《海洋工程船舶动力定位系统技术要求GBT+39185-2020》详细解读

《海洋工程船舶动力定位系统技术要求GB/T39185-2020》详细解读contents目录1范围2规范性引用文件3术语和定义4动力定位等级分类5动力定位系统设计技术要求5.1一般要求5.2动力系统设计技术要求contents目录5.3推进器系统设计技术要求5.4动力定位控制系统设计技术要求5.5故障模式与影响分析技术要求6动力定位系统试验技术要求6.1动力系统试验技术要求6.2推进器系统试验技术要求6.3动力定位控制系统试验技术要求6.4故障模式与影响分析(FMEA)试验技术要求contents目录附录A(资料性附录)各船级社动力定位分级标志及配置对比附录B(资料性附录)各船级社动力定位等级的配置要求011范围适用范围本标准规定了海洋工程船舶动力定位系统的技术要求，包括系统设计、性能要求、试验方法和检验规则等。适用于采用动力定位系统进行海上作业的各类海洋工程船舶，如钻井船、铺管船、起重船等。不适用范围本标准不适用于非动力定位系统的船舶，如传统的锚泊定位船舶。也不适用于军事、特种用途船舶以及非海洋工程领域的船舶。““包括控制系统、推进系统、传感器系统等关键部分的性能和技术指标。动力定位系统的组成和功能要求确保系统在复杂海况和恶劣环境下的安全性和可靠性。动力定位系统的安全要求包括系统调试、性能测试、环境适应性测试等方面的具体要求。动力定位系统的试验和检验方法涉及内容022规范性引用文件引用标准该技术要求主要引用了以下相关国家或行业标准，作为其制定技术要求的规范性引用文件01GB/T船舶与海上技术相关标准02相关国际海事组织（IMO）的决议和规范03行业内公认的最佳实践和技术指南04确保技术要求与国际和国内相关法规、标准保持一致。引用目的提供一个统一的参考框架，便于行业内外人士理解和实施本技术要求。通过引用公认的技术规范和最佳实践，提高本技术要求的权威性和实用性。引用文件的应用在制定《海洋工程船舶动力定位系统技术要求》时，规范性引用文件提供了关键的技术参数、测试方法和安全要求等。这些引用文件不仅为海洋工程船舶动力定位系统的设计、建造和运营提供了指导，还为其安全性和可靠性提供了保障。通过严格遵守这些规范性引用文件，可以确保海洋工程船舶动力定位系统的技术性能达到国家标准和国际先进水平。033术语和定义定义动力定位系统是一种通过推进器产生的推力，自动保持海洋工程船舶的位置和艏向的技术系统。功能该系统能够自动控制船舶的位置，使其保持在设定的位置范围内，同时能够根据环境条件自动调整船舶的姿态。3.1动力定位系统3.2动力定位船舶分类根据动力定位系统的不同，可分为DP1、DP2、DP3等不同级别。定义装备有动力定位系统的船舶，能够依靠自身的动力设备来保持位置。定义推力分配系统是指根据船舶需要的推力和艏向，自动计算和分配各个推进器的推力大小和方向的控制系统。功能3.3推力分配系统该系统能够确保船舶在复杂海况下，通过优化推力分配，保持船舶的稳定性和操纵性。0102环境参考系统是指为动力定位系统提供船舶位置、姿态、海流、风速风向等环境信息的设备系统。定义包括位置参考系统（如DGPS、张紧索等）、姿态参考系统（如MRU等）、海流和风传感器等。这些设备能够为动力定位系统提供精确的实时数据，确保其准确控制船舶位置和姿态。组成3.4环境参考系统044动力定位等级分类环境条件风、浪、流等环境条件对动力定位系统的性能有很大影响，因此动力定位等级的划分也需要考虑这些因素。船舶类型和尺寸不同类型和尺寸的船舶对动力定位系统的要求也不同，这也是划分动力定位等级的一个重要依据。船舶的作业需求不同的作业需求对动力定位精度的要求不同，因此需要根据作业需求来划分动力定位等级。动力定位等级划分依据动力定位等级分类DP001基础动力定位，船舶可以在较为温和的环境条件下进行简单的定位作业。DP102标准动力定位，船舶可以在较为恶劣的环境条件下进行较为精确的定位作业，同时具备一定的自动控制和故障诊断能力。DP203高级动力定位，船舶可以在非常恶劣的环境条件下进行高精度的定位作业，同时具备更强的自动控制和故障诊断能力，以及冗余设计，确保系统的可靠性。DP304最高级别的动力定位，船舶可以在极端恶劣的环境条件下进行极高精度的定位作业，系统具备非常高的可靠性和冗余度，可以满足最严苛的作业需求。