浅谈南太平洋南美沿岸超大型浮吊DP的实际使用
汤洪流
摘 要：海上大型浮吊在作业时必须精确定住船位，传统方式就是靠锚泊系统的机械定位。但是，在深海作业时无法满足要求且在操作时费时费力。随着计算机技术的不断发展和大型变频电机的研发成功，出现了一种新型定位系统——动力定位系统（DP）。在此详细阐述DP在大型浮吊上的正确应用和在复杂环境下的注意事项。
关键词：动力定位；孤立波；大型浮吊
自20世纪70年代起，动力定位系统逐渐发展起来，被广泛应用于海洋工程船舶、水下作业、海上科学考察等领域。近些年，其定位能力和便捷适用性得到大力提升，从DP1到DP3，越来越被广大海洋工程船舶所有人所接受。但是，受人为操作或自然外界因素影响，造成DP失位，海上事故时有发生。这就对DP操作人员（DPO）和DP 维保人员（DPM）专业技能和经验提出很高的要求，要求熟悉DP系统的性能以及FMEA等，在遇到不同的紧急情况时能泰然处之。
我有幸在全球最大的单臂全旋回轉重吊船“振华30”轮上工作。该船长299.5m，宽58m，型深28m，单臂固定吊为12 000t，全回转7 000t，是由一艘260 000t油船改装而成的。“振华30” 轮配备了先进的K-POS22 DP系统，于2018年1—2月份在南太平洋秘鲁北部沿岸水域吊装一个海上固定式钻井平台。秘鲁北部沿岸不仅盛产石油，水文状况也极其复杂。在此季节，南太平洋赤道流和南部过来的冷流交汇于此，还有潮汐引起的涨落潮流，经常是三四股流交织在一起，流速、流向变化莫测，还受到海工作业时长涌和孤立波等影响，且长涌有2股，方向也不一致。“振华30”轮排水量200 000t，仍然在不停地摇摆，对安全施工造成困扰。下面和大家探讨在复杂环境中如何操纵DP。
1 孤立波（SOLITARY）的影响
孤立波主要发生在浅水中，在我国南海海域经常会发生，特别是夏季，而在秘鲁水域以前没有遇到过。在项目组提供的水文资料中，也没有提及孤立波的存在。这种波对于DP船船位控制影响巨大，尤其是对于近平台侧的起重作业，稍不留神就会造成船舶失位，进而危及平台安全。我们组织DPO和相关人员研究，经过周密计算和讨论，制定出一套应对孤立波影响的措施：
（1）我们的DP操作人员要充分了解本船DP特性，如DP 的CAPACITY PLOT，MEDIAN TEST，FMEA等基本性能。如图1、图2所示。
（2）制定好船舶就位时相对于导管架平台的位置，紧急撤离路线、程序，以及DP能力的临界状态，也就是说达到此状态时需马上启动撤离程序，转移到安全水域待命，等流速下降到临界速度以下，再返回施工。
（3）将船位一直摆在平台的下流侧，即BLOW-OFF位置。如果因为流的影响，造成船舶失位，那么，船舶会在流的作用下漂移，越来越远离平台。
（4）做好记录，总结孤立波来向和强度，安排测量船在孤立波来向大概20海里左右测量流速，如遇孤立波，及时预警，以便我们及早采取应对措施。
（5）DPO 和DPM 24小时在各自岗位值守，提前根据本次吊装任务，检查和设定好DP各参数，在实际操作中严格按照操作规程，根据经验灵活运用DP系统。
（6）如想选择某个参照系统，正常情况下，只需要点击操作台上的按钮即可，但是对于近平台的作业，必须在菜单项中先选“MONITOR”，当信号稳定后，再选择进入DP系统。在DP操作系统中，根据实际情况，使用“QUICK MODEL“功能，此功能的作用就是缩短刷新DP模型时间，负面影响就是数学模型没那么准确，所以说，不是一有孤立波就用“QUICK MODEL”，而是要根据经验来选择使用“QUICK MODE”的时机。
（7）DP值班人员发现任何不利苗头，马上采取措施，包括通知相关人员组织抢修，如情况需要，果断地将DP转换成Joy-stick模式等，准备撤离现场，确保安全。
2 DGPS信号经常丢失影响
在船舶实操期间，我们一共使用了3种定位系统，分别是DGPS，TAUTWIRE，RADIUS。其中DGPS信号多次丢失，特别是在晚上。开始，我们认为是在赤道地区，受到太阳黑子等影响，信号不稳定，后来经反复检查设备和现场观察，发现是有鸟落在DGPS天线上休息，导致信号被遮挡。我们安排人员用声光等驱鸟，要求操作人员一旦发现DGPS信号跳跃，立刻取消掉，选择其他值得信赖的参照系统，防止船位丢失。参照系统显示界面如图3所示。
