大型应急溢油回收船的动力定位系统设计周伟汤.doc

大型应急溢油回收船的动力定位系统设计III摘要：本文结合大型应急溢油回收船的电气设计，介绍了满足CCS "DP-2”附加标 志的船舶定位系统的组成以及配置关键字：动力定位系统；溢油回收船Abstract : This paper introduces the composition and configuration of ship dynamic positioning system which satisfied CCS "DP-2" countermark, together with the electrical design of large emergency oil recover ship.Keyword : Dynamic positioning system, Oi 1 recover ship 1引言随着海洋经济和海洋工程的发展，海洋深水作业的需要增大，越来越多的船舶配备 了动力定位（DP）系统动力定位就是船舶不借助锚泊系统的作用，利用自身装备的各类传感器测出船舶的 运动状态和位置变化，通过计算机自动控制船舶上的各个推力器，对抗船舶所受到的风、 流、浪、惯性等外力的影响，使其保持所希望固定或变化的位置及艄向。

大型应急溢油回收船是一艘具有浮油围控、水下作业、溢油回收、溢油处置、紧急 救助、对外消防等多功能的海洋工程船该船配备了 DP系统，该系统满足CCS“DP-2” 附加标志的要求2 DP系统定义动力定位系统：系指使动力定位船舶实现动力定位所必需的一整套系统，包括下列 分系统：%1 动力系统；%1 推力器系统；%1 动力定位控制系统和测量系统3动力系统配本船设轴带发电机二台，由二台主机通过齿轮箱各自轴带一台发电机轴带发电机 作为本船推力器系统的电源，可在开动主机的任何工况下使用二台轴带发电机分区供 电，每台分别向一台首、尾推进装置供电本船设柴油主发电机组二台，柴油主发电机作为本船常规动力系统、照明系统的电源，单台发电机能满足各工况常规负荷用电二台柴油主发电机能长期并联运行轴带发电机组和主发电机给主配电板供电配电板应装有四段独立的汇接排，内部 通过四个电动操作的汇流排断路器连接电站母排MIMIC示意图如图1所示配电板应设计为满冗余度配电板一部分的单一故障不应导致全船停电，如果船在 DP模式下，当配电板单一故障发生时，船应有维持其位置的能力主配电板配备了电站功率管理系统(PMS),通过PMS应能对整个屯力设备自动控制。

电站管理系统应具有如下功能：-发电机自动电源管理基于负荷需求、发电机能力、备用情况来设计并网应正确、 合适地自动完成当大负载起动时，应自动检查电源的适宜性，若必要时备用柴油发电机应自动起 动并连到配电板上一旦达到适合的功率，大负载应起动若主配电板功率消耗减少，并可由更少发电机组负担，优先权最低的发电机应自 动转移负荷，从配电板解列和停止操作应提供一定的延时2SG柴发 轴发首侧推 尾侧推首侧推 尾侧推轴发 柴发BUS CACB6 BUSACB7 /BUS AACB8 /ACB5 一， BUS BACB3/ACB1 / MCCB1/MCCB3/ MCCB2/ MCCB4/ACB2 / ACB4 /D图1：电站母排MIMIC示意图4推力器系统配置推力系统由2台主推进器和2台可调桨、侧向推力器(120kN首侧推、lOOkN尾侧推 各2套)组成，可接收来自控制系统的信号，由主推进装置/侧推装置，产生相应推力 和力矩，克服外力和外力矩的影响，使船舶保持在相对固定的位置，以满足定点作业的 特殊需要4. 1主机主要参数型号：7L32型式：直列、四冲程、增压、中冷、不可逆转台数：2缸数：7缸径 X 行程：320 mm X 400 mm额定功率：3500kWX750 rpm燃油消耗率：181 g/ (kW-h)滑油消耗率：W 0.5 g/ (kW-h)起动方式：压缩空气(3 MPa)冷却方式：闭式循环水冷却旋转方向(面向飞轮端)：CW+CCW/正反转各一4. 2可调螺距螺旋桨主要参数数量：2台螺旋桨直径：3900mm驱动螺旋桨功率：待定螺旋桨转速：~162i、/min配置：两套可调螺距螺旋桨组合体，每套包括：可调螺距螺旋桨、推进轴系(含推 进轴联轴器)等组成，分别距W 4600mm对称安装在船龌底部左右两侧，并配有液压系统 和监控系统。

