基于原理分析排除某型平台罗经奇异故障

郑磊　韩旭　 王旭东

摘   要：平台罗经系统是涉及多学科的综合性高技术重要导航设备，担负着为舰艇各系统提供航向、水平姿态及位置等信息的重要任务，高效排除平台罗经故障以稳定提供信息对船舶安全航行及任务的完成至关重要，本文介绍了某型平台罗经系统的奇异故障，基于原理进行故障诊断，同时结合实际维修经验按照步骤分析判断，给出了排除该奇异故障的方法。

关键词：平台罗经  故障诊断  加速度计

中图分类号：TN761.2                                文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）07（a）-0089-02

舰船平台罗经系统是涉及多学科的综合性高技术重要导航设备，担负着为舰艇上航海、导航系统、反潜系统、电子对抗及作战指挥等系统提供航向、水平姿态及位置等信息的重要任务，一旦失效，将直接影响舰艇航行安全及其战斗效能的发挥[1]，为了提高使用人员的操作技能和维修保养水平，满足实装需求，本文着重介绍一例实际使用过程中遇到的奇异故障排除过程及方法。

1  故障现象

平台罗经属自主式导航设备，是舰船导航的重要手段，在某次试验过程中平台罗经航向稳定性能较好，但纵摇显示有2°当调平键按下后，台体迅速倾斜，最终碰止档，系统转3F告警，计算机切断台体部分电源。

2  故障诊断

2.1 纵摇显示有2°故障原因分析

平台罗经系统运行航向稳定，基本说明其电源、控制电路，控制按键工作正常。但从纵摇显示2°看，属于异常故障现象，码头船体纵向最大倾角不会超过10'。出现这种异常故障现象，存在多种可能，主要有三种[2]：一是平台罗经基座发生严重变形，导致水平姿态信息读数发生变化。若是出现这种情况，需要上排或进坞修理，勘测船体的水平数据及变形情况，查明具体原因，制定具体修理方案。待船体修理完毕，依次测量和调整舰艇体水平基准平台、主罗经水平和方位参数。二是平台主罗经多极旋转变压器（以下简称“旋变”）引起读数变化。若是旋变松动导致读数不正确，启动平台罗经待航向稳定后，用象限仪测量基准平台，调整旋变，使纵摇读数与基准平台读数一致;若不是旋变松动导致读数不正确，检查与旋变相关的线路。在不通电情况下，检查其线路通断和绝缘是否符合要求。若符合要求，则说明旋变工作不正常，需要更换和调整;若不符合要求，则更换相关导线或其连接器件。三是加速度计工作不正常。正常情况下，加速度计工作可靠，极少出现工作不正常的现象。在具体检修过程中，利用船体纵摇摇晃少，检查加速度计零位。在码头水流平静情况下，纵摇角误差最大1'～2'，符合应急检查加速度计零位的条件。一般情况下，在码头检查、调整、更换加速度计或旋变是一种应急维修方法，精度不高，加速度计或旋变检查与调整最好在陆地进行。

2.2 系统转3F告警故障分析

当调平键按下，伺服回路投入正常后，系统工作在模拟调平状态，即系统直接根据加速度计的量化输出脉冲的大小进行模拟施矩，使台体保持水平并且跟踪舰艇的姿态运动。检查后发现，只要在调平档停留时间短，系统转入导航状态后，系统工作正常，说明加速度计表也没有问题。根据检查，系统只是不能模拟调平，问题就出在加速度计回路和转换装置电路。

3  故障排除

3.1 纵摇显示有2°故障排除过程

根据情况按步骤检查平台罗经电源、控制回路、控制按键，工作正常，与原来分析一致。专业技术人员检查艇体没有发生变形，用象限仪测量基准平台和主仪器基座数据基本一致，说明主仪器基座没有发生变形。在不通电情况下，拆卸主仪器盖子与台体连接的螺丝，取下盖子（取下过程中注意拔出盖子与台体连接的插头），松开北陀螺仪和东陀螺仪插座的螺丝，拔出插头，接通电源，缓慢均匀来回转动主仪器台体内环至止档，观察纵摇发送箱的读数。读数均匀变化无跳动，止档时的读数大小一致，说明纵摇旋变工作性能正常。同样缓慢均匀来回转动主仪器外环，横摇旋变工作性能正常。关闭电源后装上陀螺仪插座，紧固螺丝后再接通电源，待陀螺仪加热20min后，启动平台罗经至精校档，接通电子机柜航向增大（或减少）开关，使台体转至0°、180°位置，记录纵摇发送箱读数，0°时读数为-2°14'，180°时读数为+2°16'，北加速度计工作不正常。同样地，使台体转至90°、270°位置，90°时读数为3'，270°时读数为4'，读数与基准平台读数一致，东加速度计工作正常。关闭电源，检查北加速度计安装支架，没有发生变形，则说明北加速度计性能改变，需要更换北加速度计。更换后启动平台罗经至精校档，0°、180°位置的纵摇读数分别2'、3'，与基准平台读数一致，北加速度计零位正常。关闭电源，插好主仪器盖子与台体连接的插头，装上盖子，拧紧固定螺丝[4]。

