海上风电关键技术2—空气式半自动压载系统

在风电安装船中，由于半潜船和坐底船的区别很大，他们之间船体吃水和舱室液位的落差、控制空气的阀门和压载水的阀门的先后顺序互锁及控制空气阀门的开启时间等原因都会影响到船体结构。因此船员必须经验丰富，谨慎操作，稍有操作不当，不仅会导致船舶结构出问题，而且所装载的风电桩、风叶等掉落大海中，造成重大事故损失。为了避免此类事件发生，融德机电与SDARI合力研究开发了空气式半自动压载系统，来确保船舶的安全运行。目前已在启东中远N262 项目中安装使用，效果显著，船员反应使用方便、操作强度减少，杜绝了使用不当引起的安全事故。

以下为空气式半自动压载系统介绍：
一、系统概述
使用空压机作为压载系统的动力，来进行平台压载作业的半自动压载系统。
二、系统硬件
1. 系统共有2个控制台，分别布置在驾驶室和集控室。驾驶台含2套PC+控制单元，集控台含1套PC+主控单元。
2. 系统共有4个阀控箱共计100只阀门，分别布置在4个空压机间。每个阀箱控制25只电液式遥控阀门。
3. 通讯方式控制32只通海阀门。
三、网络结构
1. 控制台与阀控箱使用高性能可编程控制器+光纤交换机构建环网结构，提升系统冗余性的同时保障系统快速响应。
2. 驾驶台与集控台之间主控单元采用软硬件冗余设计，确保其中一套主控意外失效情况下，系统能够稳定可控。
3. 阀控箱内部采用高性能可编程控制器+融德自研高性能阀门控制模块(CAN总线)+融德自研高性能协议转换模块NET-CAN485（RS485与CAN 网络转换）构建网络，具有快速响应，阀门状态信息直观呈现等特点。
4. 驾驶台与集控台使用融德自研RD-485HUB（协议转换模块）与其他厂家系统构建RS485控制网络。

（系统网络结构图）

四、系统功能
1. 压载排载、船舶调平及停止模式选择
2. 主从控制功能
（1）驾驶台与集控台使用主从设定，即两套控制台同时只有一套作为主控站具有操作权限。系统具有故障提醒及自动切换功能，当前主控站出现故障无法操控情况下，系统发出故障提醒，并自动切换从站为主站具有操作权限继续完成操控作业；
（2）手动切换控制权限，需要当前主站确认后方能获取控制权。确保安全操作；
（3）主从数据同步功能，修改相关设置后自动同步至从机保障系统数据显示同步；
3.压载舱数据监控
（1）液位数据主备传感器选择，及故障自动切换功能；
（2）压力数据主备传感器选择，及故障自动切换功能；
（3）舱压计算功能，依据液位、压力及吃水数据自动计算压载舱内部压力；
（4）舱容计算功能，依据舱液位及平台吃水数据计算压载舱舱容数据；
4. 吃水数据显示及横纵倾数据计算
5. 测深数据显示
6. 多机参数同步功能
7. 平台座底提醒及安保自动操作功能
（1）平台座底提醒功能，测深信号达到预定值系统发出平台即将座底，请放缓速度提醒；
（2）自动调节阀门开度，测深信号达到预定值，系统监控压载阀门大于预定开度的，自动关闭至预定开度；
8. 逻辑处理功能
（1）空压机启动逻辑判断：不同工况下，依据逻辑条件判别是否允许启动空压机，条件不满足系统发出声光提示；
（2）作业过程中吃水达到预定位置提醒功能；
（3）吃水未到达预定位置锁定相关阀门操作功能；
（4）压载舱舱压报警及提醒关闭相关阀门功能；
（5）相邻压载舱舱压差值大于预定值报警提醒功能；
（6）压载舱与空压机阀门连锁功能，超出预定时间未满足连锁条件报警提醒功能；
（7）压载阀与空压机阀门开启顺序限制，避免误操作导致安全事故；
（8）空压机启动数量限制功能，预定工况下超出空压机启动数量发出报警提醒；