隨著海洋資源開發在中國沿海的迅猛發展,與其相關的海洋工程作業也日益增多。其中的潛水作業工程量也在不斷增加,作業要求也越來越高。但是,目前我國卻非常缺乏相應的行業或者國家標準來加以規范。為此,我們參閱了有關國際“動力定位船潛水作業程序”的標準、法規和作業程序,對相關內容進行了整理和綜述,現介紹給大家,供同行在開展動力定位模式潛水作業時參考。
1、動力定位系統驗證試驗
如果動力定位系統在建造和安裝完畢后,仍然留有某些未排除的故障,在動力定位潛水支持母船建造完畢或結束相關改裝而承擔潛水作業前,必須對其進行全方位的試驗。
這些試驗包括首先在碼頭進行檢驗和調試,然后進行海上試驗,船的定位系統應該在正常和緊急條件下分別進行充分檢驗,最后進行動力定位潛水鐘下潛試驗。需要強調的是,系統設備的逐個驗收并不能代表整個系統在工作條件下進行的徹底檢驗?赡艿脑,部分試驗應該在能夠對船位實施精確監控的環境下進行,還有一部分試驗應該在能夠反映實際環境條件的開闊水域進行。試驗結果應該用來證實或精練對船性能的陳述。
作為動力定位系統驗證試驗的一個環節,應該進行下列檢查:
•在港內
—所有設備和電纜的布置和安裝檢查
—所有電源、數據電纜和設備的接線檢查
—通過電子和功能性的試驗,進行所有設備的功能檢查
—所有電力干擾源的有效屏蔽檢查
—軟件的檢測和調試
—所有環境監控系統和報警設施的功能檢查
•在海上
—所有數據輸入系統的功能檢查
—計算機和界面系統的功能檢查
—電力管理系統的功能檢查
—包括響應時間的推進器功能檢查
—通過軟件聯調進行最優定位性能試驗
—通過不同的方式進行定位精度的驗證試驗
—從基本系統到備用系統的所有自動和手動轉換安排和程序的功能檢查
—位置偏移和艏向變化的控制功能檢查
—潛水鐘工作時,在有潛水員在水下的條件下,對動力定位系統進行滿意的操作
—在惡劣天氣下,進行定位性能試驗
2、操作檢查
無論何時啟動動力定位系統,都要執行設計好的動力定位系統功能性檢查程序,包括備用系統的選擇和操作。例如,這種檢查應包括但不局限于對諸如DP計算機、位置參考傳感器、羅經、發電機和推進器等的在線單元的失效進行模擬。這種檢查的對象也包括方向和航向的命令偏差。只有在這些檢查都成功結束,而且船長和潛水監督在允許潛水作業開始前對系統的可靠性都感到放心后,才真正表示船能夠在預定精度內自動保持船位。這個過程至少需要30分鐘。
在動力定位系統的控制下,母船的重新定位不需要重復以上的整個檢查。當不進行潛水作業和定位要求不是非常重要時,只需間斷性地進行部分或全部檢查。這樣不僅能夠實現對系統的連續正常工作功能的檢查,還可以提高操作者對緊急事件的應變能力。檢查最好以檢查清單的形式做成卡片或文件夾,以方便使用。
3、動力定位報警
在動力定位系統支持下進行潛水作業時,要有一個明確的系統對作業能力的反饋進行指示和引導。這個系統必須以標準操作狀態級別的數量最小為基礎,標準操作狀態級別代表著動力定位系統在安全許可范圍內使船保持住船位的能力。這些級別應該具備下述條件:
•正常操作狀態(綠燈指示)
—船正處于動力定位系統的控制下,動力定位系統運轉正常而且有合適的備用系統
—推進器輸出推力和總的電力消耗分別不超過最大推力的80%和總電力的80%
—除短期和獨立時期外,船位在預定的范圍內
—沒有碰撞的危險存在
•降級操作狀態(黃色報警)
—一個子系統的失效使動力定位系統處于無合適備用系統的工作狀態
