海洋起重機“單項冠軍”是如何煉成的
——中國船舶華南船機深耕海洋起重機領(lǐng)域發(fā)展紀(jì)實

本刊記者 王進(jìn) 鄺展婷

近日，中國船舶集團有限公司旗下華南船機為中海油天津分公司墾利6-1油田研發(fā)設(shè)計的我國首套海洋石油無人平臺遠(yuǎn)程遙控吊車完成了樣機和遙控控制臺的試制，并圓滿完成了首次測試驗收工作，各項陸地測試數(shù)據(jù)完全達(dá)到客戶的要求目標(biāo)。下一步，該產(chǎn)品將開展海上跨平臺聯(lián)合調(diào)試。

從完全的空白到緊跟世界海洋起重機技術(shù)發(fā)展趨勢，華南船機一路走了22年。

突破國外壟斷不斷攻克難關(guān)實現(xiàn)“中國造”

海洋起重機是什么？它是海洋平臺上使用的起重機，用于海洋平臺貨物裝卸和吊運人員到平臺上，是海洋石油生產(chǎn)中最重要的生產(chǎn)和安全設(shè)備之一。由于海洋環(huán)境復(fù)雜，又直接關(guān)系到工作人員的人身安全，海洋起重機安全可靠性、可維修性、抗風(fēng)能力及耐腐蝕性要求都很高，其安全管控等級不亞于平臺直升機。

對于這樣一種海上作業(yè)設(shè)施的核心裝備，1998年前后，華南船機的經(jīng)營部門以敏銳的市場觸覺及時發(fā)現(xiàn)并緊緊抓住海洋平臺起重機推進(jìn)國產(chǎn)化的大好發(fā)展契機，快速決策、精準(zhǔn)施策，果斷進(jìn)軍海洋裝備市場領(lǐng)域，迅速組建了一支專業(yè)、精干、經(jīng)驗豐富的技術(shù)、經(jīng)營、談判團隊和研究總院談判隊伍進(jìn)行緊密對接，共商合作事宜。

但在當(dāng)時，海洋起重機由歐美等少數(shù)制造業(yè)發(fā)達(dá)國家所壟斷，中國不得不依賴國外進(jìn)口。而一臺普通的海洋平臺起重機，當(dāng)時的價格為100萬美元。一個海上油田有多少個平臺和作業(yè)船舶？需要多少個100萬美元？這對于當(dāng)時致力加大自營開發(fā)比重的中國海洋石油工業(yè)來說，既是一個沉重的成本負(fù)擔(dān)，也是一項繞不開的技術(shù)障礙。

技術(shù)“卡脖子”到什么程度？當(dāng)時，海洋起重機在國內(nèi)沒有設(shè)計與制造的先例，沒有國家標(biāo)準(zhǔn)，而國際標(biāo)準(zhǔn)則是必須滿足API標(biāo)準(zhǔn)。什么是API 2C？什么是API Spec.Q1？對華南船機來說完全是“外行”，連規(guī)范資料都是英文的。不僅如此，華南船機還要直接面對與國外老牌企業(yè)的競爭，難度可想而知。

就是在這樣一個內(nèi)外交困的艱難環(huán)境中，華南船機經(jīng)營、技術(shù)、生產(chǎn)等部門摸著石頭過河，從翻譯《API海上平臺起重機規(guī)范》開始，逐個落實焊接工人的取證、解決12.9級高強度螺栓供貨等問題，一步一個腳印，成為國內(nèi)首家達(dá)到美國石油天然氣協(xié)會API Spec.Q1質(zhì)量體系要求，獲得API 2C產(chǎn)品生產(chǎn)許可的企業(yè)。

多年來，華南船機堅持基于自主研發(fā)的消化、吸收和持續(xù)優(yōu)化提升的技術(shù)路徑，不僅打破了國外企業(yè)對海洋平臺起重機領(lǐng)域的壟斷，還通過各類新材料和新工藝不斷升級應(yīng)用，擁有了自主可控的機電液一體化起重控制技術(shù)并獲得多項國家專利授權(quán)，適用海況也從淺海區(qū)域擴充到水深超過1500米的超深水領(lǐng)域。

針對我國海洋石油開發(fā)的海域環(huán)境，華南船機現(xiàn)有海洋起重機的設(shè)計選型滿足了從渤海冬季的零下20攝氏度低溫到南海夏季40攝氏度以上高溫作業(yè)環(huán)境，和渤海的2.5米到黃海/南海3米—7米范圍有義波高等不同海況的嚴(yán)苛安全吊裝要求。

針對海洋使用環(huán)境和石油開發(fā)作業(yè)需求，華南船機海洋起重機產(chǎn)品的系列化設(shè)計已覆蓋并滿足從小型4腿無人平臺的小噸位+低維護量需求，到8腿以上中大型平臺和水深1500米以上超深水裝備的大噸位+24小時長期連續(xù)鉆井作業(yè)的安全起重要求。

