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动力定位模式潜水作业安全要求综述

随着海洋资源开发在中国沿海的迅猛发展,与其相关的海洋工程作业也日益增多。其中的潜水作业工程量也在不断增加,作业要求也越来越高。但是,目前我国却非常缺乏相应的行业或者国家标准来加以规范。为此,我们参阅了有关国际“动力定位船潜水作业程序”的标准、法规和作业程序,对相关内容进行了整理和综述,现介绍给大家,供同行在开展动力定位模式潜水作业时参考。

 

1、动力定位系统验证试验

如果动力定位系统在建造和安装完毕后,仍然留有某些未排除的故障,在动力定位潜水支持母船建造完毕或结束相关改装而承担潜水作业前,必须对其进行全方位的试验。

这些试验包括首先在码头进行检验和调试,然后进行海上试验,船的定位系统应该在正常和紧急条件下分别进行充分检验,最后进行动力定位潜水钟下潜试验。需要强调的是,系统设备的逐个验收并不能代表整个系统在工作条件下进行的彻底检验。可能的话,部分试验应该在能够对船位实施精确监控的环境下进行,还有一部分试验应该在能够反映实际环境条件的开阔水域进行。试验结果应该用来证实或精练对船性能的陈述。

作为动力定位系统验证试验的一个环节,应该进行下列检查:

· 在港内

— 所有设备和电缆的布置和安装检查

— 所有电源、数据电缆和设备的接线检查

— 通过电子和功能性的试验,进行所有设备的功能检查

— 所有电力干扰源的有效屏蔽检查

— 软件的检测和调试

— 所有环境监控系统和报警设施的功能检查

· 在海上

— 所有数据输入系统的功能检查

— 计算机和界面系统的功能检查

— 电力管理系统的功能检查

— 包括响应时间的推进器功能检查

— 通过软件联调进行最优定位性能试验

— 通过不同的方式进行定位精度的验证试验

— 从基本系统到备用系统的所有自动和手动转换安排和程序的功能检查

— 位置偏移和艏向变化的控制功能检查

— 潜水钟工作时,在有潜水员在水下的条件下,对动力定位系统进行满意的操作

— 在恶劣天气下,进行定位性能试验

 

2、操作检查

无论何时启动动力定位系统,都要执行设计好的动力定位系统功能性检查程序,包括备用系统的选择和操作。例如,这种检查应包括但不局限于对诸如DP计算机、位置参考传感器、罗经、发电机和推进器等的在线单元的失效进行模拟。这种检查的对象也包括方向和航向的命令偏差。只有在这些检查都成功结束,而且船长和潜水监督在允许潜水作业开始前对系统的可靠性都感到放心后,才真正表示船能够在预定精度内自动保持船位。这个过程至少需要30分钟。

在动力定位系统的控制下,母船的重新定位不需要重复以上的整个检查。当不进行潜水作业和定位要求不是非常重要时,只需间断性地进行部分或全部检查。这样不仅能够实现对系统的连续正常工作功能的检查,还可以提高操作者对紧急事件的应变能力。检查最好以检查清单的形式做成卡片或文件夹,以方便使用。

 

3、动力定位报警

在动力定位系统支持下进行潜水作业时,要有一个明确的系统对作业能力的反馈进行指示和引导。这个系统必须以标准操作状态级别的数量最小为基础,标准操作状态级别代表着动力定位系统在安全许可范围内使船保持住船位的能力。这些级别应该具备下述条件:

· 正常操作状态(绿灯指示)

— 船正处于动力定位系统的控制下,动力定位系统运转正常而且有合适的备用系统

— 推进器输出推力和总的电力消耗分别不超过最大推力的80%和总电力的80%

— 除短期和独立时期外,船位在预定的范围内

— 没有碰撞的危险存在

· 降级操作状态(黄色报警)

