“海洋石油278”动力定位系统升级后推进器舱布置方案设计

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(海洋石油工程股份有限公司,天津 300451)

“海洋石油278”是目前世界上第一艘带有动力定位2级能力的5万t半潜式自航工程船，半潜深度13.5 m，在所有吃水下均具有DP-2动力定位能力。该船为CCS船籍，无限航区。设计吃水10.15 m的情况下，载重量约53 500 t ，在静水中的航速能达到14 kn。续航力约15 000 n mile，自持力不少于50 d。主要用于但不限于海洋石油和天然气勘探、开采工程装备等海上运输和安装。

DP-2动力定位系统是该半潜式自航工程船的关键技术之一，具有高技术、高复杂性的特点。DP-2系统是一个双冗余的动力定位系统，系统设计满足CCS DP-2、ABS DP-2以及IMO DPII 的要求，入级检验按照CCS DP-2规范。

为提高船舶的动力定位能力，“海洋石油278”需从当前的DP-2动力定位系统升级为DP-3。

1 动力定位系统的设备配置要求

船级符号是船级社授于船舶的一个等级标志，对于动力定位系统来说，各船级社根据船东对动力定位系统的功能和设备冗余度的不同要求授于不同的附加标志。不同的动力定位附加标志, 其要求的设备配置也不同,主要区别在设备配置的冗余度上。表1列出了动力定位系统设备配置的要求 (以CCS要求为例，其他船级社要求相似，不再列举)。

表1 不同等级动力定位系统的配置

由表1可见, 不同级别的动力定位系统对于设备的配备和布置要求区别较大。 概括如下。

1)DP-1的附加标志。不考虑系统设计的冗余，仅考虑自动保持船位和艏向即可。

2)DP-2的附加标志。相对于 DP-1来说，除了考虑自动保持船位和艏向，还需考虑设备的冗余，不应因为单点故障使得动力定位系统失效。

3)DP-3的附加标志。要求相对较高, 相对于DP-2来说，除了考虑设备的冗余，冗余的设备之间需用 A60防火墙进行分隔。

对于动力定位系统推进器的配置要求，DP-2与DP-3附加标志的主要区别在于考虑冗余的推进器舱室之间是否有A60防火墙进行分隔。这也是“海洋石油278”船从DP-2动力定位系统升级为DP-3过程中推进器舱设计的最关键要素。

2 推进系统的配置分析

本船在船艉安装有两套5 500 kW变频调速异步电动机驱动的推进轴系，用于主推进及动力定位，在船艉还安装有两台2 000 kW管道推进器。在船艏安装有两台2 000 kW可伸缩全回转电力推进器，还安装有一台2 000 kW管道推进器，用于港口操作和动力定位。推进器的布置见图1。

图1 “海洋石油278”推进器的布置示意

所有全回转推进器应在任何方向均可产生最大推力，管道推进器需要在两个方向产生最大推力。

全船7台推进器可在下述情况下连续工作。

1)两台5 500 kW主推进器可单机或双机运行。

2)主推进器、可伸缩推进器、管道推进器可任意组合运行。

本船设有两套推进轴系、固定螺距螺旋桨、减速齿轮箱、导流管和舵。每台螺旋桨由推进电机通过减速齿轮箱驱动，推进电机转速受控于变频器系统。

对于推进控制方面，为每套轴系提供独立的控制系统。推进控制系统设计时要考虑动力定位和航行模式。

推进系统的动力定位模式包括以下控制。

1)主推进器和舵。

2)船艉侧推。

3)船艏侧推。

4)船艏可伸缩推进器。

航行模式包括如下3种。

1)正反转控制。

2)电机速度控制。

3)电机功率极限控制。

2.1 管道式推进器

3台管道式推进器为定距式螺旋桨，推进器由电机驱动，通过变频器双转向由0速至全速无级控制。桨叶优化设计，满足双向大推力要求。

管道式推进器的主要参数见表2，推进器舱布置图见图2。

表2 管道式推进器的主要参数

图2 管道式推进器舱室布置示意

2.2 伸缩式全回转推进器

两台伸缩式全方位回转推进器为定螺距螺旋桨，推进器由电机驱动，通过变频器单转向由0速至全速无级控制。桨叶优化设计，满足单向大推力要求。推进器为无级控制转速，最小转速为2 r/min。

伸缩式全回转推进器的主要参数见表3，推进器舱布置图见图3。

图3 伸缩式全回转推进器舱室布置示意

表3 伸缩式全回转推进器的主要参数

升降桨2台型号TH-2500MLRN螺旋桨直径 2 500 mm螺旋桨转速0～226.4 r/min桨叶数 4生产厂家Thrustmaster电机2台型号DC5100U1250QD额定功率2 000 kW转速0-1 000 r/min进线电压620 V,3 ph防护等级 IP54绝缘等级Class F温升 Class F过载每10 min允许1.1倍满载电流过载1 min生产厂家Coverteam UK ltd环境温度 45 ℃

2.3 主推进器

两台主推进器为定距式螺旋桨；推进器由电机驱动，通过变频器双转向由0速至全速无级控制。桨叶优化设计，满足双向大推力要求。

主推进器的主要参数见表4，推进器舱布置见图4。

表4 2台主推进器的主要参数

图4 主推进器舱室布置示意

由各个推进舱的布置图可知，每一舱室内的两台推进器都配置了独立的附属设备，使得某一附属设备的失效不会同时导致两台推进器失效。本船的推进系统具有满足DP-2要求的冗余能力，推进器的配置满足在单点故障情况下，船舶浮起及半潜状态在相应环境条件下的定位能力。但船艏或船艉的两个推进器及附属设备都布置在同一个舱室内，不能满足DP-3动力定位的要求，需要对推进器舱的分舱布置进行调整。

3 推进器舱的布置方案设计

根据表1中船级社对于DP-3系统的冗余设计要求，本船从DP-2动力定位系统升级为DP-3后，推进器舱的布置要考虑推进器及附属设备在位置上独立，即要求两个推进系统之间设置A60的防火墙进行阻隔，以确保在发生电力故障、火灾、水灾等情况下的损失不会超过一个推进器。

因此，对推进器附属设备的舱室布置进行重新规划，目的是将每一套推进器装置及附属系统放置在一个单独的舱室内。规划后的推进器舱室布置见图5～7，图中云雾线内表示的为推进器附属设备的布置调整和新增加的舱壁结构，以满足DP-3系统对推进器舱室的分舱布置要求。

图5 管道式推进器舱室分舱布置示意

图6 伸缩式全回转推进器舱室分舱布置示意

图7 主推进器舱室分舱布置示意

4 结束语

根据船级社动力定位附加标志DP-3的要求，冗余的推进器舱室之间应设置有A60防火墙进行分隔。“海洋石油278”船从原有的DP-2动力定位系统升级为DP-3后，在维持原船推进器配置方案不变的前提下，在冗余的推进器舱室之间设置A60防火墙的同时调整了舱内设备的布置，满足了DP-3动力定位系统对舱室布置的要求。

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