蔡连博，张伟娜，黄 波，董明远，蒋志鹏

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300459）

0 引言

随着国内在海洋石油工程领域技术水平的提高以及走向国际化步伐的加快，对于国际标准规范的掌握和应用能力有了更高的要求。其中壳牌石油公司（SHELL）的DEP标准是国际海洋石油工程领域的重要标准，尤其在占据石油和天然气储量巨大占比的中东地区广泛应用，中东海洋石油平台多采用壳牌石油公司（SHELL）的DEP标准进行设计[1]。全面系统地掌握该标准是开拓海外市场的重要前提，其中导助航系统的技术要求和特点与国内惯用的海洋石油平台设计方案差异尤为明显。

本文系统地介绍了DEP标准对于导助航系统的设计要求，并以国内首次采用DEP标准进行设计的某中东海上无人天然气平台项目为实例，阐述该系统的设计实现，为后续以SHELL DEP标准为基础的导助航系统设计提供借鉴。

1 导助航系统

海洋石油平台的导助航系统主要由3部分构成：①航海导助航系统，主要包括雾笛、主副航海标识灯、辅助航海标识灯、雷达信标；②直升机灯光导助航系统，主要包括平台状态灯、障碍灯、直升机甲板边界灯、泛光灯、圆形标识灯、H形标识灯以及风袋灯等；③电源和导助航控制系统，主要包括充电机、电池组以及导助航集中控制盘[2]。本文将系统地阐述3部分系统的DEP标准技术要求，并结合某中东海上无人天然气平台项目介绍该系统的设计实现。

2 航海导助航系统

航海导助航系统由视觉导助航设备和听觉导助航设备两部分构成，为在平台附近航行的船舶、移动平台等提供声光警示信号。

2.1 视觉导助航设备

根据《海上固定平台安全规则》对航海标识灯的要求，助航标识灯的结构和安装位置应保证从任何方向驶近平台的船舶至少能看见一盏灯。国内平台的设计通常依此设置4～5盏航海标识灯，布置于平台四角及栈桥中央，标识平台的外形轮廓[3]。

而SHELL DEP标准对航海标识灯做了更为细致的功能划分和更高的可靠性要求。视觉导助航设备包括：主航海标识灯、副航海标识灯和辅助航海标识灯。主、副航海标识灯的结构和安装位置应保证从任何方向驶近平台的船舶至少能看见一盏灯，灯的数量取决于平台的形状和尺寸，灯的颜色应为白色。主灯与副灯应位于同一位置，可安装在一个灯体结构内，当主灯失效时，副灯应能自动点亮继续工作。辅助航海标识灯用于标示出主、副航海标识灯没有标记的平台结构末端，与主、副航海标识灯共同指示平台结构的外轮廓，灯的颜色应为红色。各航海标识灯均受控于导助航控制盘。

图2 边界灯和状态灯布置图Fig.2 Layout of boundary lights and status lights

背景项目平台外轮廓为长方形，在平台东北角和西南角分别设置两盏主、副航海标识灯，主灯与副灯垂直罗列布置于同一灯体结构。平台东南角和西北角分别设置辅助航海标识灯，如图1所示。

图1 视觉导助航设备布置图Fig.1 Layout of visual navigation aids

2.2 听觉导助航设备

听觉导助航设备包括主雾笛和副雾笛。主雾笛与副雾笛应位于同一位置，可安装在同一个结构内。雾笛音响节奏应为莫尔斯信号“U”（· · ―），最大周期为30s。主灯听程为任何方向2n mile，并在能见度不足2n mile时启用。副雾笛听程为0.5n mile，并在主雾笛失效时自动启用。背景项目平台主、副雾笛采用一体式结构，布置于平台底甲板南侧。主、副雾笛的电源来自导航控制盘，并受控于导航控制盘。平台配置雾探传感器，将信号传输至导航控制盘，实现对雾笛的自动控制。

3 直升机甲板灯光导助航系统

直升机甲板灯光导助航系统主要由直升机甲板边界灯、平台状态灯、着陆标识灯、风袋灯和航空障碍灯组成，为直升机夜间的抵近航行和起降操作提供灯光辅助信号。

3.1 边界灯和状态灯

直升机甲板边界灯安装于直升机甲板边缘，用于显示直升机甲板外沿轮廓。灯与灯之间距离不超过3m，每盏灯的高度不超过250mm，灯光颜色应为绿色。

图3 泛光灯布置图Fig.3 Layout of floodlights

直升机甲板状态灯用于指示直升机甲板状态，当发生对直升机或其驾乘人员安全威胁时发出红色告警灯光信号。直升机甲板状态灯系统应配备至少2盏状态灯，其布置应保证至少一盏能够被抵近的直升机驾驶员从任何方位角度所看到。状态灯的高度不应高于甲板表面250mm。

