海洋工程机械

海洋工程机械海洋工程机械海洋工程机械xxx公司海洋工程机械文件编号：文件日期：修订次数：第1.0次更改批准审核制定方案设计，管理制度海洋工程机械发展研究(天津大学机械工程学院机械设计制造及其自动化2015级本科机制五班天津300350)摘要：随着海洋战略在我国经济、政治、国防发展的重要性的突出，随着现代机械制造技术的发展，在传统的机械工程学科与海洋工程学科的交叉、融合的基础上，派生出一门有关海洋与机械的新兴学科——海洋工程机械。针对当前海洋工程机械的相关状况，简要给出海洋工程机械的定义，并介绍海洋工程机械相关理论以及其实际应用现状，探讨其研究范围、适用范围，分析其未来的发展方向。作为新兴学科，海洋工程机械不但会大力推进我国海洋战略的实现，也会推动海洋工程学科，机械工程学科向现代化、综合化方向发展。关键词：海洋工程机械发展新兴学科中图分类号：P753前言海洋占据了地球2/3之多的面积，其中蕴藏着无穷无尽的宝藏。海洋也是人类赖以生存的“资源库”。当以煤炭为主的化石能源随着人类的开采、利用而所剩无几时，人类就将目光投向了海洋，开采海洋中的油气资源，发展海洋经济也就顺理成章。然而海洋毕竟不同于陆地，海洋的大部分面积被海水所覆盖，而开采海洋中的石油、天然气资源，又需要各种各样或简单或复杂的轻机械，重机械。这些专业性、地域性极强的机械的设计、制造，既利用到了机械工程领域的很大一部分知识与技术，也利用了有关海洋工程的很大一部分的知识与技术，而现实情况证明，仅仅简单得把两个专业的知识技术相互融合并应用，是不可以将开采海洋油气资源的机械设计并制造出来，所以，人们发明并设立的一门新型学科来专门解决此类问题，这门学科就是海洋工程机械学科。1海洋工程机械的定义及适用范围广义的海洋工程机械学科的定义是指各种用途的船舶和海上油气田钻井平台，狭义的海洋工程机械是专指海上油气田钻井平台[1]。海洋工程机械学科是隶属于海洋工程学科。根据浙江大学海洋学院陈鹰教授对海洋工程的定义，海洋工程是为了实现海洋自然现象及其变化规律研究、海洋资源的开发利用和海洋自然现象及其变化规律研究、海洋资源的开发利用和海洋环境的保护，使用海洋技术所形成的装备、系统和工程的总称[2]。根据以上的总结，描述，我们可以较为系统的，全面的总结海洋工程机械的定义：为了实现海洋资源的开发利用，而使用海洋技术，机械工程技术所拥有形成的方法，用以制造出来的用来有效开采海洋资源以开发利用海洋资源的机械类产品的总称。广义的海洋工程机械分为两种机械类型。第一种是工程专用船舶机械，这一类机械是水上工程施工所需装备，一般情况下适用在内河和海洋上作业，包括挖泥船、起重船（俗称浮吊）、打桩船、起重铺管船、混凝土搅拌船，拖船和驳船等[1]。这些机械在有效分工协作的情况下可以建设成为海洋石油钻井并可以持续性得从海洋中开采石油。这些设备的制造设计技术与陆上钻井设备几乎相似，但对其可靠性、自动化、配置等方面都要比陆上钻井设备要求的更严格[1]。第二种是为工程专用船舶机械所服务的，具有其专门用途的配套专门用途船舶机械，如打捞船、消防船、破冰船、补给船（供应燃油和淡水）、海难救生船、科学考察船、布缆船以及军用工程船等[1]。这些机械是为了维护海上钻井平台日常的正常运转，预防海上钻井平台发生异常情况，并在发生异常状况提供救援与保护。狭义的海洋工程机械，即海上油气田钻井平台，就是海洋工程专用的船舶机械。便是广义的海洋工程机械中的第一类机械。