— 一个子系统的失效使动力定位系统处于无合适备用系统的工作状态

— 可用电站的数量减少到如果又一台电站出现故障,船就无法保持现有船位

— 可用推进器的数量减少如果又一台推进器出现故障,船就无法保持现有船位

— 在全部推进器和电站均在线的情况下,任何一个推进器的输出推力超过80%或者总的用电功率超过80%

— 船位偏移超过既定许可范围的现象不是短暂而孤立的

— 存在着碰撞的危险

— 天气条件被判断为不适合动力定位潜水作业

· 紧急状态(红色报警)

— 系统失效导致无法保持船位

— 任何阻止保持船位的外界条件的存在

 

4、不同警报级别的反应

根据不同的警报级别,应采取下述反应。视觉和听觉信号应该由动力定位操作者手动击发。

· 正常操作状态(绿灯)

动力定位潜水作业的所有项目都可以执行。

· 降级操作状态(黄色警报)

应将该警报通知船长和现场总监。潜水监督在收到警报后应命令潜水员立即返回潜水钟并关闭潜水钟。潜水监督和船长一道,通过对当前局势以及任何可行的缓和局势的措施进行分析,决定是否中止潜水作业,如是在进行表面潜水时,应命令水下的空气或混合气潜水员返回水面。

· 紧急状态(红色警报)

潜水员应立即返回潜水钟并关闭潜水钟。潜水监督在快速考虑回收过程中可能产生的危险后,应下令尽快回收潜水钟。此时,动力定位操作员应采取一切可能的措施保持船位,直到潜水员进入并关闭潜水钟,潜水钟远离障碍物。此时,应尽可能快地向现场总监和船长口头通知这一情况。如是表面潜水,应命令水下的空气或混合气潜水员返回水面。

 

5、通讯

潜水控制站与动力定位集控台之间的通讯应保持连续。任一方的值班人员都应该将作业环境已发生或将要发生的任何变化及时通知对方。

下列指示给出了二者间需传递的信息类别:

· 潜水控制室发送给动力定位操作者

- 潜水钟状态

- 潜水员状态

- 高压水射流或其他会释放大量压缩气体的设备的准备及使用情况

- 潜水员、潜水钟设备等的停止或移动可能的声学参考信号

- 任何可能导致紧急事件的趋势

· 动力定位操作者发送给潜水控制室

- 移动船的打算

- 操作状态的任何变化

- 有关引起操作状态变化的原因的背景信息

- 关于天气预报或实际天气的明显变化

- 母船附近的船只和直升机的运动情况

- 处理任何向下的拉力,包括绷紧的缆绳重量的打算

- 意图让小船靠泊

- 意图放置任何东西入水

下述列出了动力定位操作员所需的有关船上操作的信息:

- 对任何能够直接影响在线动力定位系统设备或使备用设备无法启动的电气或机械系统的维护或改动工作的实施进行预告,对其结束进行通告

- 对可能减小动力定位系统或潜水相关设备所需压力的辅助空气/液压设备的启动和停机操作进行预告

- 意图启动和关闭排污水泵,倾倒垃圾、厨房废料等

- 对可能影响动力定位系统工作的无线电和雷达设备的启动和停机进行预告

- 对可能影响船舶平稳的设备收放进行预告

- 对船或直升机的即将靠近或离开进行预告

下述列出了在动力定位操作员和平台之间进行传输的信息类型:

· 从平台到动力定位操作员

- 船和直升机的预定移动

- 会影响潜水作业、信标或应答器工作的预定吊机或平台舷外作业

- 泥浆和生活垃圾等的排放预告

- 预定的通讯或用电管制以及危险作业

- 天气信息

- 其他相关作业

 

