定螺絲[4]。

3.2 對加速度計零位檢查與調整

實際使用過程中，該型平臺羅經加速度計損壞概率很低，但是加速度計零位發生變化可能性很大，一般在0.2°以內。一般地，加速度計零位超過0.2°，需更換;加速度計零位少于等于0.2°，需調整。加速度計零位的變化必然導致水平姿態信息和航向變化，航向變化量是北加速度計零位變化數倍，隨著艦艇搖擺而航向不能穩定，無法向艦艇實時有效提供精確的航向和水平姿態信息，因此，加速度計零位變化要引起高度重視，徹底消除加速度計零位誤差，所以要對加速度計零位檢查與調整[4]。如圖1所示。

加速度計外結構如圖1：正面有3個螺孔，用于固定加速度計，分別為1號螺孔、2號螺孔、3號螺孔，靠接線座為1號螺孔，側面有兩個定位面。北加速度計安裝在東陀螺儀旁，敏感北陀螺儀主軸方向的加速度，在0°、180°位置可以檢查北加速度計零位;東加速度計安裝在北陀螺儀旁，敏感東陀螺儀主軸方向的加速度，在90°、270°位置可以檢查東加速度計零位。打開主儀器蓋子，正常啟動平臺羅經至精校檔，接通電子機柜航向增大（或減少）開關，使臺體轉至0°、180°位置，記錄縱搖發送箱讀數。若前次讀數比后次讀數大，需在北加速度計3號螺孔位置加墊片，反之，在1號螺孔位置加墊片，2號螺孔位置墊片是3號或1號螺孔位置墊片的1/2。使臺體轉至90°、270°位置，記錄縱搖發送箱讀數，若前次讀數比后次讀大，需在東加速度計1號螺孔位置加墊片，反之，在3號螺孔位置加墊片，2號螺孔位置墊片是1號或3號螺孔位置墊片1/2。實際經驗：0.01mm墊片可以改變加速度零位40''，墊片為紫銅片，紫銅片的量是兩次縱搖讀數的差的1/2，墊片大小與加速度計固定面一致，墊片的孔用沖子沖鑿。平臺羅經停機15min后，緩慢轉動臺體至適當位置，拆卸緊固加速度計螺絲，墊上估算墊片，擰緊螺絲。緊固前，必須把加速度計定位面緊貼支架。扶正臺體，啟動平臺羅經，再次檢查加速度零位，直至加速度計零位正確為止。停機關閉電源，裝好主儀器蓋子。

3.3 對加速度計零位檢查與調整

為了能在調平檔檢查加速度計量化后的輸出脈沖，要對系統進行假啟動，即不啟動陀螺儀的情況下，讓系統能按照正常的步驟往下執行。首先拔出兩塊陀螺電源板PS–ST、PS–CP，把伺服回路公用板SL–CC上的電阻R43脫開，使伺服回路報警不起作用，為保護陀螺力矩器，還要脫開DA-PW板插座后到陀螺力矩器的三路信號線，并焊上10Ω的電阻，模擬陀螺力矩器。具體位置是DA-PW板的8、9腳，15、16腳，23、24腳。用過渡板接觸邏輯控制板DA–LC。正常開機，等加速度計閉路后，在DA–LC上用示波器測量加速度計的量化脈沖。發現加速度計脈沖正常，輕輕擺動臺體時，脈沖的寬度也跟著變化。同時測量加速度計調寬脈沖和m600Hz參考信號發現，兩路信號的相位相差很大。如圖2所示。

正常的相位關系應在圖中虛線1所在的位置，m600Hz的作用就是判斷加速度計脈沖的極性變化。當擺動臺體縱搖或橫搖到最大時，加速度計調寬脈沖波形始終不能達到虛線2所指的位置，也就是說DA–PW板輸出的電流不能反向，所以臺體往一邊傾斜，最終碰止檔。m600Hz參考信號直接從時序板來，檢查沒有發現問題，只能是加速度計調寬脈沖相移大引起的。繼續檢查發現是加速度計公用板上m10參考信號經過光耦后相移過大，更換光耦后調平工作正常。

4? 結語

平臺羅經結構復雜[4]，且涉及多學科知識，維護使用人員只有經過專門培訓才能勝任故障定位、排除以及裝備等日常維護工作。總之，在實際使用過程中，平臺羅經的可能發生很多常見或奇異故障，如各類告警，臺體傾斜等現象，只要我們按照羅經系統和各子系統的原理和結構，對故障仔細診斷，逐步排查，定會排除故障，保證系統正常工作。

參考文獻

[1] 張炎華，王立瑞.慣性導航技術的新進展及發展趨勢[J]. 中國造船，2018（83）：134-136.

[2] 尹偉偉.軍用平臺羅經裝備綜合測試系統[D].華中科技大學，2006.

[3] 許曉.某型慣性導航系統故障診斷與排除[A].第六屆中國造船工程學會修船技術委員會電子設備維修保障技術學術會議論文集[C].2007.

[4] 董海鵬.平臺羅經系統控制原理及微機故障診斷技術研究[D].哈爾濱工程大學，2010.