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动态定位三级建造船舶冗余配套和年度动态定位试验示例
2 简介
2.1使用IMCA中190的指导
国际海事承包商协会中 190 - 为动态定位船开发和执行年度动态定位试验计划的指导 - 于2011年发布，描述了创建年度动态定位试验计划的方法。
这份新的文件是为了提供一个例子，说明如何使用IMCA M 190中的指导来创建一个试验程序，以确保动态定位（DP）设备3级冗余概念的所有主要部分完好无损并且功能齐全。虽然这个特殊的例子使用DP设备3级容器，但所描述的方法适用于任何容器，不管动态定位设备的类别如何。
制定年度动态定位试验计划的过程，应首先回顾DP系统故障模式和影响分析（FMEA），以确定DP相关系统，以及这些系统中动态定位系统的容错和冗余所依赖的要素。
为了演示从动态定位失效模式和效应分析中提取要测试的基本项目的过程，提供了在测试表和其他地方提供的示例测试。尽管这些是在动态定位系统中提供必要自信心水平的典型实验，但基于对动态定位系统的冗余概念以及其有效性所依赖的性能，保护和检测元素的理解，为每艘船开发特定测试非常重要。
2.2本文件的结构
本文件分为两部分。第一部分描述了虚拟项目和建筑（P＆C）船只#39;Norske Kommander#39;的动态定位冗余概念。冗余概念描述了动态定位3类系统，并识别需要定期测试的那些性能，保护和检测元素。解释了每个项目的重要性以证明测试的必要性。
随附的年度动态定位试验计划，已经从分析中发展到满足附录1 IMCA M 190中规定的要求，以证明确保冗余概念完好无损的测试范围，计划的维护活动以及船舶在动态定位等级符号和设备等级的定义的故障标准方面仍然完全具有容错能力。
2.3遵守动态定位规则和指南
满足IMCA M 190中规定的要求的年度试验计划旨在满足113 IMO - 动态定位系统船舶指南（MSC 645号通函）1994年第5.1.1.3节所述的年度检验要求。
使用本文件中的指导制定的试验计划以及在IMCA M 190中如果能够胜任执行，与传统的年度动态定位试验流程相比，应该能更好地减少试验时间和改进冗余概念验证。
3船只概览
3.1尺寸和动态定位相关设备的描述
3.1.1容器说明
Norske Kommander是一艘通用的DP 3级建造船，带有住宿和直升机甲板向前和一个带有近海起重机的大型工作甲板。该船被分类为DP3S和欧洲核查局（EBV），符合2010年规则并在芒罗群岛注册。船舶的建造年份也是2010年。表1和表2中提供了机器和控制系统的总体尺寸和细节。
3.1.2主要尺寸
该船具有以下主要尺寸：
3.1.3机械和动态定位设备清单
该船有以下主要机械和动态定位相关的控制系统：
3.1.4位置参考系统
主动和备用动态定位控制系统可以通过隔离放大器访问所有位置参考系统的数据，这些数据不直接连接到备用动态定位控制系统。 动态定位控制系统配备了表3所示的参考系统和传感器。
3.2冗余概念概述
3.2.1动态定位相关系统
船舶的整体动力系统单线图如图2所示。动态定位冗余概念实质上是一种双向分离，其中四个发电机位于两个发动机舱和两个主配电室中，每个永久性配有一个前推进器和一个后推进器 的两个6.6kV配电盘。 前向方位推进器可以分配给端口电力系统或右舷电力系统。 动态定位相关系统分为以下几部分：
发电系统可以作为两个独立的电力系统或普通的电力系统运行。将发电厂作为普通电力系统运行时，全面的保护功能可确保在健康的电力系统受到不利影响之前发生故障的发电机跳闸或母线断开。
燃油系统分为两个系统，一个油箱在同一机房内提供两台发动机。 为了维护目的，提供常闭阀门的交叉线路。
海水冷却系统通常作为一个单独的系统运行，但根据运行要求可分为两部分。 每个海水系统由一个海滤器和两台作为值班和待机对象操作的泵组成。
起动空气系统在两个冗余机械组中分配一个30巴压缩机和空气接收器。 港口侧的压缩机由应急配电盘供电。 每台发动机的起动空气系统的压力减少到7巴，为发动机提供控制空气，但如果压力下降，这些空气系统会继续运转。
低温淡水（LTFW）：每个发动机都有一个独立的LTFW和高温淡水（HTFW）冷却系统，由一个中央SW冷却器提供服务。