—可用電站的數量減少到如果又一臺電站出現故障,船就無法保持現有船位
—可用推進器的數量減少如果又一臺推進器出現故障,船就無法保持現有船位
—在全部推進器和電站均在線的情況下,任何一個推進器的輸出推力超過80%或者總的用電功率超過80%
—船位偏移超過既定許可范圍的現象不是短暫而孤立的
—存在著碰撞的危險
—天氣條件被判斷為不適合動力定位潛水作業
•緊急狀態(紅色報警)
—系統失效導致無法保持船位
—任何阻止保持船位的外界條件的存在
4、不同警報級別的反應
根據不同的警報級別,應采取下述反應。視覺和聽覺信號應該由動力定位操作者手動擊發。
•正常操作狀態(綠燈)
動力定位潛水作業的所有項目都可以執行。
•降級操作狀態(黃色警報)
應將該警報通知船長和現場總監。潛水監督在收到警報后應命令潛水員立即返回潛水鐘并關閉潛水鐘。潛水監督和船長一道,通過對當前局勢以及任何可行的緩和局勢的措施進行分析,決定是否中止潛水作業,如是在進行表面潛水時,應命令水下的空氣或混合氣潛水員返回水面。
•緊急狀態(紅色警報)
潛水員應立即返回潛水鐘并關閉潛水鐘。潛水監督在快速考慮回收過程中可能產生的危險后,應下令盡快回收潛水鐘。此時,動力定位操作員應采取一切可能的措施保持船位,直到潛水員進入并關閉潛水鐘,潛水鐘遠離障礙物。此時,應盡可能快地向現場總監和船長口頭通知這一情況。如是表面潛水,應命令水下的空氣或混合氣潛水員返回水面。
5、通訊
潛水控制站與動力定位集控臺之間的通訊應保持連續。任一方的值班人員都應該將作業環境已發生或將要發生的任何變化及時通知對方。
下列指示給出了二者間需傳遞的信息類別:
•潛水控制室發送給動力定位操作者
。瓭撍姞顟B
-潛水員狀態
。邏核淞骰蚱渌麜尫糯罅繅嚎s氣體的設備的準備及使用情況
。瓭撍畣T、潛水鐘設備等的停止或移動可能的聲學參考信號
。魏慰赡軐е戮o急事件的趨勢
•動力定位操作者發送給潛水控制室
。苿哟拇蛩
。僮鳡顟B的任何變化
-有關引起操作狀態變化的原因的背景信息
-關于天氣預報或實際天氣的明顯變化
。复浇拇缓椭鄙龣C的運動情況
。幚砣魏蜗蛳碌睦,包括繃緊的纜繩重量的打算
。鈭D讓小船靠泊
。鈭D放置任何東西入水
下述列出了動力定位操作員所需的有關船上操作的信息:
。瓕θ魏文軌蛑苯佑绊懺诰動力定位系統設備或使備用設備無法啟動的電氣或機械系統的維護或改動工作的實施進行預告,對其結束進行通告
-對可能減小動力定位系統或潛水相關設備所需壓力的輔助空氣/液壓設備的啟動和停機操作進行預告
。鈭D啟動和關閉排污水泵,傾倒垃圾、廚房廢料等
-對可能影響動力定位系統工作的無線電和雷達設備的啟動和停機進行預告
-對可能影響船舶平穩的設備收放進行預告
-對船或直升機的即將靠近或離開進行預告
下述列出了在動力定位操作員和平臺之間進行傳輸的信息類型:
•從平臺到動力定位操作員
。椭鄙龣C的預定移動
。瓡绊憹撍鳂I、信標或應答器工作的預定吊機或平臺舷外作業
。酀{和生活垃圾等的排放預告
。A定的通訊或用電管制以及危險作業
。鞖庑畔
。渌嚓P作業
6、DP傳感器
•定位張索系統
-必須對纜繩進行定期的檢驗和維護,其與重力塊連接端應經常修剪并重新系牢于重力塊上,以確保其在重力塊和滑輪上的磨損均不過大
。谶x擇其在船上的位置時,必須注意盡可能減小對系統的機械限制。這一點在船舶因海況惡劣而移動時尤為重要。它應該設置在離月池或其他潛水點盡可能遠的地方