6、DP传感器

· 定位张索系统

- 必须对缆绳进行定期的检验和维护,其与重力块连接端应经常修剪并重新系牢于重力块上,以确保其在重力块和滑轮上的磨损均不过大

- 在选择其在船上的位置时,必须注意尽可能减小对系统的机械限制。这一点在船舶因海况恶劣而移动时尤为重要。它应该设置在离月池或其他潜水点尽可能远的地方

- 必须注意尽量确保张索不会从底部提升,但万一发生此情况,应该有反应该情况的指示自动发送给动力定位操作员

- 如果张索被移动,应该采取措施防止其危害潜水员,同时也应避免潜水员干扰张索

- 张索应远离海底管线和电缆

- 张索角度的限制应能保证有效的工作

· 短波无线电系统

短波无线电系统由一个固定天线和一个移动天线组成,固定天线安装在平台等固定装置上,移动天线装在DP船上。

- 装有短波无线电船舶的操纵者必须注意信息临时损失的可能性,例如,其他船只、直升机、平台设备、或偶尔的暴风雨所引起的信息空白都会产生信息临时损失,应采取措施以避免或尽可能减小其产生的影响

- 安装在有人操纵的生产平台上的遥控信标或应答器容易受到人为的干扰。必须采取措施以确保其信号不被篡改或产生空白,确保其电源不被中断。这些措施包括提供备用蓄电池、与平台基本服务供应系统连接、将其安装在易到达的位置。当主电源供应被切断而由蓄电池对系统供电时,应有报警信号对此进行提示。平台的所有者应该对安装在平台上的设备安全负责

- 可能的话,应该准备两套可转换的频率和代码,以减少产生干扰的可能性,但是频率和代码必须进行合理的分配

- 无论准备怎样移动船舶,都应该仔细考虑船位及移动后与参照物之间的几何态势

- 来自雷达的干扰会引起临时信号失效和误差

· 水下声学定位系统

声波由安装在海底的发射器发射,由安装在船底的接收器接收。脉冲信号有规律的发射通过时间来计算距离从而得到船的准确位置。发射器可以同时布置几个,但是只能作为一种定位传感器。如果发射器安装在潜水钟上,它还可以在紧急情况下用来给潜水钟定位。特别注意的是高压水射流设备可能对此系统产生严重影响。

· DGPS定位系统

DGPS 已经逐渐成为DP作业中最常用的定位传感器。其中最常用的是美国国防部的全球定位系统,典型的定位精度为20m。为了改进其定位精度以用在DP船上,在原来GPS数据上进行差位修正。根据船舶所在位置的不同以及人造卫星的分布,现在DGPS的定位精度已经达到1~3m。要注意的是当接近一些大型建筑(例如平台等)时由于人造卫星与差位信号会受到影响,定位精度会有所降低。

 

7、下行索具的处理及其对动力定位传感器的干扰

·张索偏差

长时间在水平方向抛掷可绕轴转动的物体,当其悬浮在水中时,会导致与提供位置信息的张索缠绕,应尽量避免此情况发生。

·对潜水员的阻碍

任何下行索具都会阻碍潜水员,只能在潜水监督的监督下让有经验的人员来操纵。

·声学信标或应答器的移动

声学设备的移动只能在潜水监督的监督下以及不断地征求船长意见并在船长的直接授权下,由潜水员来完成。

·下行索具

下行索具应该具有可断开区,以减小对潜水员造成伤害的机会。

 

8、船舶失控移动

在DP船上实施潜水作业,它需要特别注意因母船的移动而给潜水员造成的风险。母船偏移定位点能够导致主提升缆,生命支持系统的故障和/或母船与潜水钟之间、母船与潜水员之间、潜水钟与潜水员之间的通讯系统发生故障。必须制定出作业程序和应急程序,将风险降低到最小,并有充足的准备以随时提供应急的生命支持系统、通讯系统和重新部署设备,确保潜水员能够安全返回。应该始终谨慎地安置潜水钟或潜水员。当母船偏离定位点时,为了避免对座底潜水钟的拖拉,应该考虑尽可能释放作用在绞车上的脐带牵引缆以及重力块牵引缆上的张力。潜水员从DP母船下潜时,通常都不能进入受限区域。但是,在特殊情况下以及为了保证潜水员在DP系统发生故障时的安全而采取特别措施时,可以允许潜水员进入受限区域。