4. 3艄侧推主要参数数量：2台输入功率：1000kW螺旋桨直径：1990mm最大侧向推力：120KN圆筒体标准长度：2280mm圆筒体标准内径：2020mm电压：380V频率：50Hz4.4龌侧推主要参数数量：2台输入功率：待定螺旋桨直径：1750mm最大侧向推力:100KN圆筒体标准长度：2100mm圆筒体标准内径：1780mm 电压:380V频率：50Hz5控制及测量系统组成控制及测量系统采用Kongsberg K-POS DP-21双冗余的动力定位系统(DP-2)和独 立的CJOY联合操纵杆系统其框图如图2所示：2 x Gyro compasses 2xMRU 2xWndsers(xs 2 xDPS RADus甲早 、J YcJcy Independent Jo^stck SystemcJcy OT (Aft BridQF)㈣Controller Unit2 x K Pcs OSprinterDPC-2eJoy WT (Portable |interracetopower piaiil图2： K-POS DP-21系统框图木系统由控制系统和测量系统等组成位首测量和传感器系统主要是指位置检测、 航向检测、纵横摇检测及外力检测用传感器，通过传感器，检测出船舶的瞬时位移量， 包括风速风向仪（2个）、差分全球卫星定位系统（2个）、电罗经（2个）、微波定位装 置（1个）和运动参考单元（含纵摇和横摇传感器）（2个）等。

动力定位控制中心设2套计算机系统，包括操纵台、控制装置和外围设备（含打印 机、UPS）等，用来接收来自传感器的电信号，经过比较、计算处理之后，向主推进装置、 侧推装置和操舵装置发出一系列控制指令其中独立的CJOY联合操纵杆系统由一个控 制器单元（eJoy控制器）和一个操作面板（eJoy 0T）组成控制系统的基本任务是， 通过测出船舶相对于定位基准点和基准首向的差值，利用控制器发出推力指令，以减少 这一差值，使船舶定位于基准点6系统模式及功能本系统具有如下系统模式及基本功能：联合操纵杆模式——使用三轴联合操纵杆手动定位（结合联合操纵杆和旋转 的控制）组合联合操纵杆/自动模式——使操作者可以选择船舶三个运动自由度（进退，横移, 和艄向）中的任何一个手动或者自动控制自动艄向——精确控制船舶在指定的艄向自动定位——通过设定船舶艄向和位置自动定位，自动定位功能包括在自动艄向模 式中提到的自动艄向功能，以及当前位置、改变位置、位置预警和报警等自动航迹（低速）模式一一包括系统选择艄向（拐点表，接近拐点，最小功率，通 过半径）、改变偏航角（设定偏航角，通过艄向轮和减少，设定和增加按钮改变偏航角）、 起转点提醒、拐点表管理等。

推进器分配/控制一一包括低速和位置保持操作、高速模式下的推进器分配等负载监测和失电保护一一用于动态减少螺旋桨/推进器的螺距/速度DP能力分析——预知船舶能继续DP作业的最坏的天气状况也能计算当前环境状 态下要求的负荷最大的推进器的推力吃水补偿——根据实际的船舶吃水自动调整船舶的数学模型绿色DP控制——包括环境补偿、模型预测控制器及位置预测等7定位性能船舶动力定位能力应根据该船任务需要以及作业海域条件来决定，本船将动力定位系统的定位能力确定为能抵抗l.Okn海流、蒲式7级风较为合理，这能保证该船动力定 位系统在接近90%概率的气象条件下可以正常工作定位精度的需求与海上作业类型、作业海域深度有关一般而言，水深大于3000m 的海底作业要求定位精度为30m（垂直偏角34）己经足够，但对于300m水深的类似海 底作业，水面船舶的定位精度就应该达到3ni，才能获得类似的效果而本船主要用作沿 海、近海乃至远海开敞水域的溢油回收、海洋工程服务、水下作业及对外消防等，动力 定位精度要求拟选为+/-10m的范围内8结束语DP系统的配置大大提高了全船的技术水平和科技含量，显著提高了船舶性能，使之 有望成为达到国际先进水平的现代化溢油回收船。

参考文献[1] 中国船级社•钢质海船入级规范（2009）[2] 何崇德•船舶动力定位系统的应用与实践-中国造船，2004。