-必須注意盡量確保張索不會從底部提升,但萬一發生此情況,應該有反應該情況的指示自動發送給動力定位操作員
-如果張索被移動,應該采取措施防止其危害潛水員,同時也應避免潛水員干擾張索
。瓘埶鲬h離海底管線和電纜
。瓘埶鹘嵌鹊南拗茟鼙WC有效的工作
•短波無線電系統
短波無線電系統由一個固定天線和一個移動天線組成,固定天線安裝在平臺等固定裝置上,移動天線裝在DP船上。
。b有短波無線電船舶的操縱者必須注意信息臨時損失的可能性,例如,其他船只、直升機、平臺設備、或偶爾的暴風雨所引起的信息空白都會產生信息臨時損失,應采取措施以避免或盡可能減小其產生的影響
。惭b在有人操縱的生產平臺上的遙控信標或應答器容易受到人為的干擾。必須采取措施以確保其信號不被篡改或產生空白,確保其電源不被中斷。這些措施包括提供備用蓄電池、與平臺基本服務供應系統連接、將其安裝在易到達的位置。當主電源供應被切斷而由蓄電池對系統供電時,應有報警信號對此進行提示。平臺的所有者應該對安裝在平臺上的設備安全負責
-可能的話,應該準備兩套可轉換的頻率和代碼,以減少產生干擾的可能性,但是頻率和代碼必須進行合理的分配
-無論準備怎樣移動船舶,都應該仔細考慮船位及移動后與參照物之間的幾何態勢
。瓉碜岳走_的干擾會引起臨時信號失效和誤差
•水下聲學定位系統
聲波由安裝在海底的發射器發射,由安裝在船底的接收器接收。脈沖信號有規律的發射通過時間來計算距離從而得到船的準確位置。發射器可以同時布置幾個,但是只能作為一種定位傳感器。如果發射器安裝在潛水鐘上,它還可以在緊急情況下用來給潛水鐘定位。特別注意的是高壓水射流設備可能對此系統產生嚴重影響。
•DGPS定位系統
DGPS已經逐漸成為DP作業中最常用的定位傳感器。其中最常用的是美國國防部的全球定位系統,典型的定位精度為20m。為了改進其定位精度以用在DP船上,在原來GPS數據上進行差位修正。根據船舶所在位置的不同以及人造衛星的分布,現在DGPS的定位精度已經達到1~3m。要注意的是當接近一些大型建筑(例如平臺等)時由于人造衛星與差位信號會受到影響,定位精度會有所降低。
7、下行索具的處理及其對動力定位傳感器的干擾
•張索偏差
長時間在水平方向拋擲可繞軸轉動的物體,當其懸浮在水中時,會導致與提供位置信息的張索纏繞,應盡量避免此情況發生。
•對潛水員的阻礙
任何下行索具都會阻礙潛水員,只能在潛水監督的監督下讓有經驗的人員來操縱。
•聲學信標或應答器的移動
聲學設備的移動只能在潛水監督的監督下以及不斷地征求船長意見并在船長的直接授權下,由潛水員來完成。
•下行索具
下行索具應該具有可斷開區,以減小對潛水員造成傷害的機會。
8、船舶失控移動
在DP船上實施潛水作業,它需要特別注意因母船的移動而給潛水員造成的風險。母船偏移定位點能夠導致主提升纜,生命支持系統的故障和/或母船與潛水鐘之間、母船與潛水員之間、潛水鐘與潛水員之間的通訊系統發生故障。必須制定出作業程序和應急程序,將風險降低到最小,并有充足的準備以隨時提供應急的生命支持系統、通訊系統和重新部署設備,確保潛水員能夠安全返回。應該始終謹慎地安置潛水鐘或潛水員。當母船偏離定位點時,為了避免對座底潛水鐘的拖拉,應該考慮盡可能釋放作用在絞車上的臍帶牽引纜以及重力塊牽引纜上的張力。潛水員從DP母船下潛時,通常都不能進入受限區域。但是,在特殊情況下以及為了保證潛水員在DP系統發生故障時的安全而采取特別措施時,可以允許潛水員進入受限區域。
