船舶動力定位系統設計及150安裝試驗

洪和平

摘要：近年來，為了深海油氣勘探和作業，船舶動力定位系統也日益廣泛地應用在海洋工程船上。本文針對船舶動力定位系統的設計、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。

關鍵詞：船舶動力定位系統；設計；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

開發和利用海洋油氣資源、擴大海洋油氣產量是我國能源發展的重要戰略舉措，也是國家賦予的政治任務。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。我國海上油氣開發已有一定規模，年產3 000多萬噸油當量，但主要在局限于沿海大陸架區域（300米水深以內）。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的不斷創新，海底油氣資源勘探、開發與利用正向深海區域發展，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“十二五”發展規劃，我國三大油公司中海油、中石油和中石化均將油氣開發的戰略重點由近海轉向深海。隨著我國向深海進軍，錨式定位不再適用海上勘探和作業船舶, 而動力定位系統越來越廣泛地得到應用。

船舶動力定位是一種不用錨系的定位方法。船舶動力定位系統一般由位置測量系統、控制系統、推力系統三部分組成，能自動根據當時的環境（風浪流等）信息給出相應的指令，控制螺旋槳和側推器，維持船舶原有狀態（船位和船艏向）不變；同時也可按照船長指令實現自動位移和轉向?，F代動力定位系統的優點是定位準確、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。

2 設計要求及設備安裝

2.1 設計要求

船舶動力定位對環境條件的要求，對于在無限作業海區作業的船舶，環境要求采用一套標準的北海環境狀態；對于在有限海區作業的船舶，選擇環境條件時，應考慮船舶作業海域的主要環境狀態的長期分布。

各船級社的船舶動力定位附加標志基本上與IMO的設備分級相等效。目前，船舶動力定位系統在海洋工程船舶應用較廣泛，海上平臺供應船、電纜或管道鋪設船、半潛船、科學考察船等，其動力定位系統一般采用2級設備；而對于海上鉆井船而言，由于操作的安

大多數DP系統廠家為了保證系統的定位精度，都會向船廠積極推薦采用本系統所配套的信號傳感器。因此，船廠需要做特殊考慮和協調處理，才能達到系統優化，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定的精度要求，還必須注意傳感器的安裝要求：

1）電羅經。安裝基座面要水平，首尾線應與船的首尾線平行；

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

3）DGPS天線。DGPS天線安裝位置應無大的遮擋物；

4）風速、風向儀。安裝位置應無大的遮擋物，安裝基座面要水平，首尾線應與船的首尾線平行。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。

根據動力定位系統在正常航行時一般不用，在特種作業時才使用的工作特點，DP控制臺一般布置在駕駛室內專設的動力定位操作區內，該區域除布置DP控制臺外，還集中布置與動力定位系統有關的系統和設備，如動力定位系統分配電箱、DGPS接收機、水聲定位系統顯示器等，以便于在進行動力定位作業時，操作人員可以隨時掌握相關信息，及時處理產生的報警。

DP系統檢驗分為：建造檢驗，年度檢驗和產品檢驗三類。

3.1建造檢驗

新建船舶在申請DP系統的附加標志時，各個分系統需要接受檢驗的項目包括：

1） 相關設備的產品證書；

2） 設備及其布置情況；

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

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

5） 對各個推進器的控制及其控制方式，報警系統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。

整個集成系統應接受的檢驗項目為：

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

4） 在整個系統進行操作時，在規定的環境條件下至少進行 2小時的試驗，氣候條件應達到使推力器上的平均載荷水平達到 50%或更高。當環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系統年度檢驗的常規檢查項目有以下幾項：

1） 與DP系統有關的發電機、推進系統等裝置在檢驗時應按主船級的要求進行檢驗；

2） 確認 DP系統進行了正常的維護，并處于良好的狀態；

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

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

3.3產品檢驗

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

4） 至少180天跟船（帶DP系統）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操作執照。

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

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

[3]余培文, 陳輝, 劉芙蓉. 船舶動力定位系統控制技術的發展與展望[J]. 中國水運, 2009. 2.

[4]KONGSBERGK-Pos DP Product Description. 2006