新海龙与IHCS新海龙轮船长张伟明.doc

新海龙与IHCS新海龙轮船长张伟明近几年来随着全球经济的不断复苏，航运业的发展正如日中天，而与之同步的港口建设，如泊位的新建、扩建，航道的开挖、增深与增宽，围海造田等等则给疏浚行业带来了新一轮的机遇和挑战。在疏浚船舶队伍中有着举足轻重地位的自航耙吸挖泥船的作用正日渐凸现。当今世界几大疏浚巨头如Royal Boskalis、Jan De Nul、Dredging International、Ballast Nedam、Van Oord、HAM公司等纷纷建造购置新一代的大型和超大型自航耙吸挖泥船。自1994年第一艘超大型自航耙吸挖泥船“PEARL RIVER”下水迄今已有12艘之多，日前杨德诺公司的VASCO DA GAMA轮以33 000m3舱容、201m总长位居该类型船舶之首，而不久的将来该记录将被其自身扩容至44000 m3的舱容所打破。与此同时电子计算机技术的迅猛发展，自动化控制的日臻成熟和完善使之在自航耙吸挖泥船上得到了广泛的应用。因此新一代的自航耙吸挖泥船除了呈现大型化、超大型化外，高度的自动化控制更是必不可少的一大特征。去年由上海航道局委托荷兰IHC公司建造并已交付中港疏浚使用的“新海龙”轮便是其中的一艘典范.双车双舵的“新海龙”轮全长152.71m，船宽27.0m，型深10.4m，满载吃水9.0m，航速16.8节，总装机功率19,528kW，双耙耙管直径1.2m,最大挖深达45m，最大舱容至12,888 m3，均位居全国之首。该轮功能齐全、效率出众、配置先进，除了耙吸船通常具有的挖抛功能外，挖喷、挖吹、右挖左填、浅水抛泥、深水深抛以及疏浚含有油气淤泥等作业更是其强项；二台压力内补偿式双壳泥泵挖泥效率高达88%，吹泥效率则可达77.5%；2台9000kW的主机除了供推进和发电机使用外还负责泥泵的驱动。该轮于2001年9月在荷兰IHC公司Kinderdilk厂铺设龙骨，2002年6月成功下水，同年11月28日在上海航道局外高桥船舶基地举行了盛大的交接仪式，12月3日即起航开赴洋山港投入了深水港一期陆域形成抛筑填工程。众所周知，建设洋山深水港是打造上海成为国际航运中心的一项重要举措。2002年上海港年吞吐量为2.6亿t ，集装箱量达816.3万标箱，分列全球第三和第四，而将于2005年建成投产的深水港一期1600m长的5个第五、第六代集装箱船泊位年吞吐量可达220万标箱，但是能否按期乃至提前完成面积达130万m2、2600万m3抛填量的陆域形成将是整个工程的关键。关键时刻上海航道局审时度势以超强的战略目光提前定造引进了新一代的大型自航耙吸挖泥船“新海龙”轮，该轮的及时加盟无疑为深水港一期的顺利建成将提供强有力的保障，而该轮齐全的功能、出众的效率、先进的配置尤其是出色的自动化控制系统IHCS则给新海龙的一展身手奠定了厚实的基础。IHCS是以下英文单词的缩写，即Integrated Hopper Dredger Control System自航耙吸挖泥船集成控制系统。该系统自动化程度高且功能强大，操作简便，通过它可以充分发挥船舶的性能，提高操作者的疏浚作业控制意识，减轻劳动力强度，实现耙吸船航行及施工的全面自动化。该系统主要由以下子系统和相干网络组成：1 可编程逻辑控制器系统即PLC系统；2 监控和数据采集系统即SCADA系统；3 模拟面板控制系统即MIMIC系统；4 推进控制系统。从控制角度来看，整个自动化系统又可分成三个层面：1 操作者层面：主要用于驾驶室和集控室操作者的监视和控制。该层面包括SCADA系统、MIMIC系统和驾驶室控制台及机舱推进控制箱的控制。其中SCADA系统由三台服务器和六个工作站组成。服务器通过网络与PLC系统进行交流以获取数据并传输给各工作站以形成图形及数字来显示出各个设备的状态，同时将操作者在工作站上所给的指令传送回PLC系统由其下达至各机器设备。2 中央控制层面：主要由提供控制功能的PLC系统和报警控制系统即AMS所组成。PLC上予编有各项作业所需的指令，操作者通过工作站电脑上的功能键或鼠标以及各控制台上的按钮或操纵杆来按需调取指令以控制各类设备的运行。全船共有八大PLC，它们分别是驾驶室PLC、DP/DT PLC、液压前PLC、液压后PLC、左推进PLC、右推进PLC及左右MIMIC PLC。全船所有相干的传感器和调节器都与各相关PLC系统相连，各PLC之间又通过光纤网络互联。此外左右推进PLC与左右MIMIC PLC、驾驶室PLC与DP/DT PLC还通过数据高速+网络相连，为安全运行提供进一步的保障。3 局域控制层面：它主要包含几大独立的自动化系统，如可调桨控制系统（LIPSTRONIC）、高压冲水马达变频控制系统等等。这些独立的控制系统与PLC系统进行交流以获取指令和各设置参数并将自己的运行数据反馈给PLC系统，将其运行状态通过工作站的电脑屏幕和控制台上的仪表和指示灯呈现给操作者。