在操作过程中，另外一套位置参考系统“TAUTWIRE”曾经出现信号不稳定的情况，主要是渔网和鱼线等缠绕“TAUTWIRE”钢丝，在有流和人力拽拉时，导致信号跳跃。我们及时安排人员定期巡视“TAUTWIRE”，发现有渔网缠绕时，马上安排清理，并通知在驾驶台的DPO；教育船员及施工人员在项目进行期间，严禁钓鱼。
3 大潮汛及怪流的影响
作业区域不仅有孤立波影响，在1月下旬，作业区域曾受到大潮汛影响，DP系统显示的流速最大达到4.2kn，船舶推进器负荷达到80%，发电机6台在线，总负荷使用情况达到60%。对于近平台作业，这是非常危险的，因为大潮汛有涨落潮之分，一旦流向发生变化，船舶就会处于BLOW-ON位置，如果推进器发生故障或发电机跳电，很有可能造成船舶失位，流会推动船舶向平台漂移，后果不堪设想。针对这种情况，我们在采取应对孤立波措施基础上，还制定一个标准，即当推进器负荷达到60%，流速还有上涨的趋势，马上通知项目总指挥，要求各方准备撤离施工现场，转移到安全水域，等强流过后再移返回施工现场作业。要求各相关施工单位建立撤离应急预案，缩短反应时间。其间，船舶因为强流撤离过几次，有一次当我们撤离到安全位置后，流速再次增强，后面6台推进器达到80%负荷，推进器的THR BAR变黄，DP系统预警；前面6台达到60%负荷，船舶左右晃动范围达几米，因及时撤离，保证了船舶的安全。秘鲁水域的流比较怪，船舶在打桩时不能移动，导管架固定在船舶的左舷，流向经常会变，变化方向从船舶左后到右后，如从左后来，对船舶是安全的；从右后来，对于船舶就比较危险。针对这种情况，我们采取应对措施。
（1）要求DP值班人员加强值班，密切注意流向流速变化。
（2）当流向转至不利安全的时候，立即通知相关作业方做好撤离准备。
（3）经严格计算，当流转到从右正横（平台在船舶左侧）过来时，推进器负荷达到40%，我们就撤离，避免流速继续增大想撤都撤不走的尴尬局面。
4 关键性设备使用注意事项
影响船舶动力定位的主要设备和装置，可以簡单地理解为发电机和推进器。要保证这些设备在施工过程中正常使用和遇到故障时被及时修复，需要注意如下几个方面：
（1）船上需配备足够的有经验的DPM和DPO，在DP系统发生故障时，能及时识别并消除故障，尽早恢复施工，减少损失。
（2）施工前，安排对DP设备和系统彻底保养、检查，确保工程期间设备正常运行。
（3）施工期间，安排DPO和DPM现场值守，发现问题，及时解决。
（4）备妥检修工具和备件，遇故障时，能减少寻找工具和备件的时间。
（5）树立正确的DP使用理念，不能只为了降低成本而忽略安全。我们在工程开始前得知，有部分DPO和DPM认为在施工作业过程当中，发电机够用就行，将所有发电机备妥，需要几台就开几台，其他设定为自动启动，即如果负荷达到或超过总额的80%时，其余发电机会自动启动。对于这种观点，我们当场给予纠正，让他们明白DP船有个冗余度的概念，提供的电力也好，推力也好，必须是“绰绰有余”的。如果发电机功率不够，那么推进器就会限制功率，后果就是明明系统要求推进器给出50t推力，结果推进器只能给20t，导致船舶失位。对于发电机自动启动，那是要发电机提供的功率达到总额的80%，并且持续十来秒，才能自动启动，可能造成船舶失位而危及平台和船舶。在近平台作业的时候，我们一直保持4台发电机在线，因为在配电板的概念当中，是有分区设置的，DP系统认为最好的发电机分配就是每个区的数量一致，即都是双数，如果用3台，就会出现符合分配不均匀的报警，所以在整个项目当中，DP使用人员一定要坚持DP使用的正确方法，不受任何干扰。
（6）在更换发电机的过程当中，不允许一台上，同时一台下。因为当时负荷如果很大，一台上，一台下，发电机的表现就是一个负荷逐渐增加，一个负荷逐渐减少，没有稳定下来，电路当中存在回流，整个电力系统需要的负荷会比平时大很多，在高负荷下更明显，船舶容易失位。
（7）DPO需要对本船的DP推进器有一个充分了解，要清楚地明白，哪些推进器是可以信赖的，哪些是要打上一个问号的。在负荷不太大的情况下，可以让推进器轮流“歇歇”，确保其性能稳定，保障船舶的安全。
船舶操纵是一门实践科学。有了DP证后，专业人员必须要上多类型和多型号的船舶进行操作，培养全面素质，确保DP功能在实际工作中发挥应有的作用。