2我国海洋工程机械的现状我国海洋工程机械的优势海洋工程机械学科，是为海洋石油钻井平台服务，而海洋石油钻井平台是海上采油的基础。目前我国已经掌握和应用了成熟的海洋石油钻井设备技术，并拥有国内外船体、平台的建造经验，已经成为海上石油钻井平台的制造、设计以及应用的大国，在这一领域中，我国技术水平已经进入世界先进水平之列。虽然海洋石油钻井的配套设备的设计及制造技术与陆上的钻井设备相似，但海洋石油钻井设备对其可靠性、自动化程度、配置等方面都要比陆上钻井设备要求得更严格，而目前我国国内已经具备成熟的钻井泵、井控设备和电驱动钻机等方面技术，可以满足海下7000米内的开发生产海洋石油钻井的需求[3]。众所周知，海洋的大部分油气资源埋藏在深海中，进入21世纪，深海油气装备的研制进入新阶段。我国海洋油气资源开发主要以200米水深的近海海域，虽然目前500米及以下的深水油田的开发我国还是与外国石油公司合作为主，但随着我国海洋石油开发技术的不断进步，对深海油气的开发已经成为目前我国海洋石油工业重要组成部分。由于200米水深区域中的能源是有限的，无法满足能源需求量快速增长的需求，所以需要钻井平台逐渐向深水区域发展，另外，随着我国钻井技术的发展和创新，深水钻井已经可以在恶劣条件下进行作业[3]。我国海洋工程机械的不足之处虽然我国海洋工程机械设备已经取得了一定成绩，但是与发达国家相比较，我国海洋工程机械设备的起步还是相对较晚，总体来看还有很多不足之处。重要设备国产化程度较低。虽然我国在海洋工程机械领域的油气工程装备中已经实现了大部分机械的国产化，但是国内制造商还普遍停留在模仿制造上，没有突破外国的技术限制，并且配套技术落后，关键性的设备技术仍然掌握在国外制造商的手中，严重制约了我国海洋油气规模的发展。已国产化的机械工具、管材等需进一步提高质量,保证性能。目前新产品出现的一些情况是产品打入海洋油田初期质量还不错,但一旦到大批量供货时,就会出现质量问题。如有的管材下井后破裂,有的阀门在现场安装后泄漏,这些问题带来的负面影响很大。因此,质量问题是国产化的生命线,树立良好的信誉是国产化成功的关键之一[5]。钻井平台数量不足。我国目前拥有的石油公司在海洋石油钻井装备中明显数量不够，并且作业能力无法满足未来海洋油气勘探及开采的需求。这大幅度减少了我国的年产油量，制约我国的经济发展[3]。相应管理与维护体制存在管理与维护的漏洞。虽然我国在改革开放后看到了本国与先进国家之间海洋石油业的管理与维护方法的差距,在此期间引进了国外大量先进技术、管理体制和国际惯例,打破了国人对海洋石油的传统观念,提髙了员工的认知水平和能力。但我们还没有形成我国海洋工程管理的健全的，有效的体系，致使我国时常发生海上钻井平台事故，造成经济损失。[4]专业人才严重缺乏。在国内海洋院校中，都有机械设计制造及其自动化专业，其学科理论处于传统制造学科和现代制造学科之间的中间发展阶段，既保留了适应大规模自动化生产的力学基础，也能适应多品种小批量生产的控制理论基础，同时结合了现代先进制造技术中的计算机技术、信息技术、微电子技术基础和管理科学基础，学科基础宽而广，培养的学生一般具有较强的社会适应能力。但不容忽视的是，多年来由于传统机械学科一直没有受到各个院校的重视，也没有认识到现代机械学科的飞速发展，而且大部分海洋院校没有开设有关海洋工程机械的专业课程，长时期形成的学科建设、师资队伍培养、实验室建设、师生对机械学科的淡薄意识、设备投入等已经远远落后于海洋工程机械所需的发展要求[4]。