500mw半潜船智能报警监控系统iacms总体设计

500mw半潜船智能报警监控系统iacms总体设计

0dnv、ccs和bs分级定远航运的两艘50万多艘半潜船由上海船舶研究设计院根据多年设计、广船国际继承，与广州黄埔船有限公司一起建造。他们进入dnv和ccs级，悬挂中国国旗，并满足“semisubmisembly，+a11，ic-c，dk（+），e0，eps，bis”的等级符号。该船型配备电力推进及综合报警监控系统,在操纵性、适用性和安全性上优势明显,适用于装载大型钢结构件、海上钻井平台、无动力舰艇等高附加值特种货物,是当前国际航运业性能优良的大型半潜船之一。1系统的组成1.1iacms控制系统该船综合报警监控系统(IACMS)以康士伯的K-Chief700自动化系统为基础,满足E0无人机舱及RPS入级符号的要求。K-Chief700是康士伯应用于海洋工程类船舶的自动化系统,与常规船舶选用的K-Chief500自动化系统比较,其功能性强,控制程序多样化。综合报警监控系统集监控、报警和测量于一体。全船信号采集量大,软、硬通道的输入输出信号近4800点。在工作站终端通过40幅MIMIC图可以实时监控设备的运行状态,操作简单方便。IACMS采集箱内置的通讯模块带有网络集线器(HUB),可直接与外部系统传输信号。采集箱分别布置在左右推进机舱、左右中压配电板间、左右低压配电板间、左右机舱通道前后、机舱下平台。各采集箱信号通过网络分配单元(NDU)与各工作站(OS)组成冗余环网,主干网络采用光缆,传输率高且可靠。1.2sau供电系统该船在集控室和左、右低压配电板间共设有4个网络分配单元(NDU),12个信号采集箱(SAU),其中6个采集箱带网络集线器(HUB)。此外,还设有4个不间断电源(UPS),分别对分布在左右两侧的NDU、OS、SAU供电,以确保数据实时传输的安全性与可靠性。系统框架结构,见图1。该船共设置7个工作站,其中桥楼前驾控台1个,桥楼后货控台2个,集控台2个,低压配电板间2个(左右机舱各1个),除货控台外其余工作站均配备打印机。所有的数据都通过分布在各区域的信号采集箱处理,在计算机环网内传输,工作状态指示及报警信息在所有工作站共享。在相应的工作站终端可以分别实现推进控制、功率管理、辅助设备控制、阀门遥控以及装卸货下潜上浮期间的排压载控制。工作站间设置控制权限与权限转换,可有效避免误操作,确保操控的安全性。控制站间控制权限转换与命令组见表1。从表中可看出主要系统在各工作站的控制权限,集控室工作站除操舵、压载系统外具有控制权限最多。2系统功能2.1电力管理pms2.1.1辅助/泊发电机运行该船共设有4台主发电机、1台辅助/停泊发电机及1台应急发电机。主电站由分布在左右两个主机舱的4台额定功率为3690kW的中压6600V主发电机与1台额定功率为968kW的低压450V辅助/停泊发电机组成,作为主电源供电给全船推进、辅助设备以及船上其他设备。主电站配电板设有两组6600V中压配电屏及两组440V低压配电屏,每组中压配电屏由2台主发电机供电。两组配电屏通过主汇流排联络开关连接,也可以断开任意一边联络开关将主电站分为两个完全独立的子电站,这样可以保证任一侧的故障不会影响另外一侧。停泊时,船舶需求功率低,此时辅助/停泊发电机运行,通过配电板450V汇流排供电。为避免发电机转换时断电,辅助/停泊发电机可与1台主发电机短时并联运行。辅助/停泊发电机、主配电板、货物之间的开关设有连锁功能,即:当辅助/停泊发电机给450V主配电板供电时,发电机和货物之间的开关断开,不能给货物供电;当发电机给货物供电时,发电机和主配电板之间的开关不能合闸,从而保证货物和半潜船电网的独立性与安全性。应急电站配备1台额定功率为400kW的低压450V、60Hz发电机,在主电站失电时自动起动,通过应急配电板给船上相关设备供电。2.1.2提前安排电站在系统内电站管理(PMS)主要功能包括:电站工作模式选择、机组的自动增机和解列、优先脱扣、重载问询、失电重启等。该船采用电力推进,电站管理PMS与推进控制形成综合电力推进系统,根据推进控制系统的请求功率和实际使用情况,预先对电站的分配做出安排。主发电机运行工况:1)航行工况4台主柴油发电机运行;2)装卸货工况3台主柴油发电机运行;3)停泊工况停泊柴油发电机运行。