摘 要：海上大型浮吊在作业时必须精确定住船位，传统方式就是靠锚泊系统的机械定位。但是，在深海作业时无法满足要求且在操作时费时费力。随着计算机技术的不断发展和大型变频电机的研发成功，出现了一种新型定位系统——动力定位系统（DP）。在此详细阐述DP在大型浮吊上的正确应用和在复杂环境下的注意事项。
关键词：动力定位；孤立波；大型浮吊
自20世纪70年代起，动力定位系统逐渐发展起来，被广泛应用于海洋工程船舶、水下作业、海上科学考察等领域。近些年，其定位能力和便捷适用性得到大力提升，从DP1到DP3，越来越被广大海洋工程船舶所有人所接受。但是，受人为操作或自然外界因素影响，造成DP失位，海上事故时有发生。这就对DP操作人员（DPO）和DP 维保人员（DPM）专业技能和经验提出很高的要求，要求熟悉DP系统的性能以及FMEA等，在遇到不同的紧急情况时能泰然处之。
我有幸在全球最大的单臂全旋回轉重吊船“振华30”轮上工作。该船长299.5m，宽58m，型深28m，单臂固定吊为12 000t，全回转7 000t，是由一艘260 000t油船改装而成的。“振华30” 轮配备了先进的K-POS22 DP系统，于2018年1—2月份在南太平洋秘鲁北部沿岸水域吊装一个海上固定式钻井平台。秘鲁北部沿岸不仅盛产石油，水文状况也极其复杂。在此季节，南太平洋赤道流和南部过来的冷流交汇于此，还有潮汐引起的涨落潮流，经常是三四股流交织在一起，流速、流向变化莫测，还受到海工作业时长涌和孤立波等影响，且长涌有2股，方向也不一致。“振华30”轮排水量200 000t，仍然在不停地摇摆，对安全施工造成困扰。下面和大家探讨在复杂环境中如何操纵DP。
1 孤立波（SOLITARY）的影响
孤立波主要发生在浅水中，在我国南海海域经常会发生，特别是夏季，而在秘鲁水域以前没有遇到过。在项目组提供的水文资料中，也没有提及孤立波的存在。这种波对于DP船船位控制影响巨大，尤其是对于近平台侧的起重作业，稍不留神就会造成船舶失位，进而危及平台安全。我们组织DPO和相关人员研究，经过周密计算和讨论，制定出一套应对孤立波影响的措施：
（1）我们的DP操作人员要充分了解本船DP特性，如DP 的CAPACITY PLOT，MEDIAN TEST，FMEA等基本性能。如图1、图2所示。
（2）制定好船舶就位时相对于导管架平台的位置，紧急撤离路线、程序，以及DP能力的临界状态，也就是说达到此状态时需马上启动撤离程序，转移到安全水域待命，等流速下降到临界速度以下，再返回施工。
（3）将船位一直摆在平台的下流侧，即BLOW-OFF位置。如果因为流的影响，造成船舶失位，那么，船舶会在流的作用下漂移，越来越远离平台。
（4）做好记录，总结孤立波来向和强度，安排测量船在孤立波来向大概20海里左右测量流速，如遇孤立波，及时预警，以便我们及早采取应对措施。
（5）DPO 和DPM 24小时在各自岗位值守，提前根据本次吊装任务，检查和设定好DP各参数，在实际操作中严格按照操作规程，根据经验灵活运用DP系统。
（6）如想选择某个参照系统，正常情况下，只需要点击操作台上的按钮即可，但是对于近平台的作业，必须在菜单项中先选“MONITOR”，当信号稳定后，再选择进入DP系统。在DP操作系统中，根据实际情况，使用“QUICK MODEL“功能，此功能的作用就是缩短刷新DP模型时间，负面影响就是数学模型没那么准确，所以说，不是一有孤立波就用“QUICK MODEL”，而是要根据经验来选择使用“QUICK MODE”的时机。
（7）DP值班人员发现任何不利苗头，马上采取措施，包括通知相关人员组织抢修，如情况需要，果断地将DP转换成Joy-stick模式等，准备撤离现场，确保安全。
2 DGPS信号经常丢失影响
在船舶实操期间，我们一共使用了3种定位系统，分别是DGPS，TAUTWIRE，RADIUS。其中DGPS信号多次丢失，特别是在晚上。开始，我们认为是在赤道地区，受到太阳黑子等影响，信号不稳定，后来经反复检查设备和现场观察，发现是有鸟落在DGPS天线上休息，导致信号被遮挡。我们安排人员用声光等驱鸟，要求操作人员一旦发现DGPS信号跳跃，立刻取消掉，选择其他值得信赖的参照系统，防止船位丢失。参照系统显示界面如图3所示。