上述四大系统中与疏浚作业关系最为密切的是第一和第二系统即PLC系统和SCADA系统。如前所述全船装有八大PLC，不同的PLC有着不同的功能：驾驶室PLC设在疏浚控制台上，它能提供所有疏浚控制器件的输入与输出、辅助控制和保护电路的自动处理、照明测试性能以及与网络的通讯功能；分装在船艏和船尾的前后液压PLC可提供控制液压装置的输入与输出、疏浚仪器的输入与输出、源自监控系统的控制电路自动处理以及与网络的通讯功能；左右推进PLC分别设在集控室相应的控制箱内，它们可提供用于相关推进系统对应信号的输入与输出、相关主机对应信号的输入与输出、推进系统和主机的自动控制过程，包括主机控制系统本身并不执行的连锁和保护电路、与网络的通讯功能；两个用于主配电盘的PLC可提供相关主配电盘信号的输入与输出、发电机操作中心控制以及连锁和保护电路的自动处理、与网络的通讯功能；最值得一提的是安装在航行控制台上的DP/DT PLC，通过它与DP/DT系统的合作可实现船舶位置和航线的全自动化控制，如动态跟踪疏浚能自动将船速控制在14节，自动调整航向于最佳值以保持船位或耙头位置在预设的轨迹线上；动态跟踪抛泥能自动将船速控制在02节，自动跟踪保持相对于船舶某一点的航线或自动将航向调整在平行于该航线的角度；动态定位则能使船舶保持在预设的位置而无须操作者的任何干预。日前“新海龙”正得益于该功能在洋山工地进行艏吹作业，进展顺利。 SCADA系统的三台服务器中二台设在驾驶室19仪器柜内，一台设在机房，六个工作站则分别设在疏浚控制台、航行控制台、机房和集控室内。设在疏浚控制台上的三台工作站与操耙手直接对话，操耙手可通过键盘上的功能键、快捷键、数字键或鼠标以及控制台上的操纵杆及按钮实现疏浚作业的各种操作，完成各项疏浚活动。此外各种设备的运行，状态及相互的关联在50多页的控制页面和120多页的诊断页面上以不同的符号和颜色形象生动的展现在操耙手面前。页面可分为主页面、综合页面、挖泥页面、抛泥页面、吹泥页面、自动控制器页面、校核页面、服务页面以及符号页面九大类，除主页面和辅页面外，每一类控制监视页后面都设有相应的诊断页以方便故障的查询。具体呈现和控制内容如下： 1 主机的有关运行值和状态呈现，如转速、功率，推进离合器及泥泵离合器的离合；2 可调桨的呈现，如桨角大小、螺旋桨的转速和功率；3 主配电板的单线图示，如主发电机的功率、辅发电机及应急发电机的状态和功率、横向推进器功率、跳线开关的闭合；4 泥泵的转速，功率及扭矩的显示；5 液压装置、疏浚及高压冲水闸阀、大小泥门、波浪补偿器、溢流堰、耙管绞车及A字架、耙头的呈现和遥控；6 各种自动化功能的处理和控制，如耙臂位置指示仪-STPM、吃水及装载指示仪-DLM、干土装载仪-TDS、耙臂绞车自动控制器-SPWC、装载吃水自动控制-ADC、泥泵自动控制-APC、低浓度泥浆自动外弃-ALMO。7 疏浚作业时的泥浆密度、流速、流量、泥泵的真空和压力显示。8 提供有关数据至DTPS（疏浚轨迹显示系统）；9 提供有关数据至DP/DT（动态定位/动态跟踪）；10 船岸间的数据交流。模拟面板控制系统即MIMIC位于集控室内，通过它可对一系列的系统进行操作和监视，如发电和分配系统、低温淡水冷却和高温淡水冷却系统、海水冷却系统、滑油和燃油系统、机舱通风系统、启动和工作空气系统、泥泵封水和闸阀冲洗水系统、热油装置、可调桨的液压泵、舵机液压泵以及疏浚装置的液压泵。推进控制系统系指位于集控室里的推进控制箱，主要用于二台推进装置的控制，同时还能提供其他一些功能，如机侧、集控室和驾驶室控制位置的转换、推进离合器的离合、主机的启动和停止、主机的调速、可调桨的随动控制、可调桨的随动与非随动控制的转换、泥泵离合器低高速时的脱离。在以上四大系统中，计算机得到了广泛的应用，而每台计算机和PLC都连接到符合TCP/IP协议要求的光纤以太网，通过一个双通道双向以太网与光纤电缆转换器进行转接，所有转换器将通过闭合光纤环路网络互相连接形成一充裕的通信网络，构筑起了“新海龙”完整的集成控制系统IHCS。有赖于上述先进的自动化控制系统，“新海龙”在半年多的处女作中已有了上乘的表现，无论是挖抛还是挖喷、挖吹，各种先进仪器和设备在施工航行中都发挥了重要作用，生产效率逐日提高、劳动强度日渐改善，如在挖砂时，水深变化幅度较大，SPWC即耙管绞车自动控制器能始终保持耙头处于着地状态而无须操耙手的任何干预，同时还能确保耙头钢丝在设定的幅度内摆动而避免压耙；ADC即自动吃水控制则能通过对溢流堰的调节控制船舶吃水于设定值而避免超载；DLM即吃水与装载指示可通过排水量、装载量、干土量及舱容量四条曲线以及装载效率和装载率等数值显示清晰地告诉操耙手当前的装载状态，以便及时起耙停泵达到最佳装载效益；APC即自动泥泵控制器可通过对泥泵转速的调节保持泥浆流速于设定值而避免吹泥管线的堵塞。此外在挖、抛、喷、吹等各项作业中驾驶员使用DP/DT可轻松准确的控制