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　　摘要：动力定位系统已经广泛应用于海洋作业船、海洋科考船、深海半潜式钻井平台以及为钻井平台服务的穿梭油轮、储油加工等船舶。文章介绍了动力定位系统的主要组成部分、设备等级以及在船舶与海洋工程中的应用。
　　关键词：动力定位；位置参照系统；单一故障
　　中图分类号：TE951文献标识码：A文章编号：1009-2374（2013）33-0083-03
　　动力定位（DynamicPositioning）系统已经广泛应用于海洋作业船、海洋科考船、深海半潜式钻井平台以及为钻井平台服务的穿梭油轮、储油加工等船舶，目前建造的海洋工程船如风车安装船、穿梭油轮、MPF1000FDPSO和半潜式钻井平台如Sevan650、GM4000等都装备了动力定位系统，这些船根据用途装备的动力定位设备等级不同，因此设备的配置和入级标志也不同，下面作个简单的介绍。
　　1动力定位功能及系统组成
　　1.1动力定位功能
　　动力定位（以下简称DP）是完全依靠推进力方式而不是锚泊方式保持船位（固定位置或预定航线）。其基本工作原理是利用计算机对接收的卫星定位信号（DGPS）、环境参数（风、浪、流）以及船舶传感器输入的船舶位置信号，自动地与计算机中模拟的预定船位进行比较，推算出保持这一位置需要的各推进器的推力、速度和方向，自动控制推进器工作。反复地进行比较判断计算和执行控制，使船舶在规定的环境条件下，位置保持在精度允许的范
　　围内。
　　1.2DP系统组成
　　DP主要有3大系统组成：电力系统；控制系统；推进
　　系统。
　　1.2.1DP电力系统：发电机组；配电系统；功率管理系统。
　　1.2.2DP控制系统：计算机及自动控制系统；独立操纵杆系统（手动控制）；传感器系统[电罗经、移动参照传感器（MRU）、风向风速传感器]；位置参照系统[卫星参照系统GPS、激光参照系统（Laser）、雷达参照系统、无线电参照系统、水声参照系统、张紧索参照系统（Tautwire）]。
　　2DP设备等级
　　国际海事组织（IMO）通过的《海上移动式钻井平台构造和设备规则1989修正案》中详细地规定了DP设备等级，其文Msc./Cire.645《采用动力定位系统船舶导则》中规定了DP系统的设备等级分别为3级，即：Class1、Class2、Class3（为叙述方便，本文用DP1、DP2、DP3代表3个动力定位设备等级）。
　　DP1级要求最低，设备配置没有冗余要求（注2），单一故障（注3）可能会导致船舶的移位。
　　DP2级则要求所有的设备都有备用和冗余，以保障单一故障不会导致船舶移位。
　　DP3级的设备除了备用和冗余要求外，还要求配置3个不同类型不同工作原理的定位参照系统，并且在DP控制系统工作期间能同步可靠运行。另外，DP3要求在应急控制中心配备备用定位控制系统，并要求主控制站和备用控制站物理分割，这种分割要求达到A60防火级别。
　　DP设备级别的特点是可靠性越高，设备级别越高。船舶和海洋工程是根据它们的不同用途而配备DP系统，根据定位系统的不同冗余度申请授予不同的船级附加标志。
　　3目前建造的船舶及海洋工程DP系统主要设备配置情况
　　3.1船级社的DP配套要求
　　申请DP不同附加标志的船舶，要求的冗余和设备数量不同，所有船级社的DP配备均满足IMO的《采用动力定位系统船舶导则》要求，从CCS船级社可了解其规定的一般内容，如表2所示。
　　3.2DP电力系统的实船配置
　　以GM4000半潜式钻井平台为例，电力系统的设计是共6台发电机，每台5760kW（最初设计4840kW），60Hz，6.6kV，两台发电机通过1组配电板连接两个推进器，每组配电板之间有连锁开关，当任意一台发电机发生故障时，可通过另外的配电板供电，几台发电机可以同时并联工作，在规定的最大海况情况下保证推进器的供电要求。发电机的负荷要根据全船用电设备的各种工作情况进行计算，并有一定的冗余度。
　　发电机的布置参见图1，是2台发电机1组，共有3组，每组发电机布置在1个发电机室里，3个发电机室分别独立，相互之间进行A60级防火分隔。配电板也是3组，分别布置在3个独立的房间中，相互之间进行A60级防火分隔。
　　3.3DP控制系统的配置
　　我们目前选用的DP控制系统大部分是Kongsberg公司的产品，他们的标准配置情况见图2、图3、图4。
　　KongsbergDP3级控制系统设备配套如图4，通常是：3-电罗经；3-DGPS（或是组合形式）；3-风向风速仪，3-移动参照系统MRU（以上每种设备的其中1套是连接到备用工作站的），还同时配备了不同的参照系统，如水声参照系统HiPAP和张紧索参照系统（Tautwire），其他的参照系统根据船舶的不同用途而选配。
　　3.4DP推进系统实船配置
　　DP2和DP3级推进器的配置有冗余量，当任意1个推进器发生故障时，不会影响到船舶的位置的丢失，余下的推进器仍然有足够的推力保持船舶的方向和位置，在船舶初期设计时要进行故障模式及影响分析来确定推进器的配置。下面是实船配置的推进系统的情况。以GM4000半潜平台
　　为例。
　　GM4000半潜平台有6个全回转方位推进器（每个3800KW），两个浮体分别布置3个，对角为1组。如图5所示，1和4推进器由1组配电板和两个发电机供电，其他两组类同（参见图1）。
　　3.5A60级分隔
　　对于有DP3级附加标志的船舶，规范要求在船舶出现任一故障（包括由于失火或进水造成一个舱室完全损失）仍需船舶保持规定环境下的位置。因此，要求配置备用控制站，备用控制站和主控制站要分开布置并且是A60级分隔（参见图4），甚至要求冗余管系（燃油、滑油、液压油、冷却水和气动管路）和电缆不应与主系统穿越同一舱室，当不可避免时，管路和电缆应安装在A60级的通道内。
　　我们在海洋工程的设计中这些布置严格地遵循了船级社的规定，由于空间的狭小和布置的复杂，生产设计工作非常困难，这也给施工带来一定的难度。
　　注1：位置参照系统―测量船舶位置和艏向的系统。
　　注2：冗余―单一故障发生后，元件或系统保持和恢复功能的能力，冗余可以通过安装多个满足功能要求的元件，系统或替换方法来实现。
　　注3：单一故障―固定设备和系统故障（如：发电机、配电板、推进器、遥控电缆、管线、人工阀等）、火灾引起的故障、人为操纵故障。
　　注4：设备布置数量―DNV规范2008版中附加标志DYNPOS-AUTR（DP2级）垂直面参照系统3个；电罗经是3个，但注明其中1个可由其他的有首向功能的装置代替；UPS是2个；附加标志DYNPOS-AUTRO（DP3级）垂直面参照系统3个，UPS是3个，它们的其中1个在另一控制站。
　　参考文献
　　[1]DNV船级社规范[S].
　　[2]ABS船级社规范[S].
　　[3]CCS船级社规范[S].
　　[4]CCS动力定位检验指南[S].
　　[5]IMO海上移动式钻井平台构造和设备规则（1989）修正案[S].