 

9、作业形势图和应急计划

在DP控制站,有关母船、潜水钟、潜水员、作业点以及任何已知障碍物(例如平台、其他船只、系泊缆、井架等)之间相对位置以及船艏向和风速、风向等都应始终显示在作业形势图中。DP值班人员必须确保此图实时更新,确保计划好的应急程序已经得到潜水监督的批准,并能够在DP系统失效或其他紧急情况时予以启动。这些计划应该在潜水作业前就已经制定、审阅和修改完毕。

 

10、船的移动限制

当潜水钟已下潜或潜水员正在水下工作时,DP潜水母船只能依据对潜水钟和潜水员的全面了解,在非常严格和受控的环境下进行移动。包括:

·只能在DP系统的自动控制下

·当潜水员在水里的时候,通常都不允许母船移动。然而在特殊环境以及为了应对危险障碍物时,船长在得到潜水监督的认同后,才能够被授权有限移动船舶,同时潜水监督应指导水下潜水员。这种有限移动不许超越位置传感器的许可范围而且只能以低速移动,艏向变化幅度不许超过15°,艏向的改变应按确定好的中心旋转。在移动时,出潜的潜水员应能快速地返回潜水钟。船舶移动应按照5m的增量进行(最大增量不允许超过10m)。改变艏向与船的位置不能同时进行。

· 如果船舶进行比上述的有限移动幅度更大的移动,只能在以下条件具备时开展,即:潜水员已返回母船,由潜水钟出去的潜水员已回到潜水钟内,潜水钟已被回收到母船或者已远离包括海床在内的所有危险障碍物。

· 当在DP控制下移动母船时,应该对以下情况予以特别重视:

— 当潜水钟因拖拉而处于摇摆状态,或母船回转的垂直轴线与月池不相适合时,除了前面所讲的限制条件以外,艏向角度变化不能使潜水钟的移动距离超过10m。

— 当母船移动时,下行索具可能产生阻碍的有潜水钟收放缆和脐带,绝不能使其形成环状,因其容易导致意外阻碍。

 

11、在平台等附近进行的DP作业

当DP控制时的作业点离海上的生产平台、系泊浮筒等固定设施很近时,应该特别注意。当在锚链、电缆等附近进行DP潜水作业时,由于无法精确地掌握这些锚链和电缆在任一特定时间所处的实际位置,有必要采取措施使潜水钟及其收放缆尽量远离这些锚链和电缆。

 

12、视觉参照点

当离固定结构物较近时,可以考虑根据母船与这些固定结构物之间的目测距离作为判断DP失效的另一个依据。

 

13、在其他DP船附近进行的DP作业

当DP作业点靠近另外一个DP船时,DP船就潜在有受到几种形式的相互干扰的制约。这些干扰包括会影响船体和定位张索的推进器排出流的冲击,声学和无线电位置参考传感器信号干扰,以及风和流的间歇性作用。在准备作业时应该考虑这些因素并采取应有的对策。可以假定实际定位精度比通常期望的要低,此外,还应该综合协调位置参考传感器和频率的选取以及仔细选择相关船位。

 

14.在浅水区域进行的DP作业

在浅水区域进行作业中,有资料表明,相对于声学和张索参考传感器在深水中的工作情况,它们与可正常工作的既定船位的距离方面所受的限制,会使它们产生更高的额外风险。因此,在这种作业中使用一个水面的位置参考传感器就格外重要了。在评价DP母船的控位能力时,也应该考虑浅水区域有时所产生的强潮流和海流的影响。潜水脐带必须用负浮力脐带。

 

