淺析DP在ROV作業中的操縱要點

溫貴富

摘 要：近年來，由于海洋石油發展戰略的實施，我國的海油工程有了長足的發展，特別是由淺水向深水區域的“涉足”也有了較大的成果。突破深水屏障，進入深、冷、暗、環境復雜多變的海底，完成鉆探、開采、儲運、檢查、監控等作業比人們的想象要艱難的多，由于水太深，條件極其惡劣，無論潛水員帶著何種裝備，也無法在深水長時間完成重負荷復雜作業，而ROV能在潛水員不能達到的深度和不安全的工作環境中作業，完成高強度、大負荷的工作，其最大的特點就是深水作業能力強。在海洋石油深水開發中，ROV正發揮著越來越重要的作用。作為ROV作業的支持船，如何操縱船舶配合ROV進行作業，也是整個ROV作業的關鍵。本文作者參與了LW3-1深水1500米ROV作業項目（海床與海底管線調查與分區分點查漏），在概述ROV作業的基礎上，著重講解ROV作業過程中DP船舶的一些技術難點，如何更好地配合ROV進行作業，并就本次作業中出現的一些問題展開討論，總結工作經驗，以便在日后的工作中，更好地服務于甲方。

關鍵詞：水下機器人（ROV） 船位誤差 DP失位

1.水下機器人（ROV）

ROV Remote Operated Vehicle可分為水上控制設備、水下控制設備和臍帶纜三個部分。水上控制設備的功能是監視和操作水下的載體，并向水下載體提供所需的動力；水下控制設備的功能則是執行水面的命令。產生需要的運動以完成給定的作業使命；臍帶纜是水下通訊的橋梁，主要是用來傳遞信息和輸送動力。具體來說，ROV系統是由水下潛器（有的還帶有中繼器件TMS）、水下攝像頭，探測器，機械手，臍帶纜、收放系統（包括A吊，絞車等）、控制系統和動力系統組成。

本次作業采用的R O V——GTM-QUANTUM33，是一臺較先進的ROV，他有150KW，電機提供足夠的動力，配備8個方位的機械手完成作業，能夠滿足3000米水深的水下探測，監控等作業任務。

2.船位誤差

船舶行駛在茫茫的大海上，不可避免的要受到海浪，風流等各方面影響，會使船位有所偏差，我們作業的季節，船舶也受到天氣的影響會產生一定的搖擺，（橫搖，縱搖）也會產生一定的誤差，如何能夠更精確的得到我們所需要的定位數據，這就需要我們在工作應用中，應合理進行誤差分配，控制顯著誤差，求得最佳測量成果。在本次ROV作業中，需要我們解決兩個誤差，測角誤差，測距誤差，求取最精確的船位，下面我們就講述在測定誤差時DP船舶的操作。

2.1船舶做校準，測距，測角誤差，受自身條件的影響，盡可能的選擇流速平緩的時間完成。

本次ROV作業伊始，海上的氣象條件并不怎么好，在rov完成了一系列準備工作后，通知我船進行誤差測試（當時海況NE風16～19米/秒，流速最高到2.8，浪高3～4米。）

（1）測角誤差

到達指定地點，原地轉圈360度，要求用時15～20分鐘。在上述海況下，DP狀態 無論我用JOYSTICK模式，還是用AUTO自動模式，船舶在正橫受風浪時，船舶都無 法 抵抗住外力，負荷陡增，船位漂移。接連試驗幾次，都無法成功。

分析原因：船舶在橫風橫流下，受力陡增，側推功率太小，無法抵御強勁的橫風流。

解決方法：

隨著氣象的漸好，流速減小到2.0左右，風速也下降，增加其兩側螺旋槳的扭矩，由原來的0.2加大到2T，這樣也就加大了螺旋槳的摧力，從而減小側摧的負荷，并加快轉頭速率，完成第一項。

（2）測距誤差

定位人員在顯示器上畫出了一個半徑為200米的圓，并在圓上取4個點，要求以最佳的風流角為首相，以一定的速度，使用DP到達這4個點。

該項的完成也并不輕松，因為流向與流速時刻在變。最佳的風流夾角，也隨著時間在改變，DP船速又較慢，一般要求0.2節，所以在完成這項任務時也費盡周折。要及時調整船舶艏向，盡量保持住一開始的最佳風流角，所以在做該項時盡量選擇流緩的時間進行。