3.2 对加速度計零位检查与调整

实际使用过程中，该型平台罗经加速度计损坏概率很低，但是加速度计零位发生变化可能性很大，一般在0.2°以内。一般地，加速度计零位超过0.2°，需更换;加速度计零位少于等于0.2°，需调整。加速度计零位的变化必然导致水平姿态信息和航向变化，航向变化量是北加速度计零位变化数倍，随着舰艇摇摆而航向不能稳定，无法向舰艇实时有效提供精确的航向和水平姿态信息，因此，加速度计零位变化要引起高度重视，彻底消除加速度计零位误差，所以要对加速度计零位检查与调整[4]。如图1所示。

加速度计外结构如图1：正面有3个螺孔，用于固定加速度计，分别为1号螺孔、2号螺孔、3号螺孔，靠接线座为1号螺孔，侧面有两个定位面。北加速度计安装在东陀螺仪旁，敏感北陀螺仪主轴方向的加速度，在0°、180°位置可以检查北加速度计零位;东加速度计安装在北陀螺仪旁，敏感东陀螺仪主轴方向的加速度，在90°、270°位置可以检查东加速度计零位。打开主仪器盖子，正常启动平台罗经至精校档，接通电子机柜航向增大（或减少）开关，使台体转至0°、180°位置，记录纵摇发送箱读数。若前次读数比后次读数大，需在北加速度计3号螺孔位置加垫片，反之，在1号螺孔位置加垫片，2号螺孔位置垫片是3号或1号螺孔位置垫片的1/2。使台体转至90°、270°位置，记录纵摇发送箱读数，若前次读数比后次读大，需在东加速度计1号螺孔位置加垫片，反之，在3号螺孔位置加垫片，2号螺孔位置垫片是1号或3号螺孔位置垫片1/2。实际经验：0.01mm垫片可以改变加速度零位40''，垫片为紫铜片，紫铜片的量是两次纵摇读数的差的1/2，垫片大小与加速度计固定面一致，垫片的孔用冲子冲凿。平台罗经停机15min后，缓慢转动台体至适当位置，拆卸紧固加速度计螺丝，垫上估算垫片，拧紧螺丝。紧固前，必须把加速度计定位面紧贴支架。扶正台体，启动平台罗经，再次检查加速度零位，直至加速度计零位正确为止。停机关闭电源，装好主仪器盖子。

3.3 对加速度计零位检查与调整

为了能在调平档检查加速度计量化后的输出脉冲，要对系统进行假启动，即不启动陀螺仪的情况下，让系统能按照正常的步骤往下执行。首先拔出两块陀螺电源板PS–ST、PS–CP，把伺服回路公用板SL–CC上的电阻R43脱开，使伺服回路报警不起作用，为保护陀螺力矩器，还要脱开DA-PW板插座后到陀螺力矩器的三路信号线，并焊上10Ω的电阻，模拟陀螺力矩器。具体位置是DA-PW板的8、9脚，15、16脚，23、24脚。用过渡板接触逻辑控制板DA–LC。正常开机，等加速度计闭路后，在DA–LC上用示波器测量加速度计的量化脉冲。发现加速度计脉冲正常，轻轻摆动台体时，脉冲的宽度也跟着变化。同时测量加速度计调宽脉冲和m600Hz参考信号发现，两路信号的相位相差很大。如图2所示。

正常的相位关系应在图中虚线1所在的位置，m600Hz的作用就是判断加速度计脉冲的极性变化。当摆动台体纵摇或横摇到最大时，加速度计调宽脉冲波形始终不能达到虚线2所指的位置，也就是说DA–PW板输出的电流不能反向，所以台体往一边倾斜，最终碰止档。m600Hz参考信号直接从时序板来，检查没有发现问题，只能是加速度计调宽脉冲相移大引起的。继续检查发现是加速度计公用板上m10参考信号经过光耦后相移过大，更换光耦后调平工作正常。

4  結语

平台罗经结构复杂[4]，且涉及多学科知识，维护使用人员只有经过专门培训才能胜任故障定位、排除以及装备等日常维护工作。总之，在实际使用过程中，平台罗经的可能发生很多常见或奇异故障，如各类告警，台体倾斜等现象，只要我们按照罗经系统和各子系统的原理和结构，对故障仔细诊断，逐步排查，定会排除故障，保证系统正常工作。

参考文献

[1] 张炎华，王立瑞.惯性导航技术的新进展及发展趋势[J]. 中国造船，2018（83）：134-136.

[2] 尹伟伟.军用平台罗经装备综合测试系统[D].华中科技大学，2006.

[3] 许晓.某型惯性导航系统故障诊断与排除[A].第六届中国造船工程学会修船技术委员会电子设备维修保障技术学术会议论文集[C].2007.

[4] 董海鹏.平台罗经系统控制原理及微机故障诊断技术研究[D].哈尔滨工程大学，2010.