洪和平

摘要：近年來，為了深海油氣勘探和作業(yè)，船舶動力定位系統(tǒng)也日益廣泛地應(yīng)用在海洋工程船上。本文針對船舶動力定位系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、試驗和培訓進行分析和歸納，對海洋工程船舶及特種船舶具有參考價值。

關(guān)鍵詞：船舶動力定位系統(tǒng)；設(shè)計；安裝；試驗；培訓

The Design, Installation and Test of Marine Dynamic Positioning System

Hong Heping

( The Guangzhou Shipyard International Co., Ltd, Guangzhou 510382 )

Abstract: In order to detect and drill petrol oil and gas from deep sea, dynamic positioning system is used more and more widely in offshoreengineering ships. This paper analyzes and summarizes the design, installation, test and training of marine dynamic positioning system, which is the reference for the construction of offshore engineering ships and special ships.

Key words: Marine dynamic positioning system; Design; Installation; Test; Training

1 前言

開發(fā)和利用海洋油氣資源、擴大海洋油氣產(chǎn)量是我國能源發(fā)展的重要戰(zhàn)略舉措，也是國家賦予的政治任務(wù)。隨著陸上資源的逐步枯竭，向“海洋要油”成為世界各國主攻方向。我國海上油氣開發(fā)已有一定規(guī)模，年產(chǎn)3 000多萬噸油當量，但主要在局限于沿海大陸架區(qū)域（300米水深以內(nèi)）。隨著大陸架油氣資源的日益緊張、原油價格的攀升以及技術(shù)的不斷創(chuàng)新，海底油氣資源勘探、開發(fā)與利用正向深海區(qū)域發(fā)展，已成為近年來世界各大石油公司勘探的熱點。我國深水油氣資源仍處在勘探開發(fā)初期，僅對南海10%的海域進行過勘探。而周邊國家（如菲律賓、馬來西亞、越南與文萊等）卻每年從南海取走了約7 000萬噸海上油氣資源。按照我國油氣行業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃，我國三大油公司中海油、中石油和中石化均將油氣開發(fā)的戰(zhàn)略重點由近海轉(zhuǎn)向深海。隨著我國向深海進軍，錨式定位不再適用海上勘探和作業(yè)船舶, 而動力定位系統(tǒng)越來越廣泛地得到應(yīng)用。

船舶動力定位是一種不用錨系的定位方法。船舶動力定位系統(tǒng)一般由位置測量系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、推力系統(tǒng)三部分組成，能自動根據(jù)當時的環(huán)境（風浪流等）信息給出相應(yīng)的指令，控制螺旋槳和側(cè)推器，維持船舶原有狀態(tài)（船位和船艏向）不變；同時也可按照船長指令實現(xiàn)自動位移和轉(zhuǎn)向。現(xiàn)代動力定位系統(tǒng)的優(yōu)點是定位準確、迅速、操作方便，定位成本不隨水深增加而增加。因此，海洋工程船和特種船舶較多采用動力定位系統(tǒng)。

2 設(shè)計要求及設(shè)備安裝

2.1 設(shè)計要求

船舶動力定位對環(huán)境條件的要求，對于在無限作業(yè)海區(qū)作業(yè)的船舶，環(huán)境要求采用一套標準的北海環(huán)境狀態(tài)；對于在有限海區(qū)作業(yè)的船舶，選擇環(huán)境條件時，應(yīng)考慮船舶作業(yè)海域的主要環(huán)境狀態(tài)的長期分布。

各船級社的船舶動力定位附加標志基本上與IMO的設(shè)備分級相等效。目前，船舶動力定位系統(tǒng)在海洋工程船舶應(yīng)用較廣泛，海上平臺供應(yīng)船、電纜或管道鋪設(shè)船、半潛船、科學考察船等，其動力定位系統(tǒng)一般采用2級設(shè)備；而對于海上鉆井船而言，由于操作的安

大多數(shù)DP系統(tǒng)廠家為了保證系統(tǒng)的定位精度，都會向船廠積極推薦采用本系統(tǒng)所配套的信號傳感器。因此，船廠需要做特殊考慮和協(xié)調(diào)處理，才能達到系統(tǒng)優(yōu)化，不重復訂貨，保證定位精度的目標成果。為了使這些傳感器達到規(guī)定的精度要求，還必須注意傳感器的安裝要求：

1）電羅經(jīng)。安裝基座面要水平，首尾線應(yīng)與船的首尾線平行；

2）垂直面參照系統(tǒng)的運動傳感器。應(yīng)盡量安裝在船的搖擺中心，安裝基座面要水平，首尾線應(yīng)與船的首尾線平行，左右對稱布置;

