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摘要：動力定位船舶的投入使用推進了船舶自動化發展進程，其設備管理技能與水平直接決定了船舶海上作業質量。本文分析了動力定位系統的特點與基本構成，圍繞動力推進系統、位置參考系統、控制系統與控制臺、感應系統與故障處理等4個層面，探討了動力定位船舶設備的具體管理要點，以供參考。

關鍵詞：船舶設備管理；動力定位系統；動力推進系統；位置參考系統；控制系統

0引言

2016年《中華人民共和國深海海底區域資源勘探開發法》的頒布，標志著新時期我國深海開發戰略的正式貫徹實施，對于海上作業船舶的動力定位系統及其控制提出了更高的技術要求。動力定位系統主要涵蓋動力推進系統、位置參考系統、控制系統、感應系統等主體部分，能夠有效提升船舶的自動化程度。

1動力定位系統的特點與基本構成

1.1系統特點與性能優勢

動力定位船舶設備利用計算機自動控制推進器取代了傳統錨泊定位方式，利用現代精密儀器測定風、浪、流等對船舶產生的作用力，獲取到船舶由此而產生的位移與方向轉變情況，進而利用計算機系統實時完成信息數據的計算處理，實現對船舶推進器推力、力矩等參數的自動化調節控制，避免船舶發生偏航問題[1]。相較于錨泊定位方式而言，動力定位系統真正在自動控制理論的基礎上配合計算機技術完善了系統的自動化控制性能，具有定位精確度高、投入撤離速度快、機動性較強等性能優勢，能夠顯著提高船舶設備運行的可靠性，在深海開發、海洋科考、鉆井勘探等領域具有重要應用價值。

1.2系統構成與配置要求

1）DP1系統：該設備由一套動力定位系統和備用裝置C-Joy組成，具有限定船舶位置、保持船舶航向的作用，當自動控制系統遭遇故障問題時，仍可借助手動操作完成動力定位系統控制，具有自動化、不冗余的特點。2）DP2系統：該設備由兩套動力定位系統與備用C-Joy組成，系統內部包含雙操作臺、DP打印機、雙DP控制器、全回轉推進器、主推進器與舵機、艏側推進器、DGPS、RADius、HiPAP、MRU、GYRD、WIND以及動力裝置等要素，可在發動機故障、單邊失電等條件下仍能保障船舶處于正常位置、保持正確航向。2套自動控制系統之間可實現自動切換，在2套系統均失效的狀態下還可切換為手動集中控制模式，具有自動化、有冗余的特點。3）DP3系統：該設備包含3套動力定位系統與C-Joy系統，可在船舶發生火災、破艙進水等情況下仍有效控制船舶位置與航向。其中第3套自動控制系統與其余2套系統保持獨立分隔關系，作為備用系統以供應急所需，當第3套自動控制系統也失效時，便需要轉入手動操作模式進行集中控制，具有自動性、冗余性以及物理隔離性特點。在布設內部電纜、管線時應確保有冗余并做好防水，采用A-60級耐火材料完成物理分隔。

2動力定位船舶設備的具體管理要點

2.1動力推進系統

動力推進系統由發電機組、中壓配電柜、艏側推進器、推進器、伸縮槳等設備構成，發電機組與中壓配電柜除需滿足船舶設備的供電需求外，還需在動力定位系統運行中對其采用分區供電的方式，由備用發電機組的自動完成并車、解列、轉負荷，防范因單邊供電中斷而引發船舶失位問題。針對配有DP2、DP3系統的船舶需進行冗余設計，保證任一推進器因故障而停止運轉時，其余推進器仍能為船舶提供縱向或橫向推力，實現船舶定位。其中針對DP3系統進行設計時，還需注重將系統內的推進器采用分隔的方式布設，確保當船舶出現火災、破艙進水事故時其余推進器仍可保持正常運行。在維護管理動力推進系統時，需強化關鍵節點的把控，杜絕因維護設備而妨礙動力定位船舶的正常作業，防范出現船舶失位問題。同時，需確保在航速的條件下完成伸縮槳的收放，避免因風浪作用導致伸縮槳變形、伸縮油缸出現漏油現象。動力定位船舶在作業過程中應用分區供電模式，要求工作人員務必要嚴格對照檢查表要求做好冷卻水、母聯開關、UPS等設備裝置的檢查工作，執行嚴格分區管理，最大限度保障系統的獨立運行[2]。