9、作業形勢圖和應急計劃
在DP控制站,有關母船、潛水鐘、潛水員、作業點以及任何已知障礙物(例如平臺、其他船只、系泊纜、井架等)之間相對位置以及船艏向和風速、風向等都應始終顯示在作業形勢圖中。DP值班人員必須確保此圖實時更新,確保計劃好的應急程序已經得到潛水監督的批準,并能夠在DP系統失效或其他緊急情況時予以啟動。這些計劃應該在潛水作業前就已經制定、審閱和修改完畢。
10、船的移動限制
當潛水鐘已下潛或潛水員正在水下工作時,DP潛水母船只能依據對潛水鐘和潛水員的全面了解,在非常嚴格和受控的環境下進行移動。包括:
•只能在DP系統的自動控制下
•當潛水員在水里的時候,通常都不允許母船移動。然而在特殊環境以及為了應對危險障礙物時,船長在得到潛水監督的認同后,才能夠被授權有限移動船舶,同時潛水監督應指導水下潛水員。這種有限移動不許超越位置傳感器的許可范圍而且只能以低速移動,艏向變化幅度不許超過15°,艏向的改變應按確定好的中心旋轉。在移動時,出潛的潛水員應能快速地返回潛水鐘。船舶移動應按照5m的增量進行(最大增量不允許超過10m)。改變艏向與船的位置不能同時進行。
•如果船舶進行比上述的有限移動幅度更大的移動,只能在以下條件具備時開展,即:潛水員已返回母船,由潛水鐘出去的潛水員已回到潛水鐘內,潛水鐘已被回收到母船或者已遠離包括海床在內的所有危險障礙物。
•當在DP控制下移動母船時,應該對以下情況予以特別重視:
—當潛水鐘因拖拉而處于搖擺狀態,或母船回轉的垂直軸線與月池不相適合時,除了前面所講的限制條件以外,艏向角度變化不能使潛水鐘的移動距離超過10m。
—當母船移動時,下行索具可能產生阻礙的有潛水鐘收放纜和臍帶,絕不能使其形成環狀,因其容易導致意外阻礙。
11、在平臺等附近進行的DP作業
當DP控制時的作業點離海上的生產平臺、系泊浮筒等固定設施很近時,應該特別注意。當在錨鏈、電纜等附近進行DP潛水作業時,由于無法精確地掌握這些錨鏈和電纜在任一特定時間所處的實際位置,有必要采取措施使潛水鐘及其收放纜盡量遠離這些錨鏈和電纜。
12、視覺參照點
當離固定結構物較近時,可以考慮根據母船與這些固定結構物之間的目測距離作為判斷DP失效的另一個依據。
13、在其他DP船附近進行的DP作業
當DP作業點靠近另外一個DP船時,DP船就潛在有受到幾種形式的相互干擾的制約。這些干擾包括會影響船體和定位張索的推進器排出流的沖擊,聲學和無線電位置參考傳感器信號干擾,以及風和流的間歇性作用。在準備作業時應該考慮這些因素并采取應有的對策?梢约俣▽嶋H定位精度比通常期望的要低,此外,還應該綜合協調位置參考傳感器和頻率的選取以及仔細選擇相關船位。
14.在淺水區域進行的DP作業
在淺水區域進行作業中,有資料表明,相對于聲學和張索參考傳感器在深水中的工作情況,它們與可正常工作的既定船位的距離方面所受的限制,會使它們產生更高的額外風險。因此,在這種作業中使用一個水面的位置參考傳感器就格外重要了。在評價DP母船的控位能力時,也應該考慮淺水區域有時所產生的強潮流和海流的影響。潛水臍帶必須用負浮力臍帶。
15.水面支持潛水
