动力定位系统简介

动力定位系统简介

船舶的动力定位系统从70 年代逐渐发展起来，在海洋工程、科学考察等领域有着重要的用途。随着船舶电力推进的成熟和自动控制理论的发展，动力定位系统的性能也不断提高。

动力定位系统的组成：动力定位系统包括3 个分系统：动力系统、推力器系统和动力定位控制系统。

1.动力系统

动力系统一般来说是给整个动力定位系统提供电力的。一般的船舶电站可兼作动力系统，但应满足一些特殊要求。输入（船位、控制器推力器; 输出（船位、推力器系统

2.推力器系统

作为动力定位系统执行部分，常用电动机或柴油机驱动的推进器。主推进装置(包括其舵系统)可兼作动力定位系统的推力器，在船舶进入动力定位运作模式时，由动力定位系统的控制器进行控制。为提高定位能力，主推进装置可设计为全回转推进器，例如Z 型推进、SSP 推进等。一般各推力器的工作组合应产生横向、纵向推力及回转力矩。

3.动力定位控制系统包括控制器和测量系统。

a控制器指的是动力定位系统总的控制部分，一般采用计算机控制的方法。

b测量系统包括位置参照系统、电罗经、风向风速仪、倾角仪等，测量船舶的船位、艏向、纵倾横倾角等船舶状态，以及风向、风力、流速等环境条件，通过接口输入到控制器中。控制器根据人工输入的船位和艏向，对测量系统提供的数据进行分析和运算，给出推力器的控制指令。

动力定位控制系统执行的功能可总结如下：

（1）给出推力器的控制指令。

（2）测量船舶的船位、艏向等船舶状态。

（3）测量风向、风力等环境条件。

（4）接收各种操纵指令的人工输入。

（5）动力定位系统的故障检测及报警。

（6）动力定位系统工作状态的显示。

动力定位系统的系泊试验

动力定位系统在进行系泊试验之前，应确认已取得本社颁发的产品证书，并确认布置和安装已严格按本社审批的图纸进行，采用的工艺满足本社有关规定。

动力系统系泊试验动力系统的各组成部分，如发电机、发电机原动机、主配电板等，应满足船舶建造检验的一般要求。另外还应进行下列检验：

a发电机组：

一台发电机组不投入运行，并联运行其他发电机组，逐个启动几台功率较大的推力器电动机。启动期间引起的电压降不超过15%。

b动力管理系统：

（1）进行发电机的自动并联及自动解列试验。

动力管理系统（通常是船舶电站的自动管理系统）应能在运行的发电机负荷较重时，自动启动备用发电机投入电网，即自动并联。并在运行的发电机负荷较轻时，自动切断一台发电机的供电并停止其原动机的运转，即自动解列。建议自动并联可设置在单台发电机的输出功率超过额定功率的大约85%时进行。自动解列可设置在单台发电机的输出功率低于额定功率的大约30%时进行。

（2）进行重负载询问试验。

动力定位系统的重负载通常是推力器的电动机。在其启动前应向动力管理系统发出询问信号，动力管理系统根据运行发电机的功率裕量发出允许启动指令。否则启动备用发电机再发指令。或当整个动力系统的功率裕量都不足以启动负载时，禁止其启动，这就是所谓重负载询问，或称为大功率询问、重载询问。系统的各个重负载均应进行试验。

（3）试验高电力负载报警功能

当总的电力负载超过运转中发电机总容量的预定百分比时，应发出报警。报警的设定值应在运转容量50%至100%之间可调，并应按运行发电机的数量和任一台发电机失灵的影响加以确定。该报警的设定值可设于自动并联时的功率百分比之上。

（4）发电机超负荷时，推力器负载自动调整功能的试验。运行发电机负荷超过100%时，推力器应降低功率运行。可根据实际情况进行模拟试验，如可降低超负荷的功率设定值。在发电机输出功率超过设定值时，验证推力器进行自动降速。