负载分配模式:1)同步模式——频率控制和负荷分配由调速器与负载分配单元完成,而PMS不能控制;2)降速模式——由PMS控制频率和负荷分配;3)应急降速模式——如负载分配单元故障,PMS使柴油发电机为就地降速模式,柴油机本身的调速器控制速度,负荷分配没有作用,这时主配电板的负载分配单元和调速器被旁通。2.1.3柴油发电机控制模式电站管理(PMS)的操作在工作站的人机对话界面上完成,操作选择模式由选择按钮完成。操作模式:1)手动操作——手动选择运行柴油发电机组、备用柴油发电机组;2)自动操作——根据负荷变化自动起动或停止柴油发电机机组。自动操作模式仅适用在主汇流排的联络开关闭合且已有2台柴油发电机组运行的情况,当负荷变化时柴油发电机组将自动起动或停止。2.2促进和控制pcs2.2.1控制站和应急停车装置该船采用24脉冲变频器控制推进器。4个推进控制站(TCCP)分别设置在船的桥楼前驾控台、桥楼后货控台、两翼控制台及就地工作站。根据挪威船级社(DNV)对RPS入级符号的要求,就地设有工作站替代机舱工作站,集控室可免设控制站。各控制站均可完成推进器的控制、起动联锁、控制站间的转换,并设有独立于遥控系统的应急停车装置。此外,在推进机舱变频器旁设置独立的变频器控制柜,完成推进控制和变频器之间的接口、推进曲线设定、变频器和电机的过载保护等功能。推进器控制分为左、右推进器控制。每个推进控制站都能分别进行左、右推进器控制,也可以左右同步控制。左、右推进器控制信号的采集及其电缆的走向分别由船舶的左右两舷向控制点敷设,最大程度上保证了两边控制的独立性。若控制站遥控系统失效,即可就地应急控制,在推进机舱内的变频器控制柜上控制推进马达,应急控制独立于遥控或自控系统。2.2.2控制系统功能主柴油机选用瓦锡兰8L32,接线箱内置数据处理模块,内建管理系统。主机本身的安全保护、监控、报警显示由相应的主控模块、安全模块、输入输出模块完成,各模块之间通过双CAN网连接,当其中一路CAN网故障,可保证冗余通信。系统具有处理所有逻辑控制的功能,诸如:主柴油机的顺序起停、起动联锁、自动停车、减负荷请求、速度与负荷控制、柴油机转速与增压器的转速测量、监控传感器信号采集与信号处理。其管理系统与综合报警监控系统IACMS为通讯接口,与电站管理系统、推进器控制系统为硬点接口。2.3辅助系统监控2.3.1排压载钻机控制系统IACMS监控的常规辅助设备本章节省略,着重描述排压载空压机组的的监控。半潜船的下潜上浮通过排压载空压机注排压载水实现,因此对排压载空压机运行进行全程监控。排压载空压机控制系统与IACMS通讯接口,工作站实时监控其运行机组的工作状况。其控制主要在桥楼后货控台工作站,也可就地控制,但无论就地控制或遥控,首先进行重载问询,功率允许后方可起动。排压载空压机除提供压缩空气排水外,还可以在压载舱进水时抽吸各舱空气以加快各舱的进水速度。2.3.2计算机液位显示系统液位遥测主要在压载舱,全船压载水(82个)、吃水等测量共有321个点,液位传感器信号由采集箱(SAU)处理,将压力信号转换为液位信号并通过RS485通讯接口送至装载计算机。由排压载空压机注排水的压载水舱,在舱的顶部和底部各装2个传感器,根据顶部和底部传感器测量值之差来确定舱内液位高度。其中顶部1与底部1为一组,顶部2与底部2为一组,2组传感器信号分别进不同的采集箱,其中任一组传感器故障都不会影响测量。采用泵注排水的压载水舱仅在舱底部设一组传感器,2个传感器信号也分别送至不同的采集箱。2.3.3排压载钻机控制策略全船采用Pleiger阀门遥控系统,362个遥控阀共设6个阀门遥控箱,左右分布在排压载控制室及通道中,与IACMS通讯接口,在桥楼后货控台工作站实现阀门的遥控。其中压载舱注入排放阀、通海阀的遥控与排压载空压机运行模式相关,当排压载空压机在排水模式下运行,在正常工况的阀位状态下,打开通海阀,关闭放空阀,再打开压缩空气阀;当排压载空压机在抽吸模式下运行,在正常工况的阀位状态下,打开通海阀重力注水,同时打开压缩空气阀辅助进水。与排压载空压机工作模式相关的遥控阀由预设定的程序自动控制,无需逐个进行遥控,操作十分便捷,同时也避免了误操作。压载水舱通海阀打开/关闭控制及状态指示信号通过RS485通讯接口至装载计算机。2.4其他全船自动化系统还配置多个局域网通讯接口(如:子母钟、VDR等),进行全船自动化管理,从而真正实现综合报警控制监测系统的各项功能。3潜船监测系统的设计及效果半潜船作为特种工程船