055动力定位系统设计技术要求安全性原则先进性原则可靠性原则经济性原则动力定位系统的设计应确保船舶在各种海况下的安全，防止因系统故障导致的危险情况。采用先进的技术手段和设计理念，确保动力定位系统的性能达到国际先进水平。系统应具有高可靠性，确保在长时间运行过程中稳定、准确地保持船舶位置。在满足性能要求的前提下，应充分考虑系统的经济性，降低建造成本和维护费用。5.1系统设计原则5.2系统组成及功能要求动力系统应提供足够的推力和扭矩，以满足船舶在不同海况下的定位需求。控制系统应具备高精度、高稳定性的控制算法，实现对船舶位置的精确控制。传感器系统包括位置传感器、姿态传感器等，用于实时监测船舶的位置和姿态信息。通信系统应确保船舶与岸基或其他船舶之间的实时通信，以便及时传递定位信息和指令。响应时间系统应具备快速的响应时间，以便及时调整船舶位置以应对突发情况。冗余设计为提高系统可靠性，关键部件应采用冗余设计，确保在部分设备故障时系统仍能正常运行。抗干扰能力系统应具有良好的抗干扰能力，确保在复杂电磁环境下仍能正常工作。定位精度动力定位系统应达到预定的定位精度要求，确保船舶在指定位置保持稳定。5.3系统性能指标065.1一般要求安全性动力定位系统应设计成能确保船舶在各种海况下安全定位，防止因系统故障导致的危险情况。可靠性系统应具有高可靠性，确保在长时间运行过程中性能稳定，减少故障发生的概率。易操作性系统的操作界面应简洁明了，方便船员进行快速准确地操作。5.1.1系统设计控制系统应采用先进的控制算法和软件，确保动力定位系统的快速响应和准确控制。传感器应配备高精度传感器，用于实时监测船舶位置、艏向、速度等参数，确保动力定位系统的精确控制。推力系统应配置足够数量和功率的推力器，以保证船舶在不同海况下均能实现精确定位。5.1.2设备配置排放控制动力定位系统应满足相关国际和国内环保法规要求，减少废气、废水和噪声等污染物的排放。节能设计系统应采用节能技术，降低能耗，提高能源利用效率。5.1.3环境保护培训要求船员应接受专业的动力定位系统操作培训，熟悉系统的工作原理和操作方法。操作规程应制定详细的动力定位系统操作规程，确保船员在操作过程中有章可循，减少误操作的风险。5.1.4人员培训与操作075.2动力系统设计技术要求123应根据船舶的作业需求和作业环境，合理配置主机、推进器、发电机等动力设备，确保船舶在各种工况下具有足够的动力和电力供应。动力系统应具备较高的可靠性和稳定性，能够在恶劣的海况和气象条件下正常工作。应考虑节能减排和环保要求，选择低排放、高效率的动力设备。5.2.1动力系统配置010203动力系统应配备先进的控制系统，实现船舶的精准控制和操作便利。控制系统应具备自动控制和手动控制两种模式，以适应不同的作业需求。应具备完善的故障诊断和报警功能，及时发现并处理动力系统的问题。5.2.2动力系统控制动力系统应设置多重安全保护装置，确保在发生故障或异常情况时能够及时切断动力输出，防止事故扩大。动力系统的设计和使用应符合相关的国际和国内安全标准和规范。应定期对动力系统进行维护和检查，确保其处于良好的工作状态。5.2.3动力系统安全保护085.3推进器系统设计技术要求5.3.1推进器选型与配置010203应根据船舶类型、作业需求、环境条件等因素，合理选择推进器类型（如螺旋桨、喷水推进器等）和数量。推进器的配置应确保船舶在各个方向上的灵活性和操纵性，特别是在复杂海况下的定位能力。应考虑推进器的冗余设计，以提高系统的可靠性和安全性。推进器控制系统应具备高精度、高响应速度的特性，以确保船舶动力定位的精确性和稳定性。5.3.2推进器控制系统设计控制系统应采用先进的控制算法，如PID控制、模糊控制等，以实现对推进器的精确控制。应具备完善的故障诊断和报警功能，及时发现并处理推进器控制系统的异常情况。5.3.3推进器与动力系统的匹配应考虑节能和环保要求，在满足动力需求的前提下，尽可能降低燃油消耗和排放。应根据船舶的实际运行情况和作业需求，合理调整推进器的转速和功率，以实现最佳的动力效果。推进器与动力系统的匹配应确保船舶在各种工况下的动力需求得到满足。010203推进器系统设计应符合相关国际和国内安全标准，确保船舶在动力定位过程中的安全性。