3）DGPS天線。DGPS天線安裝位置應(yīng)無大的遮擋物；

4）風速、風向儀。安裝位置應(yīng)無大的遮擋物，安裝基座面要水平，首尾線應(yīng)與船的首尾線平行。2.2.3 DP控制臺布置安裝

動力定位系統(tǒng)所有的操控和顯示都在DP控制臺上進行，它是動力定位系統(tǒng)的核心，安裝時必須考慮其布置的合理性、操作和維修的方便性。

根據(jù)動力定位系統(tǒng)在正常航行時一般不用，在特種作業(yè)時才使用的工作特點，DP控制臺一般布置在駕駛室內(nèi)專設(shè)的動力定位操作區(qū)內(nèi)，該區(qū)域除布置DP控制臺外，還集中布置與動力定位系統(tǒng)有關(guān)的系統(tǒng)和設(shè)備，如動力定位系統(tǒng)分配電箱、DGPS接收機、水聲定位系統(tǒng)顯示器等，以便于在進行動力定位作業(yè)時，操作人員可以隨時掌握相關(guān)信息，及時處理產(chǎn)生的報警。

DP系統(tǒng)檢驗分為：建造檢驗，年度檢驗和產(chǎn)品檢驗三類。

3.1建造檢驗

新建船舶在申請DP系統(tǒng)的附加標志時，各個分系統(tǒng)需要接受檢驗的項目包括：

1） 相關(guān)設(shè)備的產(chǎn)品證書；

2） 設(shè)備及其布置情況；

3） 當系統(tǒng)有冗余度和獨立性要求時，對不同分系統(tǒng)的FMEA 的具體結(jié)論及其試驗驗證；

4） 在整個 DP系統(tǒng)試驗前，對所有傳感器、外圍設(shè)備和參照系統(tǒng)進行試驗，并通過模擬傳感器的故障來校核報警系統(tǒng)和邏輯轉(zhuǎn)換；

5） 對各個推進器的控制及其控制方式，報警系統(tǒng)和與控制計算機間的信號交換進行校核，試驗；

6） 電源控制裝置的試驗。

整個集成系統(tǒng)應(yīng)接受的檢驗項目為：

1） 在所有操作方式下，模擬各種不同的故障狀態(tài)，對轉(zhuǎn)換方式、備用系統(tǒng)和報警系統(tǒng)進行試驗；2） 在正常工作和故障狀態(tài)情況試驗手動越控功能；3） 整套自動系統(tǒng)應(yīng)在現(xiàn)場進行至少 6至 8小時的持久性試驗，對所發(fā)生的故障應(yīng)進行記錄和分析；

4） 在整個系統(tǒng)進行操作時，在規(guī)定的環(huán)境條件下至少進行 2小時的試驗，氣候條件應(yīng)達到使推力器上的平均載荷水平達到 50%或更高。當環(huán)境條件無法達到上述要求時，可推遲到在適當場合下作為一個特殊的試驗來進行。3.2年度檢驗

DP系統(tǒng)年度檢驗的常規(guī)檢查項目有以下幾項：

1） 與DP系統(tǒng)有關(guān)的發(fā)電機、推進系統(tǒng)等裝置在檢驗時應(yīng)按主船級的要求進行檢驗；

2） 確認 DP系統(tǒng)進行了正常的維護，并處于良好的狀態(tài)；

3） 換證檢驗時應(yīng)按前面所述的分系統(tǒng)5），6）和整個集成系統(tǒng)1）至3）項的要求進行試驗；

4） 當對動力定位系統(tǒng)的硬件或軟件進行了主要改變（系指增加位置參照系統(tǒng)、安裝更多或不同的推進器或增加不同的控制方式）時，應(yīng)根據(jù)具體情況進行檢驗使之符合相關(guān)船級社的要求。

3.3產(chǎn)品檢驗

動力定位系統(tǒng)（包括控制器和測量系統(tǒng)）應(yīng)按各船級社的規(guī)定進行產(chǎn)品檢驗，并獲得相應(yīng)的產(chǎn)品證書。其中，動力系統(tǒng)和推力器系統(tǒng)中的相關(guān)部件應(yīng)按主船級的要求獲得產(chǎn)品證書。

4） 至少180天跟船（帶DP系統(tǒng)）見習；

5） DP船上船長等出示學員合格證明。

如果DP操作員是在DP1的船進行船上實習，那么只能獲得受限的DP操作執(zhí)照。如果在DP2或DP3的船進行船上實習，則可獲得完整的DP操作執(zhí)照。

[1]周利, 王磊, 陳恒. 動力定位控制系統(tǒng)研究[J]. 船海工程,2008, 37(2): 86-91

[2]王欽若, 葉寶玉, 宋亞男. 船舶/平臺動力定位系統(tǒng)研究現(xiàn)狀與產(chǎn)學研進展. 中國自動化學會中南六?。▍^(qū)）2010年第28屆年會·論文集

[3]余培文, 陳輝, 劉芙蓉. 船舶動力定位系統(tǒng)控制技術(shù)的發(fā)展與展望[J]. 中國水運, 2009. 2.

[4]KONGSBERGK-Pos DP Product Description. 2006