在操作过程中，另外一套位置参考系统“TAUTWIRE”曾经出现信号不稳定的情况，主要是渔网和鱼线等缠绕“TAUTWIRE”钢丝，在有流和人力拽拉时，导致信号跳跃。我们及时安排人员定期巡视“TAUTWIRE”，发现有渔网缠绕时，马上安排清理，并通知在驾驶台的DPO；教育船员及施工人员在项目进行期间，严禁钓鱼。
3 大潮汛及怪流的影响
作业区域不仅有孤立波影响，在1月下旬，作业区域曾受到大潮汛影响，DP系统显示的流速最大达到4.2kn，船舶推进器负荷达到80%，发电机6台在线，总负荷使用情况达到60%。对于近平台作业，这是非常危险的，因为大潮汛有涨落潮之分，一旦流向发生变化，船舶就会处于BLOW-ON位置，如果推进器发生故障或发电机跳电，很有可能造成船舶失位，流会推动船舶向平台漂移，后果不堪设想。针对这种情况，我们在采取应对孤立波措施基础上，还制定一个标准，即当推进器负荷达到60%，流速还有上涨的趋势，马上通知项目总指挥，要求各方准备撤离施工现场，转移到安全水域，等强流过后再移返回施工现场作业。要求各相关施工单位建立撤离应急预案，缩短反应时间。其间，船舶因为强流撤离过几次，有一次当我们撤离到安全位置后，流速再次增强，后面6台推进器达到80%负荷，推进器的THR BAR变黄，DP系统预警；前面6台达到60%负荷，船舶左右晃动范围达几米，因及时撤离，保证了船舶的安全。秘鲁水域的流比较怪，船舶在打桩时不能移动，导管架固定在船舶的左舷，流向经常会变，变化方向从船舶左后到右后，如从左后来，对船舶是安全的；从右后来，对于船舶就比较危险。针对这种情况，我们采取应对措施。
（1）要求DP值班人员加强值班，密切注意流向流速变化。
（2）当流向转至不利安全的时候，立即通知相关作业方做好撤离准备。
（3）经严格计算，当流转到从右正横（平台在船舶左侧）过来时，推进器负荷达到40%，我们就撤离，避免流速继续增大想撤都撤不走的尴尬局面。
4 关键性设备使用注意事项
影响船舶动力定位的主要设备和装置，可以簡单地理解为发电机和推进器。要保证这些设备在施工过程中正常使用和遇到故障时被及时修复，需要注意如下几个方面：
（1）船上需配备足够的有经验的DPM和DPO，在DP系统发生故障时，能及时识别并消除故障，尽早恢复施工，减少损失。
（2）施工前，安排对DP设备和系统彻底保养、检查，确保工程期间设备正常运行。
（3）施工期间，安排DPO和DPM现场值守，发现问题，及时解决。
（4）备妥检修工具和备件，遇故障时，能减少寻找工具和备件的时间。
（5）树立正确的DP使用理念，不能只为了降低成本而忽略安全。我们在工程开始前得知，有部分DPO和DPM认为在施工作业过程当中，发电机够用就行，将所有发电机备妥，需要几台就开几台，其他设定为自动启动，即如果负荷达到或超过总额的80%时，其余发电机会自动启动。对于这种观点，我们当场给予纠正，让他们明白DP船有个冗余度的概念，提供的电力也好，推力也好，必须是“绰绰有余”的。如果发电机功率不够，那么推进器就会限制功率，后果就是明明系统要求推进器给出50t推力，结果推进器只能给20t，导致船舶失位。对于发电机自动启动，那是要发电机提供的功率达到总额的80%，并且持续十来秒，才能自动启动，可能造成船舶失位而危及平台和船舶。在近平台作业的时候，我们一直保持4台发电机在线，因为在配电板的概念当中，是有分区设置的，DP系统认为最好的发电机分配就是每个区的数量一致，即都是双数，如果用3台，就会出现符合分配不均匀的报警，所以在整个项目当中，DP使用人员一定要坚持DP使用的正确方法，不受任何干扰。
（6）在更换发电机的过程当中，不允许一台上，同时一台下。因为当时负荷如果很大，一台上，一台下，发电机的表现就是一个负荷逐渐增加，一个负荷逐渐减少，没有稳定下来，电路当中存在回流，整个电力系统需要的负荷会比平时大很多，在高负荷下更明显，船舶容易失位。
（7）DPO需要对本船的DP推进器有一个充分了解，要清楚地明白，哪些推进器是可以信赖的，哪些是要打上一个问号的。在负荷不太大的情况下，可以让推进器轮流“歇歇”，确保其性能稳定，保障船舶的安全。
船舶操纵是一门实践科学。有了DP证后，专业人员必须要上多类型和多型号的船舶进行操作，培养全面素质，确保DP功能在实际工作中发挥应有的作用。
