黃 兵

(江蘇省船舶設(shè)計研究所有限公司,江蘇鎮(zhèn)江 212003)

0 引言

起重船主要用于港口船舶裝卸,港口建設(shè)水工作業(yè),船舶及石油平臺建造,建橋工程,水下救撈,海洋工程及離岸工程大型構(gòu)件物的起重吊裝作業(yè)等。船舶機艙是船舶的心臟,船舶機艙內(nèi)各個系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定工作是起重船正常作業(yè)的必要條件,為了使起重船可靠安全作業(yè),起重船應(yīng)設(shè)船舶機艙監(jiān)測報警系統(tǒng)AMS(Alarm and Monitoring System)。船舶機艙監(jiān)測報警系統(tǒng)AMS是現(xiàn)代船舶重要的系統(tǒng),是實現(xiàn)機艙自動化以及船舶綜合自動化必備的系統(tǒng)。機艙自動化可以減少機艙工作人員;可以減輕機艙人員的勞動強度,改善工作條件;可以提高船舶的安全性以及船舶運營經(jīng)濟性。作者在設(shè)計 2 500t起重船時按照機艙自動化的有關(guān)要求與自動化公司聯(lián)合設(shè)計了機艙監(jiān)測報警系統(tǒng)AMS。

1 2 500t起重船簡介

2 500t起重船為鋼質(zhì)、非自航、非旋轉(zhuǎn)、可變幅起重船,在船首設(shè)有起吊能力為 2 500t的單臂架桁架式起重機構(gòu),本船調(diào)遣航行區(qū)域為近海和內(nèi)河航區(qū),起吊作業(yè)為遮蔽海域、內(nèi)河和港口水域。2 500t起重船為單臂架起重船,該船按《國內(nèi)航行鋼質(zhì)海船建造規(guī)范》(2006)、《國內(nèi)航行海船法定檢驗技術(shù)規(guī)則》(2004)及《船舶與海上設(shè)施起重設(shè)備規(guī)范》(2007)以及《起重機設(shè)計規(guī)范》等現(xiàn)行規(guī)范進行設(shè)計。本船機艙設(shè)4臺800kW作業(yè)發(fā)電機,1臺135kW停泊發(fā)電機,4臺風機,4臺壓載泵、1臺艙底泵、1臺艙底駁運泵、1臺消防泵及其他設(shè)備。移相變壓器艙設(shè) 2臺風機,2臺燃油泵。制動電阻艙設(shè)有 2臺風機。本船的主起升絞車、變幅絞車、定位絞車、系泊絞車、索具絞車均配西門子變頻電機,所有變頻電機由西門子變頻器驅(qū)動。本船的起重變頻調(diào)速控制系統(tǒng)采用西門子 S7-400系列可編程序控制器構(gòu)建,操縱室設(shè)起重控制臺及移船定位控制臺,機艙監(jiān)控室設(shè)機艙監(jiān)控臺及主配電板,底艙設(shè)有變頻柜艙及制動電阻艙。

2 機艙監(jiān)測報警系統(tǒng)構(gòu)成

本船機艙監(jiān)測報警系統(tǒng)應(yīng)用了計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及現(xiàn)場總線技術(shù),結(jié)構(gòu)采用分布式結(jié)構(gòu)。機艙監(jiān)測報警系統(tǒng)AMS主要采用服務(wù)器進行操作,服務(wù)器基于以太網(wǎng)通過冗余以太網(wǎng)相互連接在一起。2臺AMS服務(wù)器可以互為備用,也可同時工作。2臺AMS服務(wù)器同時工作時可以顯示相同的監(jiān)測內(nèi)容也可以顯示不同的監(jiān)測內(nèi)容。本系統(tǒng)由底層計算機網(wǎng)絡(luò)及上層計算機網(wǎng)絡(luò)組成。底層網(wǎng)絡(luò)設(shè) 3只數(shù)據(jù)采集箱,其中 1號數(shù)據(jù)采集箱及 2號數(shù)據(jù)采集箱布置在機艙內(nèi),3號數(shù)據(jù)采集箱布置在機艙監(jiān)控臺內(nèi)。3只數(shù)據(jù)采集箱及 2臺監(jiān)測報警系統(tǒng)AMS服務(wù)器通過底層網(wǎng)絡(luò)交換機組成底層計算機網(wǎng)絡(luò)。上層計算機網(wǎng)絡(luò)設(shè) 1臺操縱室工作站,7只延伸報警站。7只報警延伸站分別為輪機長臥室延伸報警站、大管室延伸報警站、餐廳延伸報警站、會議室延伸報警站、二管室延伸報警站、三管延伸報警站、輪機長會客廳延伸報警站。2臺機艙監(jiān)測報警系統(tǒng)AMS服務(wù)器及操縱室工作站以及 7只延伸報警站通過上層網(wǎng)絡(luò)交換機構(gòu)成上層計算機網(wǎng)絡(luò)。2 500t起重船機 艙監(jiān)測報警系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)框圖如圖 1所示。

