2 500t起重船機(jī)艙監(jiān)測報警系統(tǒng)

黃 兵

(江蘇省船舶設(shè)計研究所有限公司,江蘇鎮(zhèn)江 212003)

0 引言

起重船主要用于港口船舶裝卸,港口建設(shè)水工作業(yè),船舶及石油平臺建造,建橋工程,水下救撈,海洋工程及離岸工程大型構(gòu)件物的起重吊裝作業(yè)等。船舶機(jī)艙是船舶的心臟,船舶機(jī)艙內(nèi)各個系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定工作是起重船正常作業(yè)的必要條件,為了使起重船可靠安全作業(yè),起重船應(yīng)設(shè)船舶機(jī)艙監(jiān)測報警系統(tǒng)AMS(Alarm and Monitoring System)。船舶機(jī)艙監(jiān)測報警系統(tǒng)AMS是現(xiàn)代船舶重要的系統(tǒng),是實現(xiàn)機(jī)艙自動化以及船舶綜合自動化必備的系統(tǒng)。機(jī)艙自動化可以減少機(jī)艙工作人員;可以減輕機(jī)艙人員的勞動強(qiáng)度,改善工作條件;可以提高船舶的安全性以及船舶運營經(jīng)濟(jì)性。作者在設(shè)計 2 500t起重船時按照機(jī)艙自動化的有關(guān)要求與自動化公司聯(lián)合設(shè)計了機(jī)艙監(jiān)測報警系統(tǒng)AMS。

1 2 500t起重船簡介

2 500t起重船為鋼質(zhì)、非自航、非旋轉(zhuǎn)、可變幅起重船,在船首設(shè)有起吊能力為 2 500t的單臂架桁架式起重機(jī)構(gòu),本船調(diào)遣航行區(qū)域為近海和內(nèi)河航區(qū),起吊作業(yè)為遮蔽海域、內(nèi)河和港口水域。2 500t起重船為單臂架起重船,該船按《國內(nèi)航行鋼質(zhì)海船建造規(guī)范》(2006)、《國內(nèi)航行海船法定檢驗技術(shù)規(guī)則》(2004)及《船舶與海上設(shè)施起重設(shè)備規(guī)范》(2007)以及《起重機(jī)設(shè)計規(guī)范》等現(xiàn)行規(guī)范進(jìn)行設(shè)計。本船機(jī)艙設(shè)4臺800kW作業(yè)發(fā)電機(jī),1臺135kW停泊發(fā)電機(jī),4臺風(fēng)機(jī),4臺壓載泵、1臺艙底泵、1臺艙底駁運泵、1臺消防泵及其他設(shè)備。移相變壓器艙設(shè) 2臺風(fēng)機(jī),2臺燃油泵。制動電阻艙設(shè)有 2臺風(fēng)機(jī)。本船的主起升絞車、變幅絞車、定位絞車、系泊絞車、索具絞車均配西門子變頻電機(jī),所有變頻電機(jī)由西門子變頻器驅(qū)動。本船的起重變頻調(diào)速控制系統(tǒng)采用西門子 S7-400系列可編程序控制器構(gòu)建,操縱室設(shè)起重控制臺及移船定位控制臺,機(jī)艙監(jiān)控室設(shè)機(jī)艙監(jiān)控臺及主配電板,底艙設(shè)有變頻柜艙及制動電阻艙。

2 機(jī)艙監(jiān)測報警系統(tǒng)構(gòu)成

本船機(jī)艙監(jiān)測報警系統(tǒng)應(yīng)用了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及現(xiàn)場總線技術(shù),結(jié)構(gòu)采用分布式結(jié)構(gòu)。機(jī)艙監(jiān)測報警系統(tǒng)AMS主要采用服務(wù)器進(jìn)行操作,服務(wù)器基于以太網(wǎng)通過冗余以太網(wǎng)相互連接在一起。2臺AMS服務(wù)器可以互為備用,也可同時工作。2臺AMS服務(wù)器同時工作時可以顯示相同的監(jiān)測內(nèi)容也可以顯示不同的監(jiān)測內(nèi)容。本系統(tǒng)由底層計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及上層計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)組成。底層網(wǎng)絡(luò)設(shè) 3只數(shù)據(jù)采集箱,其中 1號數(shù)據(jù)采集箱及 2號數(shù)據(jù)采集箱布置在機(jī)艙內(nèi),3號數(shù)據(jù)采集箱布置在機(jī)艙監(jiān)控臺內(nèi)。3只數(shù)據(jù)采集箱及 2臺監(jiān)測報警系統(tǒng)AMS服務(wù)器通過底層網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)組成底層計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。上層計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè) 1臺操縱室工作站,7只延伸報警站。7只報警延伸站分別為輪機(jī)長臥室延伸報警站、大管室延伸報警站、餐廳延伸報警站、會議室延伸報警站、二管室延伸報警站、三管延伸報警站、輪機(jī)長會客廳延伸報警站。2臺機(jī)艙監(jiān)測報警系統(tǒng)AMS服務(wù)器及操縱室工作站以及 7只延伸報警站通過上層網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)構(gòu)成上層計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。2 500t起重船機(jī) 艙監(jiān)測報警系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)框圖如圖 1所示。