無論什么時候,在作業中只要有任何形式的動力,即推進器,就稱為DP模式。這些要求都是基于這樣一個前提,即任何時候由看護點到潛水員之間的臍帶長度都不可能使潛水員有機會碰到距離其最近的正在工作的推進器。在淺水以及水面支持潛水作業的準備和執行過程中,都應該萬分小心,努力使推進器對潛水員的影響減到最小。推進器工作時會在其附近產生水渦沖擊力或吸力,因此當潛水鐘或潛水員要經過潛在的推進器旋渦區時,應該格外小心并采取預防措施來避免受到水渦沖擊力或吸力的作用。這些預防措施包括采用恰當的計算機軟件來避免給潛水鐘或潛水員作業所帶來的任何危險影響。在準備潛水時,使用推力曲線也能夠有所幫助。使某些推進器處于禁用或不可選狀態也是有必要的,但同時應該考慮由此而產生的母船作業能力的下降。應該合理選取潛水員臍帶的長度以及釋放方式(例如在船舷釋放,從潛水鐘釋放等),使潛水員和臍帶都自然地無法接近會使他們或他們攜帶的設備與推進器相碰或受到推進器水渦沖擊力或吸力影響的這樣一些危險點。此外,應該始終小心以防止臍帶打結,當有跡象表明潛水員可能遇到臍帶張力或角度不正常這樣的困難時,應該迅速做出反應。由于每艘船和工作現場可能遇到的困難不同,無法用一通用的措施來解決這個問題。
如果下述條件具備的話,水面供氣潛水可以從處于DP模式的DP船上進行,無論從船舷開始潛水,還是從月池開始潛水。
•符合“水面供氣空氣潛水”中的條件限制;
•為緊急情況準備了有效的書面應急程序;
•潛水隊所有人員熟悉船的總體設計和操縱特點
•潛水必須從II級潛水鐘(濕式潛水鐘)實施
•必須考慮如何照顧從濕式潛水鐘出潛的潛水員,特別是在海床上有明顯障礙物時或要潛入水下建筑物時
•潛水員及待命潛水員,必須始終與潛水監督保持直接的通訊聯系
•必須為潛水監督提供有關的、通向駕駛室和/或DP控制站的DP報警及通訊系統
•現場總監必須能夠聽到潛水員和潛水監督之間的所有通訊內容,并能夠直接與潛水監督通話
•潛水鐘臍帶和/或潛水員臍帶,必須牢固地連接在主提升纜上
•漂移的臍帶應牢固地連接在濕式潛水鐘上,這樣潛水員作業點與看護點之間的臍帶長度就無法超過看管點與最近的推進器之間的距離。臍帶必須適當地進行標記
16、天氣的防范
應該對即將發生的任何天氣變化跡象予以應有的重視,特別是在風向突變和/或風力突然增大時。在冬季,風向突變和風力突然增大的現象經常發生。使用船上的氣象設備,包括氣壓計、風力傳感器、干濕溫度計,確保能夠采取及時的措施來減小丟失船位的可能性。在風和波浪分別從船艏艉線的兩邊相對作用于船的情況下,必須格外注意風力與波浪的方向移到正好一致時會導致船所受合力的劇烈變化。還應依照航海實踐的有關要求采取一切合理的預防措施,以確保能夠對不斷變化的天氣情況進行預報并采取相應的對策。這些預防措施包括:
•獲得作業區域定期而頻繁的天氣預報
•通過無線電搜索附近其他天氣預報站點所發布的當地氣象趨勢
•通過經驗和‘海員的眼睛’來判斷天氣情況和可能的趨勢
•參考DP系統測量出的環境信息及其所能提供的任何環境狀況的變化趨勢
•DP船上必須有兩個風力傳感器,兩個垂直傳感器,三個羅經(因為艏向至關重要)。
17、碰撞的危險
必須始終注意確保船舶依照最新的《國際避碰規則》顯示正確的號燈和號型。DP潛水母船的船長應該用視覺和聲學信號盡早發出警告,表示母船不能為任何出現在可能碰撞的航向上的來船讓路。如果簡易自動碰撞報警系統被合理使用的話,不應忽視其潛在作用。在能見度降低時,應由船長來決定當時的條件是否適合潛水作業。
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