润滑油：每个发生器和推进器都有一个独立的润滑系统，除了用于填充和清除废油的管道外，其他单元不与其他部件交叉连接。发电机需要预先润滑才能起动，但在停止润滑恢复后润滑停止后可以启动90秒。预润滑泵具有主配电板和应急配电板的双重供电。
船舶管理系统（VMS）是一种分布式控制系统，其控制功能驻留在受控设备附近的现场工作站中。 现场站的输入/输出（I / O）分配和每个现场站的位置符合冗余概念中的双向分配。 每个推进器都有自己的场站。 一个现场工作站在机房内为两台发动机提供服务。 操作员站位于前桥和发动机控制室。 通过双冗余工业以太网提供现场工作站与操作员站之间的通信，布线和数据分配单元适合考虑动态定位等级3的要求。
暖通空调（HVAC）：主要供暖，通风和空调系统为所有空调机器处所内的住宿和风机盘管单元提供单一的冷冻水系统。 该系统在有源组件中具有冗余性，但没有动态定位等级3所要求的物理分隔。这种分离由动态定位相关空间（诸如配电室，桥梁和备用动态定位室）中的独立包装空调提供。
动态定位相关空间的强制通风符合冗余概念。 每个机房有两个供电和两个排风扇，由适当的主配电板供电。 在失去控制信号和空气供应时，用于发动机室的气动防火阀未能按照“设定”一样。 其他空间的防火阀不能关闭，但可以手动打开。 火灾探测系统为阻尼器状态的不定期变化提供警报，并且所有相关的空间都有高温警报。
防火和防水：两个发动机室和配电室由A60级隔板隔开。 发动机房在水线以下，因此水密。 配电室在水线以上。 每个推进器及其相关的变速驱动器和移相变压器位于其自身的防水/ A60隔间中。
3.2.2最差的失效设计意图
该船的最坏情况故障设计意图（WCFDI）定义如下：
“根据船舶动态定位等级标注的定义，任何一次失效都将对船舶保持位置和航向的能力产生更大的影响，而不是一个6.6kV配电盘的损失，同时伴随着一个隧道推进器的损失，一个方位推进器的向前和 一个方位推进器尾部“。
当电厂被配置为普通电力系统或两个独立电力系统时，此设计意图是有效的。 对于这种说法，所有机械和动态定位相关设备必须能够在额定容量下运行，并且所有保护功能必须在需要时成功运行。
3.2.3冗余组
由于可转移的方位角推进器T3的影响，存在冗余设计意图的两种操作模式。
表4中给出了运行模式1中由T3从端口主交换机供电的5个推进器的冗余设计意图。
表5给出了由右舷主配电板供电的5个推进器（运行模式2）的冗余设计意图。
3.2.4关键活动模式和任务适当模式的配置
电力系统冗余概念基于双向分离，其中两个发电机和两个推进器（一个前向和一个后向）永久分配给每个主配电板。第三个船首推进器可以手动分配给任一配电板用于临界活动模式（CAM）。 正常连接到端口交换机。 高压配电盘可以通过连接线和两个母线连接断路器连接，但两个断路器都可以打开CAM。 对于这个特定的船只，所有发电机和所有推进器都连接在一起进行CAM操作。 所有的LV配电总线连接都是开放的。 有关CAM操作的配电板配置，请参阅表6。
在任务适当模式（TAM）下进行操作时，6.6kV母线连接关闭，所有其他母线连接均打开。 发电机根据需要与每台主配电板上至少一台发电机相连接。 当船首侧推装载荷超过50％推力时，环境限制放松，并且在风险评估时暂停作业。在适当的任务模式下，自动转移向前方位推进器被认为是造成冗余的原因。 见表7。
该船配备了双冗余主动态定位系统和单个控制器备份动态定位系统，符合动态定位等级3的要求。 表8显示了直接分配给每个动态定位控制系统的位置参考和传感器。 所有的传感器和参考都可以通过适当的火灾隔离提供给所有的控制系统。
船舶始终使用所有传感器。 根据所执行工作的性质使用合适的位置参考。 基于至少两种不同的测量原理使用至少三个位置参考。
除了压缩空气系统和海水冷却系统之外，海上辅助系统的配置相同，用于关键活动模式和任务适当模式 - 对于任务适当模式，这些系统通常作为普通系统运行，但对于关键活动模式，它们各自使用隔离 阀门并作为独立的左舷和右舷系统运行。
4发动机和辅助服务
4.1主要引擎
4.1.1描述和冗余概念
Norske Kommander配备了四台Brightman柴油发电机，额定功率为3750kW，60Hz，720rpm。 这些是九缸直列涡轮增压机组。 发电机G1和G2位于港口机房。 G3和G4位于右舷发动机室内。发电系统实质上是一个双向分流，在两个冗余机械组的每一个中都有两个发电机。 发动机房是防水的，并通过带滑动水密门的A60舱壁隔开。