（5）注意动力定位系统控制器与动力管理系统的协调。

c配电板

（1）检查主配电板汇流排的分段及其连接，对于DP-3 附加标志，每一汇流排要以A-60 进行分隔，在每个分隔内均应设有断路器连接。

（2）在DP 控制中心，应设置连续显示器，显示发电机的在线功率储备，即在线发电机的容量与输出功率的差。对于分段式汇流排，每一分段要设置这种指示器。如果推力器的操作不会引起电站的过载，可不要求设储备功率指示器。

动力定位控制系统系泊试验

a计算机

（1）如果计算机出现故障或未准备好就进行控制，应发出报警。

（2）当检测出一套计算机系统有故障时，应能自动转至冗余计算机系统控制。当控制从一个计算机系统向另一个计算机系统切换时，应保持平稳动力定位操作，其变化应保持在可接受的操作范围内。应试验予以确认。

（3）每一个动力定位计算机系统必须提供不间断电源（UPS），以确保任何动力故障不会影响一台以上的计算机。不间断电源电池的容量需支持至少30 分钟的操作。

b推力器手柄控

（1）在动力定位控制站设有各个推力器的手动控制器，逐一试验启动、停车、方位和螺距/转速控制的操纵控制。对于高压电动机可不包括启动停止的操纵。

（2）动力定位手动控制台上连续显示的各推力器运行/停车、螺距/转速和方位应精确。

（3）推力器的手动控制应在任何时候都能起作用，包括自动控制和操纵杆控制出现故障的情况下（4）在DP控制站逐一试验推进器的应急停止装置。

c推力器的联合操纵杆控

推力器的联合操纵杆控制一般是由设于动力定位控制站的一个操纵杆同时控制多个推力器的运转，实现纵向推力、横向推力、回转力矩及这些分量的组合。通常用于轨迹控制。在码头系泊试验时，应确认操纵杆可同时操纵各推力器。

推力器的自动控制

推力器的自动控制是人工将给定的船位、艏向输入到控制器中，由推力器根据指令自动地将船舶调整到期望的船位及艏向，并加以保持。

（1）对于DP-1 附加标志，模拟计算机的严重故障，计算机系统执行自检程序时，应停止工作，并通过自动方法或手动方法将转速/螺距设置到零。

（2）对于DP-2 附加标志，计算机系统应执行探测故障的自检程序。如果在线工作的计算机系统探出故障，应自动转换至备用计算机系统。在显示装置上应显示正在实施控制的控制系统的标志。

（3）对于DP-3 系统应设有一个自动备用系统，该备用系统的位置与主系统之间采用A-60级分隔隔离。至少应有一个位置参照系统和一台罗经与备用系统相连接，并独立于主控制系统。备用系统应由操作者在主动力定位控制站或备用控制站启动，这种转换应确保任何单个故障不会使主控制系统和备用系统都不能工作。

推力器控制方式的选择

（1）在动力定位控制站，进行不同推力器控制方式的转换。

（2）控制方式的选择应布置成当动力定位控制方式出现故障后，总是能够选择手柄控制。

传感器系统

（1）应设置传感器故障（过热失电）报警及传感器与动力定位系统通讯故

障（短路、低阻、开路）报警。

（2）传感器间自动转换出现故障时，应在控制站发出听觉和视觉报警。

（3）对于DP-3 附加标志，每类传感器的一个必须和备用控制系统连接，并通过A-60 级分隔和其他传感器分离。

显示和报警

（1）动力定位控制站应显示从动力系统、推力器系统和动力定位控制系统传来的信息，以确保这些系统在正常运行。安全操作动力定位系统所必需的信息应在任何时候均可得到。对设置的报警和显示逐一进行试验。

（2）对于具有DP-2 和DP-3 附加标志的船舶，操作员控制装置应设计成操作屏的任何误操作都不会导致极限状况。