船舶辅锅炉是船舶重要的辅助设备之一,为船舶运行提供必要的蒸汽和船员生活用水,安全操作辅锅炉是保证船舶正常营运的重要前提。由于船用辅锅炉设备特殊,在陆地上燃烧会造成高污染且成本较大,学员操作不熟练存在安全隐患。在以往的船员评估培训中,大多采用纯仿真软件代替实际培训过程。为保证良好的培训效果,设计一套能与实船辅锅炉系统一致的硬件在环仿真系统对保障船舶安全运营具有重要意义。船舶辅锅炉硬件在环仿真系统在锅炉操作培训上具有无可比拟的优势,课题以“广州船员评估中心建设工程部分研究内容”为依托,以Alfa Laval公司的Aalborg OC-TCi型燃油废气组合锅炉为研究对象,设计完成了船舶辅锅炉硬件在环仿真系统。课题对组合锅炉的蒸汽压力控制过程、水位控制过程、工质的流动过程、建模方法和仿真进行深入理论研究。将组合锅炉本体分为燃油部分和废气部分两部分,然后对这两部分进行更为详细的分区划分,在一定简化条件下建立了组合锅炉本体数学模型。利用Matlab/Simulink进行动态仿真,并在动态仿真中加入阶跃扰动信号分析其蒸汽压力、蒸汽温度、锅炉水位、燃油消耗等变化过程。本课题基于Visual Studio 2015平台,采用C#语言开发了辅锅炉系统实时计算仿真软件,仿真软件界面根据实际辅锅炉系统的工作原理进行设计。对信号采集板卡所需器件进行选型并采用EDA工具软件Altium Designer对32DIDO8AO信号采集板卡的以太网通信模块、数字量和模拟量处理模块进行电路设计,以集成开发环境Keil5为软件开发平台,充分利用ST官方标准库,采用C语言编写外设驱动程序和相应的应用程序。根据实际需求选用了高精度8通道模拟量信号采集板卡,为搭建稳定的辅锅炉硬件在环仿真系统提供了基础。搭建的硬件在环仿真系统能接收辅锅炉系统控制器或者控制柜传来的信号,可以代替实际锅炉点火燃烧运行,并通过信号采集板卡将模拟出来的蒸汽压力、水位信号送出到实际锅炉的仪表上显示,通过在炉膛安装火焰指示灯来模拟炉膛燃烧效果,使操作人员认为是真实的锅炉在燃烧运行。测试结果表明船舶辅锅炉硬件在环仿真系统实时性能及仿真精度良好,控制器能对仿真系统中锅炉水位和蒸汽压力进行很好的控制。本系统的成功应用展现了船舶辅锅炉硬件在环仿真系统在人员培训方面的优越性,为操作人员提供了真实、安全、高效的培训环境,并为控制器的开发、测试奠定基础,具有应用前景。