圖1 2500t起重船機艙監(jiān)測報警系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)框圖

3 機艙監(jiān)測報警內(nèi)容及其主要功能

3.1 機艙監(jiān)測報警內(nèi)容

本船的機艙監(jiān)測報警按機艙自動化的有關(guān)章節(jié)要求設(shè)計,全船開關(guān)量及模擬量近 200個。機艙 1號數(shù)據(jù)采集箱主要采集 1號作業(yè)發(fā)電機組和2號作業(yè)發(fā)電機組的數(shù)據(jù)以及機組附近的燃油艙、清水艙液位;機艙2號數(shù)據(jù)采集箱主要采集 3號作業(yè)發(fā)電機組、4號作業(yè)發(fā)電機組的數(shù)據(jù)和停泊發(fā)電機組以及機組附近的燃油艙、清水艙液位;機艙3號數(shù)據(jù)采集箱主要采集機艙其他輔機的一些數(shù)據(jù)及變頻柜艙的溫度、柴油機的排氣溫度以及若干艙底水高位報警信息。

主配電板內(nèi)的全自動電站通過Modbus485總線與機艙監(jiān)測報警系統(tǒng)AMS連接將所有發(fā)電機的電壓、電流、功率、頻率等模擬量信號送入機艙監(jiān)測報警系統(tǒng)AMS記錄顯示,可以將發(fā)電機過載、絕緣降低以及主開關(guān)故障等開關(guān)量信號送入機艙監(jiān)測報警系統(tǒng)AMS記錄顯示;壓載艙液位檢測及閥門遙控系統(tǒng)計算機通過Moolbus485總線與機艙監(jiān)測報警系統(tǒng)AMS連接將壓載艙液位檢測及閥門遙控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)送入機艙監(jiān)測報警系統(tǒng)AMS記錄顯示;機艙監(jiān)測報警系統(tǒng)AMS服務(wù)器通過Moolbus485總線可將重要數(shù)據(jù)送航海數(shù)據(jù)記錄儀VDR記錄儲存。

3.2 機艙監(jiān)測報警主要功能

3.2.1 報警功能

通過AMS服務(wù)器以多種形式顯示報警信息。

3.2.2 監(jiān)視功能

通過延伸報警板監(jiān)視所有監(jiān)測通道的狀態(tài);

通過操縱室計算機工作站監(jiān)視所有監(jiān)測通道的狀態(tài);

通過操縱室計算機工作站以圖形人機界面形式顯示船舶四角吃水狀態(tài);

通過AMS服務(wù)器和操縱室計算機工作站進行壓載艙及其他燃油艙清水艙的液位遙測。

3.2.3 自檢功能

系統(tǒng)具有自檢功能,可以檢測系統(tǒng)的每一個模塊,如出現(xiàn)故障,自動發(fā)出故障報警;如果AMS服務(wù)器發(fā)生故障,系統(tǒng)可切換到冗余備用的另一個AMS服務(wù)器。

3.2.4 延伸報警功能

本船的輪機長臥室、大管室、餐廳、會議室、二管室、三管室、輪機長會客廳分別設(shè)有延伸報警板,該報警板可將機艙報警信息延伸;

延伸報警板具有輪機員呼叫功能。

3.2.5 機艙AM S服務(wù)器功能

通過列表形式顯示實時報警信息和歷史報警信息;

通過mimic顯示各個系統(tǒng)運行狀態(tài)和液位遙測;向操縱室計算機工作站提供機艙AMS數(shù)據(jù); AMS服務(wù)器作為標準計算機可以為機艙人員提供計算機服務(wù)。

3.2.6 報警記錄功能

通過打印機記錄報警信息,也可以打印歷史報警信息。

機艙監(jiān)測報警系統(tǒng)AMS服務(wù)器啟動界面、實時報警界面、歷史報警界面如圖 2～圖 4所示。

圖2 啟動界面

圖3 實時報警界面

圖4 歷史報警界面