2.2位置參考系統

位置參考系統主要由GNSS、Fanbeam、RADius、Cyscan、HiPAP等設備要素組成，這些設備分別為系統提供其運行所需的位置參數，由控制系統針對位置參數進行運算后形成指令，下發至不同螺旋槳處，以控制船舶恢復到原有位置。需注意的是，倘若某船舶配有DP2、DP3兩套系統，則需確保該船舶涵蓋≥3套不同工作類型的位置參考單元。在進行位置參考系統管理時，需以設備說明書為依托開展日常保養維護工作，定期針對計算機軟硬件設備進行升級更新，落實專人負責制，指派電機員負責貫徹日常維護保養工作。以某單位動力定位船舶的HiPAP系統為例，其閘閥開關設為手動操作模式，由2個限位開關進行控制，因此在日常設備管理時需著重針對限位開關質量進行檢驗，保障其動作靈敏、防止出現進水與卡阻等問題。倘若在閥打開時出現限位移位、限位不準等情況，工作人員在閥尚未完全打開時下放HiPAP伸縮油缸，將極有可能使換能器受損；而倘若在閥完全打開狀態下，閥頭與換能器出現碰撞，將破壞換能器外的橡膠絕緣層造成海水涌入現象。鑒于換能器設備的價格成本較高、海上作業無法保障及時供貨，因此要求管理人員需加強日常檢查工作，在閘閥手輪處進行標記、做好每次開關動作的計數，保障閘閥開關到位。在進行張力繩系統的現場操作時，通常重錘的質量為460kg、牽拉鋼絲直徑為6mm，因此需注重規避風、浪、流等因素對牽拉鋼絲造成的壓力，倘若鋼絲一旦受損需立即進行裁斷操作，并利用控制屏進行復位。當裁斷的鋼絲長度＜20m時，即可直接進行復位；當裁斷鋼絲長度≥20m時，需利用計數輪調整后進行復位。

2.3控制系統與控制臺

動力定位船舶控制系統由控制箱、K-bridge、K-chief、現場儲備箱等設備組成，承擔著參數的采集、比較以及運算工作，將運算結果以指令的形式發送至執行器，以此實現完整的閉環控制流程。控制臺主要由多臺計算機構成，可利用DPO在計算機上設置位置參考單元、控制船舶航行速率、設定船舶位置、控制船舶位移方向等，其界面設置上帶有人機交互特點。在針對控制系統進行管理維護時，需實現常態化維護與年度保養的有機結合，針對K-bridge、K-chief、等主機設置備份避免造成數據丟失，并定期重啟主機避免產生通信堵塞問題。同時設置專用備份盤、落實專人保管制度，電機員在使用備份盤時需通過審批，保障用完后及時歸還。此外還需嚴格進行計算機外界存儲設備控制，嚴禁使用私人U盤連接計算機USB接口，以避免發生重要數據被竊取復制或系統感染病毒等狀況。

2.4感應系統及故障處理

感應系統主要包含艏向感應儀、垂向感應儀、風速風向儀等設備，在針對感應系統進行管理時需強化有關羅經、VRN、傳感器接線等要素的定期檢查工作，保障感應系統內的運動部件得到良好的潤滑[3]。此外，還需注重針對整體動力定位系統嚴格制定年檢計劃，利用FMEA圍繞失效模式與故障分析兩要素開展系統檢查工作，及時消除故障隱患、解決系統問題，并依照FMEA報告所給出的建議進行問題的解決，借助完備的管理手段保障動力定位系統的正常運行，為船舶作業、應用與管理打下良好的基礎。

3結語

動力定位船舶設備的研發與應用標志著計算機技術與自動控制理論的密切交融，具有定位精度高、投入撤離速度快、機動性較強等特點，能夠有效降低船舶的操作難度、保障作業安全可靠。基于此，務必要掌握動力定位船舶設備的管理要點，為深海開發、鉆井勘探、海洋科考等領域提供有力支持。

參考文獻：

[1]張新放,關克平.船舶動力定位系統及其控制技術[J].水運管理,2017,(01):36-38.

[2]謝業海,徐慧璇.基于PSO優化的船舶動力定位觀測器[J].控制工程,2015,(1):118-122.

[3]劉穎斌,付翔.中油海船動力定位系統的原理和管理要點[J].天津航海,2013,(4).

作者:黃文慶 單位:交通運輸部南海救助局