动力定位控制系统故障模式与影响分析

论文摘要

随着动力定位船舶深海采矿、铺缆、铺管、钻井等作业的不断发展,动力定位技术得到了越来越广泛的应用。由于受到各种因素的影响,动力定位船舶的深海作业具有较大的危险性,因此,动力定位系统的安全作业的能力受到了人们越来越广泛的关注。国际海事组织(IMO)规定：任何二级和二级以上动力定位船舶均要进行故障模式与影响分析(FMEA)。通过FMEA,分析动力定位控制系统及其组成部分所有可能的故障对系统的影响,可以对动力定位控制系统和设备进行改进、维护和完善,以提高其可靠性,延长设备的使用寿命,同时提高了动力定位船舶安全水平。因此动力定位控制系统故障模式与影响分析是有意义的,具有非常重要的实用价值。本文通过对FMEA理论的分析和研究,提出了一种量化FMEA风险等级数评定方法,以Arrow号近海支援船DP2动力定位控制系统和哈尔滨工程大学自主研制的海洋救助船DP1动力定位控制系统为研究对象,对该系统的各个组成部分及其模块进行了故障模式与影响分析,列出了其可能发生的故障模式,确定了故障等级并提出了建议措施,其分析结果证明FMEA方法是有效的。在FMEA的基础上,按照所得的结论和数据,运用故障树分析法对以上两个动力定位控制系统自动建立了完整的故障树,利用最小割集法对故障树进行了定性分析,通过定量计算顶事件发生的概率和各个底事件的关键重要度,可以进行故障诊断和指导维修。通过层次分析法和模糊综合评价法的理论分析,以及综合考虑各种因素的影响,分别构建以上两个动力定位控制系统的综合评价模型,通过大量的数据分析,由对各个子系统运行状态的评判模型构建了整个动力定位控制系统的运行状态评判模型,从而能更好的预防故障的发生。本文以JSP编程语言和Oracle数据库联合开发了动力定位控制系统FMEA状态评价软件。该软件集成了动力定位控制系统的FMEA分析过程、故障树分析过程以及系统运行状态评价程序,最后以报表的形式输出分析结果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本课题研究的主要内容
• 第2章 动力定位控制系统
• 2.1 Arrow船动力定位控制系统
• 2.1.1 动力定位操作站
• 2.1.2 通信网络
• 2.1.3 动力定位控制柜
• 2.1.4 船舶和环境传感器
• 2.1.5 位置基准系统
• 2.1.6 系统电源
• 2.2 救助船动力定位控制系统
• 2.2.1 动力定位操作站
• 2.2.2 通信网络
• 2.2.3 动力定位控制柜
• 2.2.4 船舶和环境传感器
• 2.2.5 位置基准系统
• 2.2.6 系统供电
• 2.3 本章小结
• 第3章 动力定位控制系统故障模式与影响分析（FMEA）
• 3.1 FMEA方法研究
• 3.1.1 FMEA概述
• 3.1.2 FMEA风险等级数评定方法的改进
• 3.2 量化FMEA风险等级数评定方法在动力定位控制系统的应用
• 3.2.1 确定分析对象
• 3.2.2 任务目标
• 3.2.3 实施FMEA的边界条件
• 3.2.4 利用量化风险等级数的评定方法建立FMEA调查表
• 3.2.5 利用量化风险等级数的评定方法建立动力定位控制系统FMEA表格
• 3.2.6 结论分析及建议措施
• 3.3 本章小结
• 第4章 动力定位控制系统故障树分析（FTA）
• 4.1 故障树分析法基本原理
• 4.2 FMEA与FTA结合的必要性
• 4.3 FTA方法在Arrow号DP控制系统中的应用
• 4.3.1 选择顶事件
• 4.3.2 确定边界条件
• 4.3.3 故障树的建立
• 4.3.4 故障树的定性分析
• 4.3.5 故障树的定量分析
• 4.3.6 故障树的计算机辅助建立
• 4.4 FTA方法在救助船DP控制系统中的应用
• 4.5 本章小结
• 第5章 动力定位控制系统的运行状态评价体系
• 5.1 评价体系的基本原理
• 5.1.1 层次分析法的基本原理
• 5.1.2 模综合评价法的基本原理
• 5.2 Arrow号船DP控制系统FMEA状态评价模型建立
• 5.2.1 对操作站操作面板进行评判
• 5.2.2 对操作站主机进行评判
• 5.2.3 对动力定位控制柜进行评判
• 5.2.4 对Arrow号动力定位控制系统进行评判
• 5.3 救助船DP控制系统FMEA状态评价模型建立
• 5.3.1 对救助船操作站操作面板进行评判
• 5.3.2 对救助船操作站主机进行评判
• 5.3.3 对救助船动力定位控制柜进行评判
• 5.3.4 对救助船动力定位控制系统进行评判
• 5.4 本章小结
• 第6章 动力定位控制系统FMEA评价系统设计
• 6.1 系统总体设计
• 6.1.1 系统开发环境
• 6.1.2 系统的开发目标
• 6.1.3 系统的功能设计
• 6.1.4 系统的数据库设计
• 6.2 软件实现及介绍
• 6.2.1 用户管理模块
• 6.2.2 FMEA分析模块
• 6.2.3 故障树分析模块
• 6.2.4 运行状态评价模块
• 6.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