海洋工程机械在海洋院校的发展前景堪忧。3未来海洋工程机械的发展方向任何机械设备的发展都与它为之服务的生产工艺过程、方法密切相关。石油机械是跟随着石油钻井工艺、采油方法处理过程的发展而发展的。同样海洋工程机械的发展,也是跟随着海上钻井、采油和油气水分离处理工艺过程发展而发展的[9]。根据目前来看海洋工程机械还是有很多的发展方向海洋钻机模块机械方向海洋钻机模块为国内近十几年来新兴的钻井作业平台，机械设备专业性强，涵盖了世界最先进的工艺和技术之一，但其对设备安装要求较高。模块式钻机最早起源于国外，具有结构紧凑、重量轻、易搬运的特点。进入21世纪，我国开始研制海洋钻机模块机械并将其应用于海上油田钻采作业，目前己在海洋油田中广泛应用。鉴于海上作业特殊的地理位置和复杂的工况，安装在海洋钻机模块上的机械设备具有专业性强、工艺性新、技术尖端、使用寿命长、结构尺寸小、效率高、布局紧凑等特点[8]，同时在安装此机械设备时，需要考虑设备的可靠性、操纵性、经济性、可维护性等性能指标[6]。海底土木工程机械方向过去海底土木工程一直是从海洋作业船上使用机器进行工作的。随着海洋开发事业的发展,要求进行深水海底作业、不受气象条件的影响、采用小型和大功率的挖掘机械以及能够完成海洋钻井平台海底部分的搭建工作等任务。因此,需要采用直接在海底作业的机械,目前为止，直接用于海底作业的机械有水下推土机、铺管机等等。目前发展比较成熟的是水下推土机水下推土机主要用于挖掘海底的泥砂、压土、整平、软岩石的剥离、滚石的排除等等。当装配以不同的附件,水下推土机还能够完成岩石的破碎、钻探、挖沟、回填、甚至进行海底的耕作、杂草的铲除等作业。水下推土机根据作业的深度和工作用途不同而有不同的构造性能,设计和使用时应进行适当的考虑和选择。海底土木工程机械的驱动是靠发动机,但发动机不能直接与海水接触。因此可分为动力机外置和动力机密封式两种,前者把动力机置于船上或陆地上,通过电缆供给水下机械的电动机,即所谓电气式;也可以在船上或陆上提供油压源,通过软管供给水下推土机的油压马达,即所谓油压式。动力机密封式是把发动机密封于水下机械上直接驱动水下机械工作。功力机外置适用于浅海工作,机动性较好,价格也较低。动力机密封式适于深海,价格较高。水下推土机的作业机械一般都采用液压驱动。这对水密和耐腐蚀等的处理比较简单,比其它驱动方式有更大优越性。5结论海洋工程机械是一门新兴学科，虽然大众对海洋工程机械的了解度还不够，我国高校中开设海洋工程机械专业课的还是很少，但随着我国对石油需求量的增加和我国海洋战略的提出及实施，海洋工程机械必将继承海洋工程和机械工程双学科的优势，并结合自我的优势，迎来一轮新发展，并必将为国家的海洋战略及石油开采工业作出自己卓越的贡献。参考文献[1] 张丽海洋工程机械发展新蓝图[期刊论文]-今日工程机械2013(13)：48-49[2] 陈鹰.CHENYing海洋技术定义及其发展研究[期刊论文]-机械工程学报2014(2)[3] 田国栋.贾凯行.海洋平台机械设备的使用和安装检验分析[期刊论文]-中国机械2014(16)[4] 徐卫东.海洋石油工业员工不安全行为特征研究[期刊论文]-中国地质大学博士学位论文[5] 姜伟.浅谈海洋石油钻井完井机械及工具的国产化[期刊论文]-石油机械2001(29)：5-7[6] 刘江歌.宫慧君海洋钻