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1DP1级系统配置简图0引言动力定位海洋工程船，即利用推进器推力保持船舶在海洋工程作业中定位的船舶。其凭借良好的机动性能，以及在深水工程中不可替代的地位，在海洋工程中被广泛采用。根据国际海事组织制定的《船舶动力定位系统指南》[1]定义，动力定位船舶按动力定位安全能力分为DP1、DP2、DP3三个等级。随着安全等级的提高，船舶技术配置和造价也随之提高。对于海洋工程动力定位工程船，选择适合的动力定位等级对运营船舶的海洋工程公司的经济性有直接影响。本文将以一型起重能力2500吨的海洋工程起重船为例，对3个不同动力定位级别的投资情况进行简述，并根据不同海洋工程作业对此类海洋工程船动力定位能力的需求，简述海洋工程船动力定位级别的选择。1船舶动力定位功能简介船舶动力定位即不采用锚、锚链、锚机等设施将船舶与海底相连接的方式，而利用多个不同方向的推进器所产生的推力使得船舶不偏离设定位置的一种定位方式。船舶动力定位系统[1]主要由推进器及动力系统、控制系统、位置参考系统三大部分组成。整个系统以控制系统为核心。控制系统通过接收位置参考系统中的位置信号、船舶运动状态信号、以及风速、波浪等外部环境信号，对船舶位置、艏向的当前及未来状态进行判断，并以此为依据，向推进器及动力系统发出指令，从而及时修正船舶艏向和位置，及确保未来船舶的艏向和位置。根据国际海事组织（IMO）的定义，动力定位船舶根据动力定位系统设备冗余配置情况分为3个等级：DP1———具有动力定位能力，允许动力定位系统中单个故障导致船舶失位；DP2———具有动力定位能力，动力定位系统中单个活动部件或系统失效，不能导致失位。当有充足的保护，静态部件失效一般不做考虑；DP3———满足2级条件，任何常规静态部件被假设失效，且所有动力定位分组部件应被水密及防火分隔。按上述级别定义，随着级别的提高，船舶安全性将大幅提高，但船舶技术配置也相应提高，船舶造价随之大幅增加。2各级别动力定位船舶建造投资对比下文通过一艘主尺度约为160m伊42m伊12m（船长伊型宽伊型深）的2500T起重船为例，对各级别的投资费用进行对比。DP1：该级动力定位船舶定位系统具有保持船舶位置和艏向的能力，但其动力定位系统设备、设施无冗余配置，系统简图如图1所示。DP2：该级动力定位船舶在满足1级要求外，还需增加必要的冗余设备，以确保最大能力动力定位分组失效时，船舶仍可保持位置和艏向。该级动力定位分组数量可要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要作业简介院王玉峰（1974-），男，河北辛集人，本科，工程师，研究方向为船舶与海洋工程建造技术。动力定位海洋工程船定位级别选择王玉峰（中国船级社实业公司天津分公司，天津300457）摘要院本文通过对动力定位海洋工程船在不同动力定位级别下的技术配置和船舶造价的分析袁以及不同海洋工程作业的技术需求袁从性价比的角度出发袁提出了适用于不同海洋工程作业的动力定位海洋工程船舶动力定位级别的选择建议遥关键词院海洋工程曰动力定位·233·内燃机与配件

图2DP2级系统配置

简图定位类型DP1DP2DP3配置费用配置费用配置费用动力定位分组数量动力定位舱室数量116144推进器2伊4500kW全回转+1伊2000kW艉侧推+2伊2400kW艏侧推40002伊4500kW全回转+1伊2000kW艉侧推+2伊2400kW艏伸缩推+1伊2800kW艏侧推52002伊4500kW全回转+2伊2000kW艉侧推+2伊2000kW艏伸缩推+2伊2000kW艏侧推6200发电机组4伊4000kW+2伊2000kW80005伊4000kW+2伊2000kW90008伊3000kW11000配电系统1伊6600V中压配电系统55006伊6600V中压配电系统60004伊6600V中压配电系统10000动力定位系统1套位置参考系统+1套控制系统，无冗余9003套位置参考系统+2套控制系统，冗余设备无舱室分隔10003套位置参考系统+2套控制系统，冗余设备有舱室分隔2000船舶造价~84000~90000~110000表1各级动力定位配置船舶造价表单位：万元人民币尽量多，从而降低电机组、推进器、配电系统、动力定位系统等冗余设备设施的投资费用。示例船DP2级动力定位系统简图如图2所示。6个动力组可处于同一舱室内，但分别独立成系统，其中1组为冗余备份。2套DP控制系统及相应电缆无需物理分隔，且互为热备份。DP3：该级动力定位船舶在满足DP2级要求外，还需将动力定位分组用水密且满足A60防火要求的舱壁隔离，以确保最大能力动力定位分组失效时，船舶仍可保持定位。由于该级动力定位分组需要在布置空间上进行物理分隔，其分组数量应根据船舶技术方案和投资情况进行综合评价。示例船DP3级动力定位系统简图如图3所示。2套动力定位控制系统及相关与传感器、参考系统和与动力组交互的两套电缆，被满足A60防火及水密的舱壁分隔。4套动力组的发电机组及其辅助设施、配电板、推进器及其相应的管系、电缆分别被满足A60防火及水密的舱壁分隔。表1为上述三种配置的船舶预估造价。由表1可见，对于同规格尺度船舶，由DP1级提高至DP2级，由于冗余设备、设施的增加，船舶造价增加约7%，但其定位可靠性发生质的飞跃；由DP2级提高至DP3级时，由于A60防火及水密物理分隔的增加，造价增加超过20%，其定位可靠性得到进一步提升。虽然DP3级动力定位船舶可通过优化动力定位系统冗余配置，而降低船舶造价。但对于同规格尺度船舶，由于各动力定位系统分组之间A60防火及水密分隔的增加势必导致船舶尺度较DP2级有所增加。究其原因可从动力定位系统配置优化的两方面说明：淤增加动力定位冗余分组数量，降低最大单点故障所损失功率，从而降低总装机功率。按此思路，同规格DP2级的冗余分组应是单组功率最低的冗余配置方案，但由于DP3级所需的A60防火及水密分隔需求，该DP3级船舶尺度势必较DP2级有所增加，从而导致动力定位所需的装机功率增加，相关的结构、机、电、舾装等工作量和工程施工难度大幅增加，船舶造价也随之大幅提升。于考虑A60防火及水密分隔的影响，优化减少动力定位系统冗余分组，从而优化配置方案。按此思路，当动力定位冗余组减少的情况下，为了满足动力定位船舶在最大单点故障情况下，仍能保持定位和艏向的能力，整船动力定位系统总装机功率势必较DP2级有所增加，加之动力定位冗余组之间增加A60防火及水密分隔，相关的结构、机、电、舾装等工作量和工程施工难度的增·234·InternalCombustionEngine&Parts