15.水面支持潜水

无论什么时候,在作业中只要有任何形式的动力,即推进器,就称为DP模式。这些要求都是基于这样一个前提,即任何时候由看护点到潜水员之间的脐带长度都不可能使潜水员有机会碰到距离其最近的正在工作的推进器。在浅水以及水面支持潜水作业的准备和执行过程中,都应该万分小心,努力使推进器对潜水员的影响减到最小。推进器工作时会在其附近产生水涡冲击力或吸力,因此当潜水钟或潜水员要经过潜在的推进器旋涡区时,应该格外小心并采取预防措施来避免受到水涡冲击力或吸力的作用。这些预防措施包括采用恰当的计算机软件来避免给潜水钟或潜水员作业所带来的任何危险影响。在准备潜水时,使用推力曲线也能够有所帮助。使某些推进器处于禁用或不可选状态也是有必要的,但同时应该考虑由此而产生的母船作业能力的下降。应该合理选取潜水员脐带的长度以及释放方式(例如在船舷释放,从潜水钟释放等),使潜水员和脐带都自然地无法接近会使他们或他们携带的设备与推进器相碰或受到推进器水涡冲击力或吸力影响的这样一些危险点。此外,应该始终小心以防止脐带打结,当有迹象表明潜水员可能遇到脐带张力或角度不正常这样的困难时,应该迅速做出反应。由于每艘船和工作现场可能遇到的困难不同,无法用一通用的措施来解决这个问题。

如果下述条件具备的话,水面供气潜水可以从处于DP模式的DP船上进行,无论从船舷开始潜水,还是从月池开始潜水。

·符合“水面供气空气潜水”中的条件限制;

·为紧急情况准备了有效的书面应急程序;

·潜水队所有人员熟悉船的总体设计和操纵特点

·潜水必须从II级潜水钟(湿式潜水钟)实施

·必须考虑如何照顾从湿式潜水钟出潜的潜水员,特别是在海床上有明显障碍物时或要潜入水下建筑物时

·潜水员及待命潜水员,必须始终与潜水监督保持直接的通讯联系

·必须为潜水监督提供有关的、通向驾驶室和/或DP控制站的DP报警及通讯系统

·现场总监必须能够听到潜水员和潜水监督之间的所有通讯内容,并能够直接与潜水监督通话

· 潜水钟脐带和/或潜水员脐带,必须牢固地连接在主提升缆上

·漂移的脐带应牢固地连接在湿式潜水钟上,这样潜水员作业点与看护点之间的脐带长度就无法超过看管点与最近的推进器之间的距离。脐带必须适当地进行标记

 

16、天气的防范

应该对即将发生的任何天气变化迹象予以应有的重视,特别是在风向突变和/或风力突然增大时。在冬季,风向突变和风力突然增大的现象经常发生。使用船上的气象设备,包括气压计、风力传感器、干湿温度计,确保能够采取及时的措施来减小丢失船位的可能性。在风和波浪分别从船艏艉线的两边相对作用于船的情况下,必须格外注意风力与波浪的方向移到正好一致时会导致船所受合力的剧烈变化。还应依照航海实践的有关要求采取一切合理的预防措施,以确保能够对不断变化的天气情况进行预报并采取相应的对策。这些预防措施包括:

·获得作业区域定期而频繁的天气预报

·通过无线电搜索附近其他天气预报站点所发布的当地气象趋势

·通过经验和‘海员的眼睛’来判断天气情况和可能的趋势

·参考DP系统测量出的环境信息及其所能提供的任何环境状况的变化趋势

·DP船上必须有两个风力传感器,两个垂直传感器,三个罗经(因为艏向至关重要)。

 

17、碰撞的危险

必须始终注意确保船舶依照最新的《国际避碰规则》显示正确的号灯和号型。DP潜水母船的船长应该用视觉和声学信号尽早发出警告,表示母船不能为任何出现在可能碰撞的航向上的来船让路。如果简易自动碰撞报警系统被合理使用的话,不应忽视其潜在作用。在能见度降低时,应由船长来决定当时的条件是否适合潜水作业。

 
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