針對我國海洋石油自營開發(fā)的需求，華南船機海洋起重機產(chǎn)品部件互換性強、使用經(jīng)濟性好，大幅提高了設(shè)備的維護維修效率和質(zhì)量，有效解決各海上能源公司起重機備件庫存量長期居高不下和成本高企的難題。

而且，隨著研發(fā)制造技術(shù)日益成熟，華南船機持續(xù)完善海洋起重機的模塊化和輕型化設(shè)計，產(chǎn)品的耐用性、可靠性、維修便利性不斷提高，為我國多個海上油氣田開發(fā)項目按時投產(chǎn)和安全運營提供了強力保障。

因此，華南船機的海洋起重機產(chǎn)品也得到了客戶的高度評價，在一封中海油某項目發(fā)來的表揚信上寫著：“貴方作為‘深海一號’能源站關(guān)鍵設(shè)備之一的平臺吊機供應(yīng)商，在承接我方訂單后，有序推進(jìn)生產(chǎn)進(jìn)度，高度重視產(chǎn)品質(zhì)量，吊機產(chǎn)品在交付我方場地安裝調(diào)試后，系統(tǒng)運行良好，有力地保證了能源站其他裝備的安裝、調(diào)試進(jìn)度，為‘深海一號’能源站的按時投產(chǎn)作出了積極貢獻(xiàn)?！?/p>

推動科技創(chuàng)新以技術(shù)、質(zhì)量、服務(wù)贏得市場

憑借技術(shù)的先發(fā)優(yōu)勢，現(xiàn)在，華南船機已經(jīng)是我國交付紀(jì)錄第一的海洋起重機領(lǐng)域“單項冠軍”，僅2021年，華南船機就完工交付30臺套，簽訂合同40臺套。至今，華南船機為國內(nèi)外的各類海工裝備，包括1500米深水鋪管船、“深海一號”半潛平臺、“海油石油201”號等國家重點項目，配套起重機設(shè)備超過830臺套，起升能力范圍10噸—300噸，國內(nèi)市場占有率超過80%，位居中國第一、世界前茅。

從1999年到2000年，為了徹底摸清海上設(shè)施的安全吊裝作業(yè)要求，華南船機先后派出超過100人次的出海調(diào)研隊伍，包括機械、液壓、電氣等各專業(yè)設(shè)計工程師及總裝鉗電工，輪流奔赴各個海洋平臺，對已有的進(jìn)口起重機產(chǎn)品做全面和系統(tǒng)性的考察調(diào)研。

為了掌握海上波浪補償技術(shù)（恒張力），華南船機不計成本，從插裝閥到疊閥、從電氣到液壓，不斷嘗試、修改技術(shù)液壓系統(tǒng)方案，滿足海上吊鉤高速追浪起吊的安全性和可靠性嚴(yán)苛要求。

為了提高鋼絲繩的使用壽命，防止鋼絲繩在高速運轉(zhuǎn)時出現(xiàn)咬繩、疊繩情況，華南船機在絞車卷筒上進(jìn)行創(chuàng)新，多次研究、整改車床的內(nèi)部齒輪齒數(shù)，最終研制出獲得專利的“順繞式卷筒”。

為了充分利用海洋平臺的有限空間，起重機絞車采用內(nèi)藏式行星齒輪減速箱。減速箱剎車油缸的打開與閉合要與馬達(dá)無縫對接，過早打開剎車會出現(xiàn)“溜車”，過晚又會出現(xiàn)“燒剎車片”等極端情況，十分危險。為了解決這個問題，研發(fā)團隊多次研究國外先進(jìn)技術(shù)，不斷摸索，重復(fù)試驗，終于找到最佳方案。

從2000年4月首臺制造完成，到最近交付的恩平、陸豐項目起重機產(chǎn)品，在技術(shù)上攻堅克難的同時，生產(chǎn)上的高標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)要求、客戶服務(wù)的體系化和優(yōu)質(zhì)高效，也始終伴隨左右。

在海洋起重機領(lǐng)域算是“白手起家”的華南船機，2000年時連1臺數(shù)控車床都沒有，使用上世紀(jì)60年代的設(shè)備加工出來的齒輪合格率極低，廠里專門成立的監(jiān)造組頂著“得罪人”的壓力，以用戶的眼光進(jìn)行檢查，不知否決了多少齒輪；首臺產(chǎn)品的應(yīng)力檢測，使用了貼應(yīng)變片檢驗的“笨辦法”，用時20多天，為了給吊臂頭、吊臂中部、吊臂根部、三腳架的根部等各個關(guān)鍵受力部位貼滿應(yīng)變片、接好每片應(yīng)變片近百米長的訊號線，技術(shù)人員幾乎“撓禿了頭”。

