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摘要：动力定位船舶的投入使用推进了船舶自动化发展进程，其设备管理技能与水平直接决定了船舶海上作业质量。本文分析了动力定位系统的特点与基本构成，围绕动力推进系统、位置参考系统、控制系统与控制台、感应系统与故障处理等4个层面，探讨了动力定位船舶设备的具体管理要点，以供参考。
关键词：船舶设备管理；动力定位系统；动力推进系统；位置参考系统；控制系统
0引言
2016年《中华人民共和国深海海底区域资源勘探开发法》的颁布，标志着新时期我国深海开发战略的正式贯彻实施，对于海上作业船舶的动力定位系统及其控制提出了更高的技术要求。动力定位系统主要涵盖动力推进系统、位置参考系统、控制系统、感应系统等主体部分，能够有效提升船舶的自动化程度。
1动力定位系统的特点与基本构成
1.1系统特点与性能优势
动力定位船舶设备利用计算机自动控制推进器取代了传统锚泊定位方式，利用现代精密仪器测定风、浪、流等对船舶产生的作用力，获取到船舶由此而产生的位移与方向转变情况，进而利用计算机系统实时完成信息数据的计算处理，实现对船舶推进器推力、力矩等参数的自动化调节控制，避免船舶发生偏航问题[1]。相较于锚泊定位方式而言，动力定位系统真正在自动控制理论的基础上配合计算机技术完善了系统的自动化控制性能，具有定位精确度高、投入撤离速度快、机动性较强等性能优势，能够显著提高船舶设备运行的可靠性，在深海开发、海洋科考、钻井勘探等领域具有重要应用价值。
1.2系统构成与配置要求
1）DP1系统：该设备由一套动力定位系统和备用装置C-Joy组成，具有限定船舶位置、保持船舶航向的作用，当自动控制系统遭遇故障问题时，仍可借助手动操作完成动力定位系统控制，具有自动化、不冗余的特点。2）DP2系统：该设备由两套动力定位系统与备用C-Joy组成，系统内部包含双操作台、DP打印机、双DP控制器、全回转推进器、主推进器与舵机、艏侧推进器、DGPS、RADius、HiPAP、MRU、GYRD、WIND以及动力装置等要素，可在发动机故障、单边失电等条件下仍能保障船舶处于正常位置、保持正确航向。2套自动控制系统之间可实现自动切换，在2套系统均失效的状态下还可切换为手动集中控制模式，具有自动化、有冗余的特点。3）DP3系统：该设备包含3套动力定位系统与C-Joy系统，可在船舶发生火灾、破舱进水等情况下仍有效控制船舶位置与航向。其中第3套自动控制系统与其余2套系统保持独立分隔关系，作为备用系统以供应急所需，当第3套自动控制系统也失效时，便需要转入手动操作模式进行集中控制，具有自动性、冗余性以及物理隔离性特点。在布设内部电缆、管线时应确保有冗余并做好防水，采用A-60级耐火材料完成物理分隔。
2动力定位船舶设备的具体管理要点
2.1动力推进系统
动力推进系统由发电机组、中压配电柜、艏侧推进器、推进器、伸缩桨等设备构成，发电机组与中压配电柜除需满足船舶设备的供电需求外，还需在动力定位系统运行中对其采用分区供电的方式，由备用发电机组的自动完成并车、解列、转负荷，防范因单边供电中断而引发船舶失位问题。针对配有DP2、DP3系统的船舶需进行冗余设计，保证任一推进器因故障而停止运转时，其余推进器仍能为船舶提供纵向或横向推力，实现船舶定位。其中针对DP3系统进行设计时，还需注重将系统内的推进器采用分隔的方式布设，确保当船舶出现火灾、破舱进水事故时其余推进器仍可保持正常运行。在维护管理动力推进系统时，需强化关键节点的把控，杜绝因维护设备而妨碍动力定位船舶的正常作业，防范出现船舶失位问题。同时，需确保在航速的条件下完成伸缩桨的收放，避免因风浪作用导致伸缩桨变形、伸缩油缸出现漏油现象。动力定位船舶在作业过程中应用分区供电模式，要求工作人员务必要严格对照检查表要求做好冷却水、母联开关、UPS等设备装置的检查工作，执行严格分区管理，最大限度保障系统的独立运行[2]。