应采用高质量的材料和零部件，以及严格的制造工艺，确保推进器系统的可靠性和耐用性。应定期对推进器系统进行维护和检修，及时发现并处理潜在的安全隐患。5.3.4安全性与可靠性要求010203095.4动力定位控制系统设计技术要求5.4.1控制系统架构应采用分布式或集中式控制系统架构，确保系统的可靠性和稳定性。01控制系统应具备冗余设计，以防止单点故障导致系统失效。02应具备完善的系统监控和故障诊断功能，便于及时发现并处理潜在问题。03应采用先进的控制算法，以实现精确的动力定位控制。应具备自动和手动两种控制模式，以满足不同操作需求。控制策略应考虑船舶的操纵性、耐波性和稳性等因素，确保在各种海况下均能保持良好的定位精度。5.4.2控制算法与策略010203应选用高精度、高可靠性的传感器，用于实时监测船舶的位置、姿态和运动状态。执行机构应具备快速响应和精确控制能力，以确保动力定位系统的实时性和准确性。传感器和执行机构应与控制系统紧密配合，实现高效的数据传输和控制指令执行。5.4.3传感器与执行机构控制系统应定期进行自检和校准，确保系统的稳定性和准确性。同时，应建立完善的维护保养制度，延长设备使用寿命。5.4.4安全与保护措施动力定位系统应设置多重安全防护措施，防止因误操作或设备故障导致的安全事故。应具备应急停车功能，以便在紧急情况下迅速切断动力输出，保护船舶和人员安全。010203105.5故障模式与影响分析技术要求涉及整个动力定位系统的故障，如电源失效、控制系统崩溃等。系统性故障特定设备或部件的故障，如推进器故障、传感器失灵等。局部性故障由于操作不当导致的故障，如误操作、设定错误等。操作性故障5.5.1故障模式分析010203对船舶定位的影响分析故障后船舶是否能保持位置、航向和姿态的稳定。对船舶安全的影响评估故障是否可能导致船舶碰撞、搁浅或其他安全事故。对作业效率的影响分析故障对船舶作业效率的影响，如是否会导致作业中断或降低作业速度。5.5.2故障影响分析制定应急预案，培训船员进行应急操作，以减小故障带来的影响。应急措施故障发生后，采取必要的措施进行修复，使系统尽快恢复正常运行。恢复性措施定期检查和维护设备，提前发现并解决潜在问题。预防性措施5.5.3故障应对措施对动力定位系统的安全性进行全面评估，确保系统在故障发生时不会对人员和环境造成危害。安全性评估分析系统的可靠性指标，如平均无故障工作时间、故障率等，为系统的维护和升级提供依据。可靠性评估5.5.4安全性与可靠性评估116动力定位系统试验技术要求海况要求进行动力定位系统试验时，应选择适当的海况，确保试验的安全性和有效性。船舶状态船舶应处于正常工作状态，所有相关设备和系统均应运行正常。试验人员试验人员应具备相应的专业知识和技能，确保试验的顺利进行。030201试验条件验证动力定位系统的定位精度是否满足设计要求。定位精度试验测试动力定位系统对移动目标的跟踪性能。跟踪性能试验验证动力定位系统在受到外部干扰时的稳定性和可靠性。抗干扰能力试验试验项目01静态试验在船舶静止状态下进行测试，主要验证定位精度和稳定性。试验方法02动态试验在船舶航行状态下进行测试，主要验证跟踪性能和抗干扰能力。03模拟故障试验模拟动力定位系统可能出现的故障，测试系统的容错能力和恢复能力。数据记录详细记录试验过程中的所有数据，包括定位精度、跟踪误差、抗干扰能力等。问题处理针对试验中暴露出的问题，提出改进措施并进行优化。结果分析对试验数据进行详细分析，评估动力定位系统的性能是否满足设计要求。试验结果评估126.1动力系统试验技术要求6.1.1试验目的验证动力系统的性能和可靠性，确保其满足设计要求。检测动力系统在规定的环境条件下的工作稳定性和安全性。6.1.2试验内容对动力系统的各项参数进行测试，包括功率、扭矩、转速等。01进行耐久性试验，模拟长时间连续工作条件下的动力系统性能。02进行突发故障模拟，测试动力系统在异常情况下的应对能力和恢复性能。03制定详细的试验计划，明确试验目标、试验条件、测试点布置等。准备试验设备和仪器，确保其精度和可靠性。按照试验计划逐步进行试验操作，记录试验数据。对试验数据进行分析和处理，得出试验结论。6.1.3试验方法与步骤根据试验结果，评估动力系统的性能和可靠性是否达到预期设计要求。