現(xiàn)在，華南船機采取模塊化流水線生產(chǎn)方式，隨著數(shù)控加工中心、數(shù)控下料及自動化焊接等設(shè)備硬件的不斷投入使用，產(chǎn)品制作水平大幅提高，不僅產(chǎn)品質(zhì)量得以充分保證，生產(chǎn)周期也得到有效縮短。對比進(jìn)口主流品牌產(chǎn)品，華南船機的海洋起重機產(chǎn)品交貨期縮短1/3以上。

現(xiàn)在，華南船機的吊機售后網(wǎng)絡(luò)覆蓋全國、輻射全球，技術(shù)服務(wù)團隊提供產(chǎn)品終身售后服務(wù)和其他起重機的維保、整改升級服務(wù)。數(shù)字化服務(wù)檔案和備件庫存，為產(chǎn)品的跟蹤服務(wù)和應(yīng)急響應(yīng)提供保障。

實現(xiàn)自主可控助推深遠(yuǎn)海開發(fā)責(zé)無旁貸

2000年4月，華南船機完成制造的首臺海洋起重機，起吊能力15噸、起吊高度20米；當(dāng)年交付的產(chǎn)品，是勝利油田淺海油田項目的1臺60噸海洋起重機、中國海油文昌&秦皇島油田項目的9臺15噸海洋起重機。近年來，華南船機的海洋起重機產(chǎn)品起吊能力已經(jīng)達(dá)到300噸、起吊高度30米，逐步走向大型化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化。

打破國外企業(yè)對海洋平臺起重機領(lǐng)域的壟斷地位，只是華南船機深耕海洋起重機領(lǐng)域的階段性成果。投身海洋起重機領(lǐng)域20多年后的今天，隨著國家海洋能源的勘探開發(fā)向南海1500米以上的超深水領(lǐng)域進(jìn)軍，海工裝備的大型化、深水化、智能化要求越來越高，配套的起重機產(chǎn)品也需要大幅提高深水作業(yè)性能和信息化控制水平。深水起重裝備的核心控制技術(shù)如何突破？如何從歐美發(fā)達(dá)國家的少數(shù)廠家的技術(shù)壁壘中突圍，實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)的自主可控？華南船機踏上了新的征程。

針對國內(nèi)尚沒有廠家能突破和實現(xiàn)應(yīng)用的主動波浪升沉補償技術(shù)所涉及的電液儀一體化精確控制技術(shù)，華南船機在引進(jìn)吸收國外補償技術(shù)基礎(chǔ)上，結(jié)合自有系統(tǒng)特性和試驗數(shù)據(jù)持續(xù)進(jìn)行優(yōu)化，為在制的特種海工船舶100噸深水折臂起重機配備了深水升沉補償系統(tǒng)，經(jīng)出海多個項目的嚴(yán)苛試驗，產(chǎn)品的各項性能均滿足了客戶對起重機水下作業(yè)的浪涌補償要求。這只是起步，后續(xù)新項目將按照顧客特定要求對補償系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，以滿足不同海域的安全吊裝作業(yè)要求。

緊跟海洋起重機產(chǎn)品未來的智能化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展需求，華南船機已著手優(yōu)化產(chǎn)品的液壓、電氣及儀表的控制系統(tǒng)，逐步升級和添加本機的數(shù)據(jù)測量儀器以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時精確測量、匯集和外輸。在系統(tǒng)升級條件下，結(jié)合部分項目要求從中控平臺遠(yuǎn)程操控超過5海里外無人衛(wèi)星平臺上起重機的特殊操作需求，華南船機海洋起重機的遠(yuǎn)程智能遙控裝備研發(fā)工作已在實施中，將在2022年完成并投入實際使用。

此外，通過持續(xù)優(yōu)化設(shè)計選型，應(yīng)用690兆帕以上等級高強度鋼等新材料、熱浸鋅后涂漆等防腐新工藝，華南船機持續(xù)提高產(chǎn)品可靠性和壽命，尤其是深水作業(yè)的性能。通過開展核心配套部件的國產(chǎn)品牌調(diào)研工作，華南船機推動部件純國產(chǎn)化，后續(xù)將開展樣機試驗，并結(jié)合試驗結(jié)果在實際項目上開展應(yīng)用，保證國家海工裝備的完全自主可控。

致力成為世界海洋工程裝備的科技領(lǐng)先者，是華南船機的發(fā)展愿景。在高質(zhì)量發(fā)展新征程上，華南船機將在海洋起重機領(lǐng)域持續(xù)深耕發(fā)力，勇?lián)姑?，為國家海洋能源的發(fā)展和安全作出更多更大的貢獻(xiàn)。★