图3DP3级系统配置简图加，船舶造价势必较DP2级有所增加。总而言之，动力定位能力从DP2级提升至DP3级，无论如何优化配置方案，船舶造价大幅增加是必然趋势。由上述可见，从性能造价比来看，DP1级对于用于风险性较大的海洋工程的动力定位工程船而言意义不大。动力定位海洋工程船应至少具备DP2级能力。如何从目标海洋工程作业项目需求，以及投资经济效益方面进行分析，在DP2和DP3两个级别间做出合适的选择，是动力定位海洋工程船投资项目的关键。3主要海洋工程对动力定位船舶能力需求目前海洋工程主要有水上结构物吊装、水下结构物吊装、海底管线铺设、海底电缆铺设、潜水作业等。3.1水上结构物吊装目前海洋工程水上结构物吊装已普遍达到千吨以上。发生事故时，起重工程船一般无法及时安全释放被吊结构物。事故可能对被吊结构物自身，或周边设施、船舶、甚至起重船本身产生严重后果。因此，用于水上结构物吊装的动力定位工程船的可靠性要求较高。特别是在海况较复杂、恶劣的深水区域，DP3级动力定位级别将是首选。对于作业于海况较好海域的动力定位起重船，DP2级动力定位也可以接受。3.2水下结构物吊装由于水下结构物吊装不易观察，一旦发生失位，其后果难以预料，所以执行作业的动力定位工程船的定位功能必须十分可靠。DP3级动力定位是用于水下结构物吊装的海洋工程船的必要配置。3.3海底管线、电缆铺设动力定位工程船在进行海底管线、电缆铺设时，一旦发生船舶失位，一般可通过抛弃管线、电缆等方法暂停作业，从而减小对工程项目和船舶的危害，并在故障排除后再行恢复作业。相比于结构物吊装、潜水作业等，其对定位可靠性要求相对较低，一般DP2级动力定位可满足要求。3.4潜水作业潜水作业安全关系到水下潜水员的生命安全。根据国际海事承包商协会规范[3][4]和国际潜水协会规范[5]，用于潜水作业的动力定位工程船必须具备DP2级以上动力定位级别，以确保潜水员的生命安全。对于进行饱和潜水作业的动力定位船舶，因潜水作业深度大、技术复杂，潜水员救援更加繁杂、困难，对动力定位潜水工程船的可靠性要求更高。DP3级动力定位应是必须的。考虑到浅水区域空气潜水救援难度较低，相应的动力定位工程船的动力定位级别可相对较低。为船舶提高性价比，DP2级也可适用。4结论综上所述，在高风险的海洋工程中，动力定位工程船的可靠性尤为重要。从上述分析可见，出于可靠性考虑，动力定位海洋工程船的动力定位级别应不低于DP2级。而DP2、DP3级之间的选择，则应根据作业安全性的需要，并结合船舶性价比进行确定。根据文中论述，表2是对不同海洋工程作业中动力定位工程船的动力定位级别选择的总结，以供参考。表2不同海工作业动力定位级别选择参考表浅水深水水上结构物吊装水下结构物吊装海底管线、电缆铺设潜水作业DP2DP3DP2DP2（空气潜水）DP3DP3DP2DP3（饱和潜水）参考文献院[1]徐海祥，冯辉.船舶动力定位系统原理[M].国防出版社，2016-12-1.[2]GUIDELINESFORVESSELSWITHDYNAMICPOSITIONINGSYSTEMS，IMOMSC/Circ.645.[3]InternationalGuidelinesforTheSafeOperationofDynamicallyPositionedOffshoreSupplyVessels（国际海事承包商协会IMCA）.[4]Divingoperationsfromvesselsoperatingindynamicallypositionedmode（国际海事承包商协会IMCA）.[5]国际公认标准国际潜水协会规范（国际潜水承包商协会ADCI）.[6]郭佳.大数据在船舶与海洋工程行业的应用基础和展望[J].内燃机与配件，2017（19）：87-89.·235·