为动力系统的进一步优化和设计提供数据支持和依据。总的来说，动力系统试验技术要求是确保海洋工程船舶动力定位系统性能和安全的重要环节。通过严格的试验和测试，可以验证动力系统的性能和可靠性，确保其在实际应用中能够稳定、安全地运行。分析试验过程中出现的问题和故障，提出改进措施和建议。6.1.4试验结果评估136.2推进器系统试验技术要求6.2.1推进器性能试验推力测试测量推进器在不同转速下的推力输出，确保其满足设计要求。效率测试通过对比推进器在不同工况下的能耗和推力输出，评估其效率。噪音测试测量推进器运行时的噪音水平，确保其低于规定的限制。响应性测试测试控制系统对推进器指令的响应时间，确保其满足快速性和准确性的要求。6.2.2控制系统试验稳定性测试在不同海况下测试控制系统的稳定性，确保其能够保持船舶的稳定定位。可靠性测试长时间运行控制系统，检查其故障率和稳定性，确保其满足长期使用的需求。过载保护测试测试推进器在过载情况下的保护措施是否有效。接地保护测试检查接地保护系统是否能够有效防止电流泄漏和电击危险。短路保护测试模拟电路短路情况，检查保护系统是否能够及时切断电源，防止设备损坏。6.2.3安全保护系统试验在不同温度下测试推进器的性能，确保其能够在极端温度下正常工作。高低温测试6.2.4环境适应性试验模拟船舶在航行过程中可能遇到的振动和冲击情况，检查推进器的耐振性和耐冲击性。振动和冲击测试在海洋环境中长期运行推进器，检查其防腐性能和防海洋生物附着性能。防腐和防海洋生物附着测试146.3动力定位控制系统试验技术要求自动控制模式测试验证动力定位系统能否在自动控制模式下，根据预设的位置和艏向自动调整船舶位置和姿态。手动控制模式测试紧急停止功能测试6.3.1系统功能试验检验在手动控制模式下，操作人员是否能够通过操纵手柄或控制面板，灵活地调整船舶位置和艏向。验证在紧急情况下，系统是否能够迅速响应并停止船舶的动力定位，以确保安全。定位精度测试在不同海况下，测试动力定位系统的定位精度，确保其满足设计要求。响应时间测试测量系统从接收到指令到实际执行动作的时间，以评估系统的响应速度和效率。稳定性测试在长时间运行过程中，监测系统的稳定性，确保其能够持续、稳定地为船舶提供动力定位服务。6.3.2系统性能测试6.3.3安全保护及报警功能试验传感器故障报警测试当传感器出现故障时，验证系统是否能够及时发出报警信号，并采取相应的安全措施。超出设定范围报警测试测试当船舶超出预设的安全范围时，系统是否能够触发报警，并提示操作人员采取相应措施。紧急情况下的安全保护功能测试验证在紧急情况下，如电力中断或设备故障时，系统是否能够自动切换到备用电源或执行预设的安全保护程序。156.4故障模式与影响分析(FMEA)试验技术要求故障模式识别在进行FMEA试验时，应首先识别动力定位系统中可能出现的所有故障模式。这包括但不限于传感器故障、执行器故障、控制系统故障等。风险评级根据故障模式的严重性和发生频率，对其进行风险评级。这有助于确定哪些故障模式需要优先处理，以及制定相应的缓解措施。试验验证通过模拟或实际测试来验证FMEA分析的结果。这包括在模拟故障条件下测试动力定位系统的响应和性能，以确保系统在发生故障时能够安全、有效地运行。影响分析针对每种识别出的故障模式，需要分析其可能对动力定位系统性能和安全性的影响。这包括评估故障对船舶位置保持、航向控制以及整体操作稳定性的影响。6.4故障模式与影响分析(FMEA)试验技术要求16附录A(资料性附录)各船级社动力定位分级标志及配置对比01ABS（美国船级社）采用DP0至DP3的分级标志，其中DP3为最高级别，表示船舶可以在任何海况下保持位置和艏向。DNVGL（挪威船级社）采用DYNPOSAUTRO、DYNPOSEOL和DYNPOSERT等标志，分别代表不同级别的动力定位系统。LR（劳氏船级社）使用DP(AM)、DP(AA)和DP(AAA)等标志，其中DP(AAA)为最高级别。动力定位分级标志0203配置对比01LR与其他船级社：劳氏船级社在动力定位系统的配置上更为严格，要求船舶不仅具备高精度的定位和控制能力，还需考虑冗余设计和应急措施，以确保船舶在各种极端情况下的安全。0203船级社之间的共性与差异：各船级社在动力定位系统的基本配置上存在共性，如均要求配备定位系统、传感器、推进器和控制系