4.1.2发动机控制和安全系统
每个发动机都有自己的发动机控制和安全系统（ECSS），基于Alex Bradwell可编程逻辑控制器（PLC），通过单独的现场总线串行链路与Auto-Chief集成船舶管理系统连接。 发动机控制和安全系统负责启动发电机并将其加速到同步频率，在此时它向电源管理系统表明它已准备好同步并连接到主配电板。
4.1.3测试项目
每个发动机控制和安全系统接口都具有表9中所示的警报和关闭。
这些报警和关闭被认为是冗余概念（DETECTION）的重要组成部分，并且测试它们构成年度DP试验记录的一部分，原因有二：
1.性能 - 这些警报可能表明DP相关设备（发电机引擎）的基本项目可能无法达到其额定容量（潜在的隐藏故障）。
2.保护 - 关闭可以降低发生灾难性发动机故障的风险，这可能会导致非常严重的电力系统干扰，并且在关闭母线（TAM）的情况下可能导致停电。
这些测试项目作为计划维护的一部分执行，并在年度动态定位试验期间进行审查。
性能 - 发电机发动机也定期进行每年100％的负载测试。 这可以由船级验船师进行，但测试结果也会在年度动态定位试验记录中注明，并由动态定位调查者在年度动态定位试验期间进行确认。
4.2发动机淡水冷却系统
4.2.1描述和冗余概念
低温淡水（LTFW）和高温淡水（HTFW）冷却系统对于每台发动机都是独立的，除了来自与发电机相同的冗余电力系统的循环泵的电源外。 图3显示每台发动机都有一个LT和一个HT循环泵和一个通用备用泵。 冷却系统还包含一个膨胀箱，冷却器和预热系统。 所有发动机设备都位于相应的发动机室内，并且泵由同一冗余设备组中的低压配电板供电。
4.2.2动态定位的配置
在正常的发动机运行期间，低温冷却水泵和高温冷却水泵在发动机启动时启动，并且在发动机停止后两分钟停止。 如果在发动机内检测到低压或高温并且泵设置为“自动”模式，则备用泵被激活。 如有需要，所有泵都可以手动控制。
4.2.3测试项目
发动机控制和安全系统有低温淡水温度和压力警报。 这些被传递给启动备用泵的汽车总监。 膨胀水箱有低水位报警。
检测 - 温度，压力和液位报警被认为是船舶冗余概念的重要组成部分，由于下面讨论的原因，它们构成船舶年度DP试验记录的一部分。
性能 - 结合ECSS提供的警报和指示，低温淡水和高温淡水系统中的温度，压力和液位报警提供了发动机健康的信心，并且可能在标称容量 呼吁弥补另一个冗余组或同一组内的一台引擎的损失。 在100％功率测试期间注意到低温淡水的增加，作为冷却系统性能的证实。
非关键冗余 - 双目的备用泵不是动态定位容器关键（前线）冗余的一部分，用于提高发动机的可靠性和可用性。 它作为计划维护的一部分进行测试，但船东还将测试记录在年度动态定位试验测试表中，作为船只不仅具有基本冗余要求的指示。
所有这些项目均作为计划维护的一部分进行测试，并在年度审判记录中提供总结结果，以供参加动态定位测量员或独立见证人确认。
4.3推进器淡水冷却系统
4.3.1描述和冗余概念
每个向前推进器都有一个独立的淡水冷却系统，如图4所示，该系统连接到左舷或右舷中央海水冷却器。船尾推进器每个都有自己的淡水集水箱，提供一个由同一冗余 如图5所示。冷却系统为推进器驱动变压器，变频器，推进器电机和用于转向的液压动力单元的方向推进器上的油冷却器提供热交换器。
船首推进器有一个非常相似的安排，除了隧道推进器没有液压动力装置被冷却。
前方方位推进器的布置方式是不同的，只要它可以通过隔离中间热交换器进入两个中央冷却器。 本单元的目的是限制T3推进器舱室或两个泵房中的任何一个的火灾和洪水的效果，以便失去一个船首推进器。
4.3.2要测试的项目
性能 - 冷却系统作为计划维护程序的一部分进行清理。在100％推进器测试期间检查性能。 作为计划维护的一部分，检查防污系统。
保护 - 在高温下有推力器行程。 这是非常重要的，这是正确的水平，并没有设置太低，因为这可能会导致一个共同的原因失败。 这次旅行是作为计划维护的一部分进行测试的，同时也确保低温淡水在100％推力测试期间稳定并且不会跳闸。
非关键冗余 - 备用泵不被认为是重要的冗余设备，但它们通常会更改为平时运行时间，因此对泵的按需启动有很高的信心。 每个水泵启动器的电源和控制电源都受到监控，并
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