状态灯的告警灯光信号可手动或自动控制。导助航控制盘接收来自平台火气系统的信号，当平台发生可燃气体及H2S气体报警时，自动向导助航系统发送信号，触发状态灯的闪烁，告知直升机驾驶员“不可着陆”或“离开着陆区”。

3.2 着陆点标识灯

为了辅助直升机完成最后靠近、悬停和着陆的视觉任务，直升机甲板须提供足够的视觉引导，国内通常通过泛光灯实现这种视觉引导。然而，这类系统会在直升机靠近过程中降低直升机甲板边界灯的醒目性，并在悬停和着陆过程中造成眩光和飞行员夜视丧失等不利影响。此外，泛光照明系统通常无法为着陆区中心提供足够的照明，将导致所谓的“黑洞错觉”。

SHELL DEP标准采用圆形和H形着陆点标识灯，用于夜间对直升机降落区域内着陆点的标识，为飞行员指引着陆位置。它包括带有灯光的圆圈和直升机场标识“H”标记。这类系统可为飞行员在靠近前提供有效的视觉提示，且避免了泛光灯系统中如眩光、中心照度不足等缺点。

3.3 障碍灯和风袋灯

平台应在最高点设置全方向低光强红色定光障碍灯，以避免障碍物对直升机飞行安全构成威胁。障碍灯的光强应满足在0°～15°角内至少为50cd，在5°～8°角内至少为200cd。在其它高于直升机甲板15m的结构或设备上也应设置障碍灯，光强不低于10cd。

图4 圆形和H形着陆点标识灯布置图Fig.4 Layout of circular and H-shaped landing point marking lights

平台应设置风袋灯，用于指示风向，光源应为白色且内置于风袋，而不应使用外部泛光灯照射的形式。

4 导助航系统电源和控制

系统电源由整流单元、直流母线、逆变单元和电池组构成不间断电源系统（UPS），所有的灯光和声响信号装置由导助航集中控制盘直接供电。逆变单元、电流监测装置、航海导助航系统编码器、绝缘监测装置、通讯装置等，均安装于导助航集中控制盘内。

图6 直升机甲板灯光系统控制原理图Fig.6 Control principle diagram of the helideck lighting system

4.1 航海导助航系统的电源和控制设计

主航海标识灯光由平台交流系统经导助航集中控制盘控制器供电，无需电池组提供后备电源。副航海标识灯、辅助航海标识灯和主副雾笛由系统UPS供电，在失去主电源后，电池组提供自持时间为96h的后备电源。逆变单元和“U”码编码器均采用主备冗余设计。系统配备电流监测装置，对主副航海标识灯和主雾笛的运行状态进行监测，并实现主副航海标识灯和主副雾笛的自动切换。背景项目中共设置6个控制器，实现航海标识灯的冗余供电和“U”码控制，如图5所示。其中，控制器k100为两盏主航海标识灯提供经编码控制通断的交流电源。控制器k70、k80/85和k90/95均集成逆变单元和编码器，分别为副航海标识灯、辅助航海标识灯、主副雾笛提供经编码控制通断的UPS电源。平台设置光探头和雾探头，以实现航海标识灯和雾笛的自动启停控制。

图5 航海导助航系统控制原理图Fig.5 Control principle diagram of navigation aid system

4.2 直升机甲板灯光导助航系统的电源和控制

直升机甲板灯光导助航系统的甲板边界灯、状态灯、着陆标识灯和风袋灯、航空障碍灯均需由系统直流供电，背景项目平台为无人平台，在失去主电源后，电池组将提供自持时间为24h的后备电源。各甲板灯回路均由电流监测装置进行状态监测，在出现故障时能够及时被探测并发出报警。甲板灯可通过平台DCS系统进行手动远程启用，状态灯可由平台火气系统自动触发告警。

5 结束语

海洋石油平台导助航系统是保证平台安全、直升机航行和起降安全，及周边船舶和移动装置安全的重要系统。SHELL DEP标准对导助航系统提出了较高的安全性和可靠性要求，是海洋工程项目的重要参考规范。本文以某中东项目为实例，系统介绍了导助航系统的技术要求和设计实现，为基于SHELL DEP标准的导助航系统设计提供借鉴。