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中国科技网:协同创新推动中国海洋工程“走向深海”
作者
唐晓伟
来源
中国科技网
点击数
746
更新时间
2014-11-24

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[导读] 最大工作水深1500米,最大钻井深度7600米,作为全球综合性能最高的第六代深水半潜式钻井平台,它是由“深海工程与高技术船舶协同创新中心”核心单位之一、中集来福士海洋工程有限公司主导,哈尔滨工程大学等高校、研究院所参研的全球资源集成系统,是代表国家协同创新能力的鼎力之作。

科技日报讯 11月19日,深水半潜式钻井平台“兴旺”号历经35个月建造后,如期交付使用。其最大工作水深1500米,最大钻井深度7600米,作为全球综合性能最高的第六代深水半潜式钻井平台,它是由“深海工程与高技术船舶协同创新中心”核心单位之一、中集来福士海洋工程有限公司主导,哈尔滨工程大学等高校、研究院所参研的全球资源集成系统,是代表国家协同创新能力的鼎力之作。

海洋强国,必须是海洋装备强国。当世界各国越来越多地将目光投向海洋时,走向深海,拥有高端海洋工程装备,逐渐上升为国家意志。多年来,半潜式钻井平台70%的订单集中在韩国和新加坡。“兴旺”号的交付,标志着中国在海洋工程主流产品领域已具备标准化、批量化建造能力。全球海洋工程格局将由韩国、新加坡“平分秋色”的时代步入中国、韩国、新加坡“三足鼎立”的时代。

“兴旺”号和他的兄弟们

凭海远眺,“兴旺”号像一头钢铁巨象,矗立在烟台芝罘湾码头——四根粗壮的立柱支撑着比标准足球场还大的平台,百米钻井架高高耸立。609个子系统、1万余个控制和报警点、80万米电缆、4.6万个机械完工点、3万多根管路、762家供应商……海洋工程是一个庞大、复杂而系统的工程建造体系,技术难度堪比航空航天。

中集来福士是国内最大的半潜式钻井平台制造商,占据国内80%以上的市场份额。“兴旺”号是其为中海油田服务股份有限公司承建的第四座深水半潜式钻井平台。此前还有“先锋”号、“创新”号、“进取”号,它们的共同特征是具备在全球海况最复杂的挪威北海作业的能力。它们的名字既满怀国人对海洋工程事业走向深海的期望,也象征这个事业的发展脉络。“兴旺”号是此前众位兄弟优点的“集大成之作”。

进入挪威北海是海洋工程平台进入高端市场的代名词。北海素有“欧洲储油库”之称,是全球海况最恶劣的油气田。该区域低温且常有风暴,海浪可超三十米。作业平台要满足全球最严格的挪威石油安全管理局和挪威石油工业技术法规等要求。

挪威标准对健康、安全、环保体系采用业内公认最高标准。配备世界最先进钻井系统和DP3动力定位系统的“兴旺”号,将这一标准表现得淋漓尽致——生活区噪音不超45分贝,相当于五星级宾馆;为所有25公斤以上设备安装机械辅助装置;设计信息数据管控系统为每根管路的“身份证”联网;电影院、卡拉OK、健身室、咖啡厅,这是一座功能齐备的“海上之城”……

站在“兄弟们”肩上,“兴旺”号在项目管理、设计、工艺等方面均有重大突破:在国际上首次采用在动力定位系统运行模式下电力系统的“闭环设计”,在保证发电机高功率输出同时,减少发电机组使用数量,可节省燃油7%;全平台采用变频技术,如海水冷却系统根据需求自动调整转速,每年可节省燃油20万美元;新增零污染零排放、冰区拖航、零下20度极寒条件下作业等性能,申请专利38项。

在挪威国家石油公司对其北海22座平台的“月考”中,“兴旺”号的兄弟们多次名列前茅,数次被评“月度最佳平台”,获得国际主流市场认可。35个月的建造周期与韩国最高水平相当,位于全球海洋工程先进国家前列。海洋工程是一项国际化产业,在“国际赛场”上崭露头角的是代表国家实力的“国家队”,其背后的巨大力量来自协同创新。

协同创新的“核聚变反应”

因为缺少核心技术和基础设计能力,中国海洋工程企业吃了很多亏。“因为无法按期交付订单,我们不得不按合同赔偿船东。主要因为我们的设计和技术实力不强,对项目缺乏整体认识,”中集来福士总裁于亚说,“海工企业的竞争市场只有国际,没有国内,因为目标客户都一样,只有一流的企业才有市场,二流企业很难得到发展机会。”这需要企业借助“外脑”,与国内外相关领域最高水平的高校院所协同创新。

2012年,哈尔滨工程大学联合国内船海领域最高水平的企业和高校院所成立“深海工程与高技术船舶协同创新中心”。面向深海工程装备、高技术船舶、共性前沿技术三大创新任务,提升服务海洋强国战略需求的能力。中集来福士抢抓机遇,与成员单位探索了有组织、有分工、有动力机制的深度融合。这种上有国家战略需求、下有业界发展需求、中有动力机制驱动的多边协同产生的效果很快得以体现。

作为我国唯一国家级的海洋石油钻井平台研发中心,“中集海洋工程研究院”的目标是掌握核心知识产权,它得到了“深海工程与高技术船舶协同创新中心”的全力支撑。在七名学术委员会成员中,有三名哈尔滨工程大学教授,包括海外专家团队“学术大师”威廉·韦伯斯特。