2.2位置参考系统
位置参考系统主要由GNSS、Fanbeam、RADius、Cyscan、HiPAP等设备要素组成，这些设备分别为系统提供其运行所需的位置参数，由控制系统针对位置参数进行运算后形成指令，下发至不同螺旋桨处，以控制船舶恢复到原有位置。需注意的是，倘若某船舶配有DP2、DP3两套系统，则需确保该船舶涵盖≥3套不同工作类型的位置参考单元。在进行位置参考系统管理时，需以设备说明书为依托开展日常保养维护工作，定期针对计算机软硬件设备进行升级更新，落实专人负责制，指派电机员负责贯彻日常维护保养工作。以某单位动力定位船舶的HiPAP系统为例，其闸阀开关设为手动操作模式，由2个限位开关进行控制，因此在日常设备管理时需着重针对限位开关质量进行检验，保障其动作灵敏、防止出现进水与卡阻等问题。倘若在阀打开时出现限位移位、限位不准等情况，工作人员在阀尚未完全打开时下放HiPAP伸缩油缸，将极有可能使换能器受损；而倘若在阀完全打开状态下，阀头与换能器出现碰撞，将破坏换能器外的橡胶绝缘层造成海水涌入现象。鉴于换能器设备的价格成本较高、海上作业无法保障及时供货，因此要求管理人员需加强日常检查工作，在闸阀手轮处进行标记、做好每次开关动作的计数，保障闸阀开关到位。在进行张力绳系统的现场操作时，通常重锤的质量为460kg、牵拉钢丝直径为6mm，因此需注重规避风、浪、流等因素对牵拉钢丝造成的压力，倘若钢丝一旦受损需立即进行裁断操作，并利用控制屏进行复位。当裁断的钢丝长度＜20m时，即可直接进行复位；当裁断钢丝长度≥20m时，需利用计数轮调整后进行复位。
2.3控制系统与控制台
动力定位船舶控制系统由控制箱、K-bridge、K-chief、现场储备箱等设备组成，承担着参数的采集、比较以及运算工作，将运算结果以指令的形式发送至执行器，以此实现完整的闭环控制流程。控制台主要由多台计算机构成，可利用DPO在计算机上设置位置参考单元、控制船舶航行速率、设定船舶位置、控制船舶位移方向等，其界面设置上带有人机交互特点。在针对控制系统进行管理维护时，需实现常态化维护与年度保养的有机结合，针对K-bridge、K-chief、等主机设置备份避免造成数据丢失，并定期重启主机避免产生通信堵塞问题。同时设置专用备份盘、落实专人保管制度，电机员在使用备份盘时需通过审批，保障用完后及时归还。此外还需严格进行计算机外界存储设备控制，严禁使用私人U盘连接计算机USB接口，以避免发生重要数据被窃取复制或系统感染病毒等状况。
2.4感应系统及故障处理
感应系统主要包含艏向感应仪、垂向感应仪、风速风向仪等设备，在针对感应系统进行管理时需强化有关罗经、VRN、传感器接线等要素的定期检查工作，保障感应系统内的运动部件得到良好的润滑[3]。此外，还需注重针对整体动力定位系统严格制定年检计划，利用FMEA围绕失效模式与故障分析两要素开展系统检查工作，及时消除故障隐患、解决系统问题，并依照FMEA报告所给出的建议进行问题的解决，借助完备的管理手段保障动力定位系统的正常运行，为船舶作业、应用与管理打下良好的基础。
3结语
动力定位船舶设备的研发与应用标志着计算机技术与自动控制理论的密切交融，具有定位精度高、投入撤离速度快、机动性较强等特点，能够有效降低船舶的操作难度、保障作业安全可靠。基于此，务必要掌握动力定位船舶设备的管理要点，为深海开发、钻井勘探、海洋科考等领域提供有力支持。
参考文献：
[1]张新放,关克平.船舶动力定位系统及其控制技术[J].水运管理,2017,(01):36-38.
[2]谢业海,徐慧璇.基于PSO优化的船舶动力定位观测器[J].控制工程,2015,(1):118-122.
[3]刘颖斌,付翔.中油海船动力定位系统的原理和管理要点[J].天津航海,2013,(4).
作者:黄文庆 单位:交通运输部南海救助局
