黃 兵

(江蘇省船舶設(shè)計(jì)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(tái)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(jī)艙是船舶的心臟,船舶機(jī)艙內(nèi)各個(gè)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(jī)艙監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)AMS(Alarm and Monitoring System)。船舶機(jī)艙監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)AMS是現(xiàn)代船舶重要的系統(tǒng),是實(shí)現(xiàn)機(jī)艙自動(dòng)化以及船舶綜合自動(dòng)化必備的系統(tǒng)。機(jī)艙自動(dòng)化可以減少機(jī)艙工作人員;可以減輕機(jī)艙人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,改善工作條件;可以提高船舶的安全性以及船舶運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)性。作者在設(shè)計(jì) 2 500t起重船時(shí)按照機(jī)艙自動(dòng)化的有關(guān)要求與自動(dòng)化公司聯(lián)合設(shè)計(jì)了機(jī)艙監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)AMS。

1 2 500t起重船簡(jiǎn)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(jī)構(gòu),本船調(diào)遣航行區(qū)域?yàn)榻：蛢?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(guó)內(nèi)航行鋼質(zhì)海船建造規(guī)范》(2006)、《國(guó)內(nèi)航行海船法定檢驗(yàn)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(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》等現(xiàn)行規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)。本船機(jī)艙設(shè)4臺(tái)800kW作業(yè)發(fā)電機(jī),1臺(tái)135kW停泊發(fā)電機(jī),4臺(tái)風(fēng)機(jī),4臺(tái)壓載泵、1臺(tái)艙底泵、1臺(tái)艙底駁運(yùn)泵、1臺(tái)消防泵及其他設(shè)備。移相變壓器艙設(shè) 2臺(tái)風(fēng)機(jī),2臺(tái)燃油泵。制動(dòng)電阻艙設(shè)有 2臺(tái)風(fēng)機(jī)。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(jī),所有變頻電機(jī)由西門子變頻器驅(qū)動(dòng)。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(tái)及移船定位控制臺(tái),機(jī)艙監(jiān)控室設(shè)機(jī)艙監(jiān)控臺(tái)及主配電板,底艙設(shè)有變頻柜艙及制動(dòng)電阻艙。

2 機(jī)艙監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)構(gòu)成

本船機(jī)艙監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)用了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù),結(jié)構(gòu)采用分布式結(jié)構(gòu)。機(jī)艙監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)AMS主要采用服務(wù)器進(jìn)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(tái)AMS服務(wù)器可以互為備用,也可同時(shí)工作。2臺(tái)AMS服務(wù)器同時(shí)工作時(shí)可以顯示相同的監(jiān)測(cè)內(nèi)容也可以顯示不同的監(jiān)測(cè)內(nèi)容。本系統(tǒng)由底層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及上層計(jì)算機(jī)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(hào)數(shù)據(jù)采集箱及 2號(hào)數(shù)據(jù)采集箱布置在機(jī)艙內(nèi),3號(hào)數(shù)據(jù)采集箱布置在機(jī)艙監(jiān)控臺(tái)內(nèi)。3只數(shù)據(jù)采集箱及 2臺(tái)監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)AMS服務(wù)器通過底層網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)組成底層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。上層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè) 1臺(tái)操縱室工作站,7只延伸報(bào)警站。7只報(bào)警延伸站分別為輪機(jī)長(zhǎng)臥室延伸報(bào)警站、大管室延伸報(bào)警站、餐廳延伸報(bào)警站、會(huì)議室延伸報(bào)警站、二管室延伸報(bào)警站、三管延伸報(bào)警站、輪機(jī)長(zhǎng)會(huì)客廳延伸報(bào)警站。2臺(tái)機(jī)艙監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)AMS服務(wù)器及操縱室工作站以及 7只延伸報(bào)警站通過上層網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)構(gòu)成上層計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。2 500t起重船機(jī) 艙監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)框圖如圖 1所示。

圖1 2500t起重船機(jī)艙監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)框圖

3 機(jī)艙監(jiān)測(cè)報(bào)警內(nèi)容及其主要功能

3.1 機(jī)艙監(jiān)測(cè)報(bào)警內(nèi)容

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

主配電板內(nèi)的全自動(dòng)電站通過Modbus485總線與機(jī)艙監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)AMS連接將所有發(fā)電機(jī)的電壓、電流、功率、頻率等模擬量信號(hào)送入機(jī)艙監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)AMS記錄顯示,可以將發(fā)電機(jī)過載、絕緣降低以及主開關(guān)故障等開關(guān)量信號(hào)送入機(jī)艙監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)AMS記錄顯示;壓載艙液位檢測(cè)及閥門遙控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)通過Moolbus485總線與機(jī)艙監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)AMS連接將壓載艙液位檢測(cè)及閥門遙控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)送入機(jī)艙監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)AMS記錄顯示;機(jī)艙監(jiān)測(cè)報(bào)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(chǔ)存。

3.2 機(jī)艙監(jiān)測(cè)報(bào)警主要功能

3.2.1 報(bào)警功能

通過AMS服務(wù)器以多種形式顯示報(bào)警信息。

3.2.2 監(jiān)視功能

通過延伸報(bào)警板監(jiān)視所有監(jiān)測(cè)通道的狀態(tài);

通過操縱室計(jì)算機(jī)工作站監(jiān)視所有監(jiān)測(cè)通道的狀態(tài);

通過操縱室計(jì)算機(jī)工作站以圖形人機(jī)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(jì)算機(jī)工作站進(jìn)行壓載艙及其他燃油艙清水艙的液位遙測(cè)。

3.2.3 自檢功能

系統(tǒng)具有自檢功能,可以檢測(cè)系統(tǒng)的每一個(gè)模塊,如出現(xiàn)故障,自動(dòng)發(fā)出故障報(bào)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(gè)AMS服務(wù)器。

3.2.4 延伸報(bào)警功能

本船的輪機(jī)長(zhǎng)臥室、大管室、餐廳、會(huì)議室、二管室、三管室、輪機(jī)長(zhǎng)會(huì)客廳分別設(shè)有延伸報(bào)警板,該報(bào)警板可將機(jī)艙報(bào)警信息延伸;

延伸報(bào)警板具有輪機(jī)員呼叫功能。

3.2.5 機(jī)艙AM S服務(wù)器功能

通過列表形式顯示實(shí)時(shí)報(bào)警信息和歷史報(bào)警信息;

通過mimic顯示各個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和液位遙測(cè);向操縱室計(jì)算機(jī)工作站提供機(jī)艙AMS數(shù)據(jù); AMS服務(wù)器作為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)可以為機(jī)艙人員提供計(jì)算機(jī)服務(wù)。

3.2.6 報(bào)警記錄功能

通過打印機(jī)記錄報(bào)警信息,也可以打印歷史報(bào)警信息。

機(jī)艙監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)AMS服務(wù)器啟動(dòng)界面、實(shí)時(shí)報(bào)警界面、歷史報(bào)警界面如圖 2～圖 4所示。

圖2 啟動(dòng)界面

圖3 實(shí)時(shí)報(bào)警界面

圖4 歷史報(bào)警界面