哈工程与企业的协同创新,使企业具备系泊分析能力,形成设计波分析及载荷传递后处理程序;在平台模型试验中,通过风洞、耐波性、拖航阻力试验等,全套的试验数据结果为平台的稳性设计、定位能力分析等提供了有力的数据支持。哈工程为平台“量身订做”的“系泊系统初步方案的快速选择方法”,改变了平台定位系统方案的初步确定耗费大量时间成本的状况,极大地提高了效率,得到最符合工程实际要求的锚泊系统。哈尔滨工程大学、中船重工702所等协同创新中心单位为企业解决了动力定位及系泊系统设计和分析技术、挪威北海标准下的振动噪声预报及控制技术等诸多关键问题,提供了重要技术支撑。

协同创新机制引领下的中国海洋工程,已具备深水半潜平台研发设计的核心能力,突破国外核心技术垄断,形成完整设计链,具备船型总体布置设计、总体性能分析、结构设计及强度分析等六大核心能力。哈尔滨工程大学副校长夏桂华说:“高校是知识创新体系的主力军,其优势在于基础研究与关键技术攻关;企业是创新的主体,其优势在于直接对接市场。以企业为主导,将校、企、院所深度融合,才能让创新的‘花’开出产业价值的‘果’,发挥更大作用。”

从建造“外壳”,到拥有“核心能力”,从“购买技术”到“自主设计”,从“首制”到“批量”,中国海工高端装备制造向深海迈进。在当今世界工业格局中,中国的份额、角色已发生重大转变,更多一流的项目可由中国主导。想让高端制造业在世界上有更大话语权,突破机制提高自主创新能力是关键,这需要大型企业根据市场需求的拉动和高水平高校、研究院所的推动。于亚对此的看法是:“在高端产业链中协同创新,形式、内容、意义、价值都不一样,创新的目标、定位、手段都不同以往,从敢为天下先,到敢为天下一流,这不是我们关起门来自己评价,而是世界主流市场的评价。协同创新不仅是一种愿望,更是一种需求,这种‘核聚变反应’的成果是代表中国力量的‘中国制造’。”

下一盘大棋

中国海洋工程走向深海,依然困难重重。于亚说:“高端海工装备制造要经历三个阶段。第一阶段船东拿着极其苛刻的条件,把订单尝试性交给制造企业;第二阶段将订单交给制造企业,但同时会保留足够的风险成本;第三阶段是获得跟其他国际海工巨头一样的待遇。目前我们正处于第二阶段。”在这项海洋工程领域开创性的事业中,国家和企业都为此付出了巨大的“战略性成本”。

中国将“高端装备”制造业列为战略新兴产业。高端与低端不仅是一架波音飞机换8亿件衬衣的区别,更是500万个零件与一块布料的区别。以科技引领的高端制造业处于制造业价值链的高端环节,具有技术、知识密集,附加值高,成长性好,关键性强,带动性大等特点,代表着整个制造业的走向,对整个社会人才培养、科学研究等具有巨大拉动作用,这是一盘大棋。

在高端海工装备事业发展中,具有国际竞争力的工程师是参与国际竞争最可宝贵的资源。2007年,哈尔滨工程大学硕士毕业生李磊加入中集来福士“水动力项目组”时,组里只有两个人。在一个个平台项目的历练中,李磊成长为研发部负责人。目前,该团队已壮大到70余人,是国内海洋工程企业中针对半潜式平台基础设计及研发最大的技术团队。

海工企业要想与国外平等对话,自主设计的能力非常重要。“兴旺”号在答标书时拿到国外的设计图纸,中集来福士的研发部门对基础设计进行必要的校核,从源头上减少了企业冒险的几率。“不能人家说什么就是什么,自主设计能让我们掌握话语权,提高核心装备的国产化率,有利于降低成本和整个产业发展。我们进行民族自主设计品牌的研发,项目设计经验越来越丰富,”李磊说。

像李磊一样参与到“兴旺”号平台项目建设的,还有百余名哈工程毕业生。作为国家三海一核(船舶制造、海军装备、海洋开发、核能应用)领域最大的高层次人才培养和科学研究基地,学校将为海洋工程领域输送大量急需人才作为协同创新的一部分。很多毕业生成为技术团队和行业的领军人物、“可靠顶用”的“国家工程师”。他们希望像西方同行那样“输出智慧和设计,包括标准和体系”。而这些期待和努力聚集的能量,将推动中国更坚定地走向深海。高校作为工程师的摇篮,培养的高水平人才将为工程师密集的海洋工程产业提供巨大助力,而这一产业的发展将更大程度上拉动工程师“出生”。

全球三分之二以上的新发现油田来自海上,预示着海洋工程装备产业将迎来空前的发展机遇。在全球已交付的半潜式钻井平台中,中国占据30%的市场份额。全球海洋工程装备的设计建造向中国转移的发展趋势不可逆转,以深海钻井平台为突破点的中国海洋工程装备制造业,正迎来一个欣欣向荣的黄金发展期。

原文链接:http://www.wokeji.com/qypd/qydt/qydtquxw/201411/t20141124_874712_1.shtml

编辑:U3_meitigongcheng  审核:U3_meitigongcheng
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