圖1 2500t起重船機(jī)艙監(jiān)測報警系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)框圖

3 機(jī)艙監(jiān)測報警內(nèi)容及其主要功能

3.1 機(jī)艙監(jiān)測報警內(nèi)容

本船的機(jī)艙監(jiān)測報警按機(jī)艙自動化的有關(guān)章節(jié)要求設(shè)計,全船開關(guān)量及模擬量近 200個。機(jī)艙 1號數(shù)據(jù)采集箱主要采集 1號作業(yè)發(fā)電機(jī)組和2號作業(yè)發(fā)電機(jī)組的數(shù)據(jù)以及機(jī)組附近的燃油艙、清水艙液位;機(jī)艙2號數(shù)據(jù)采集箱主要采集 3號作業(yè)發(fā)電機(jī)組、4號作業(yè)發(fā)電機(jī)組的數(shù)據(jù)和停泊發(fā)電機(jī)組以及機(jī)組附近的燃油艙、清水艙液位;機(jī)艙3號數(shù)據(jù)采集箱主要采集機(jī)艙其他輔機(jī)的一些數(shù)據(jù)及變頻柜艙的溫度、柴油機(jī)的排氣溫度以及若干艙底水高位報警信息。

主配電板內(nèi)的全自動電站通過Modbus485總線與機(jī)艙監(jiān)測報警系統(tǒng)AMS連接將所有發(fā)電機(jī)的電壓、電流、功率、頻率等模擬量信號送入機(jī)艙監(jiān)測報警系統(tǒng)AMS記錄顯示,可以將發(fā)電機(jī)過載、絕緣降低以及主開關(guān)故障等開關(guān)量信號送入機(jī)艙監(jiān)測報警系統(tǒng)AMS記錄顯示;壓載艙液位檢測及閥門遙控系統(tǒng)計算機(jī)通過Moolbus485總線與機(jī)艙監(jiān)測報警系統(tǒng)AMS連接將壓載艙液位檢測及閥門遙控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)送入機(jī)艙監(jiān)測報警系統(tǒng)AMS記錄顯示;機(jī)艙監(jiān)測報警系統(tǒng)AMS服務(wù)器通過Moolbus485總線可將重要數(shù)據(jù)送航海數(shù)據(jù)記錄儀VDR記錄儲存。

3.2 機(jī)艙監(jiān)測報警主要功能

3.2.1 報警功能

通過AMS服務(wù)器以多種形式顯示報警信息。

3.2.2 監(jiān)視功能

通過延伸報警板監(jiān)視所有監(jiān)測通道的狀態(tài);

通過操縱室計算機(jī)工作站監(jiān)視所有監(jiān)測通道的狀態(tài);

通過操縱室計算機(jī)工作站以圖形人機(jī)界面形式顯示船舶四角吃水狀態(tài);

通過AMS服務(wù)器和操縱室計算機(jī)工作站進(jìn)行壓載艙及其他燃油艙清水艙的液位遙測。

3.2.3 自檢功能

系統(tǒng)具有自檢功能,可以檢測系統(tǒng)的每一個模塊,如出現(xiàn)故障,自動發(fā)出故障報警;如果AMS服務(wù)器發(fā)生故障,系統(tǒng)可切換到冗余備用的另一個AMS服務(wù)器。

3.2.4 延伸報警功能

本船的輪機(jī)長臥室、大管室、餐廳、會議室、二管室、三管室、輪機(jī)長會客廳分別設(shè)有延伸報警板,該報警板可將機(jī)艙報警信息延伸;

延伸報警板具有輪機(jī)員呼叫功能。

3.2.5 機(jī)艙AM S服務(wù)器功能

通過列表形式顯示實時報警信息和歷史報警信息;

通過mimic顯示各個系統(tǒng)運行狀態(tài)和液位遙測;向操縱室計算機(jī)工作站提供機(jī)艙AMS數(shù)據(jù); AMS服務(wù)器作為標(biāo)準(zhǔn)計算機(jī)可以為機(jī)艙人員提供計算機(jī)服務(wù)。

3.2.6 報警記錄功能

通過打印機(jī)記錄報警信息,也可以打印歷史報警信息。

機(jī)艙監(jiān)測報警系統(tǒng)AMS服務(wù)器啟動界面、實時報警界面、歷史報警界面如圖 2～圖 4所示。

圖2 啟動界面

圖3 實時報警界面

圖4 歷史報警界面