經驗總結：ROV作業我們有三次dp旋回測試，第一次由于氣象不太好，連續幾次都沒有成功，因為船舶抵御不了橫風流下的力矩，導致船舶發生漂移，經過三次旋回，我們也總結了一定的經驗，并在后兩次旋回中成功完成。其實船舶做一次旋回，無論從哪個方向轉，都不可避免的會遭遇橫流橫風，那么如何能夠抵御這種力，操作上需要注意這幾個方面：

①接近橫流時，船舶能夠發揮出最大的功率，我們是這樣做的，調整扭矩加大左右車的轉換力，由原來的0.2調整到2T，或者可以更大，這樣也就把橫風流所受力大限度地加到螺旋槳，而讓側推受力減小，到能夠抵御橫風流的負荷，

②旋回試驗一般要求15～20分鐘轉一圈，那也就是說18～24°/每分鐘，在橫風流時要加快速度，因為時間越快，所承受的時間就越短，但不能太快，要在定位取的數據的情況下盡量加快。

③一定要注意DGPS1，2的轉換要選盡量靠近船中的信號，這一點尤為重要，因為受外力，船舶發生漂移，如果關掉飄遠的那個信號，dp就會認定另一個信號，由于他離船中較近，相對于說他漂移的距離就會縮短，連續的選擇會讓船舶盡可能地保持在船中位置，不至發生太大的移位。因為整個實驗要保住船位，船位丟失，數據丟失，矯正失敗。

④盡量選擇手動，在旋回中要保持高度的注意力，讓轉速始終保持著勻速，否則會加大船舶受力，特別是在橫風流時，如果注意力不集中，很容易丟失船位。

2.2DP失位

在整個作業中，我輪出現了兩次D-GPS信號丟失，船舶出現失位。ROV在海底作業，如果處理不當，將造成ROV無法成功回籠，甚至ROV丟失。所以，出現失位后怎么處理是我們所要解決的問題。下面是我輪出現的兩次失位及操作方法。

第一，按照甲方作業要求，我輪無限接近平臺，在一瞬間，衛星信號被平臺飛機甲板所遮擋，造成船舶失位。船舶失位之前，OS顯示器上出現Position Limit的報警，圖像也會由黃變紅，在船位持續變動的情況下，沒有找出問題的所在。盲目地用JOYSTICK模式保船位，緊張的心情加速使用JOYSTICK，使船舶瞬間發力，船舶速度增大，也增加了ROV回籠的難度。造成更緊迫的局面。這一次的操作使船位漂移盡30米，事后分析，這種保船位的操作是錯誤的。

第二，在作業中，該海區AUAST衛星信號一度出現中斷，導致DGPS信號丟失，也導致了我輪DGPS1主機信號被鎖死，造成船舶失位。當時我們的做法是緊急通知ROV領航員，告知其現場情況，讓其做好ROV隨時出水的準備，通知定位工程人員隨時注意我們的船位漂移情況，緊急切換AUAST衛星信號至IOR信號，慢慢的回到工作位置，可以完成ROV作業。

經驗總結：在上述兩次的失位中，第二次應該是正確的。因為作業水深1500米，ROV也有最大的活動距離，也就是說，他已經考慮到了危險極限，在他的極限內，他可以快速的回到TMS，但這要給他一定的時間和距離，所以，在船舶失位的伊始，如果判斷船舶不能回位，那第一時間要告知ROV領航員，讓其做好ROV隨時回籠的準備，并通知定位工程人員隨時注意我們的船位漂移情況，如果在沒有碰撞危險的情況下，不要盲目的選擇JOYSTICK模式，而是盡量保持AUTO自動模式，在ROV回籠前隨船舶移動，當確定ROV回籠后，在選擇找位。因為船舶隨風流漂移的速度不會很快，在短時間內，船舶不會飄出很遠，ROV也可以快速回到TMS。這樣，也能確保ROV不丟失。

3.項目小結

在這次作業中，ROV所起到的作用可以用“巨大”來形容，此項目的從始至終都離不開ROV，漏點調查及定位、海床基礎面處理、沿海底管道水下攝錄、海底有害垃圾的清除等等基本上都少不了ROV。此次LW3-1海床以及海底管線調查的項目中，海洋石油611突破自我，首次進行ROV作業，期間，克服了種種意想不到的困難與挑戰，特別是DP誤差的測試，及DP失位后的操縱，都積累了寶貴的經驗，圓滿完成了此次ROV作業。為日后更好的服務于ROV作業奠定了堅實的基礎。

參考文獻：

[1]晏勇，馬培蓀，王道炎.深海ROV及其作業系統綜述[J].機器人，2005.