JYM-J200/54型自升式海上鉆井平臺升降系統研制

張靜波

（廣東精銦海洋工程股份有限公司，佛山 528231）

1 前言

安裝有國內首制并擁有完全自主知識產權升降系統JYM-J200/54的“DSJ300-3”平臺2014年3月在大連重工下水站樁（圖1），“CP300-3”平臺2014年7月4日在渤海裝備遼河重工下水（圖2）。這兩座平臺應用的JYM-J200/54型升降系統均由廣東精銦海洋工程股份有限公司自主研發，設備整體制造及試驗過程由中國船級社（CCS）專家組全程監控，并取得CCS產品證書。同時，JYM-J200/54型升降系統整體設計通過了美國船級社（ABS）總部審核；控制系統可靠性通過挪威船級社（DNV）驗證。自此一舉打破了國外廠家長期對此海工關鍵配套設備的壟斷，成功實現了該類型設備國產化替代。

圖1 DSJ300-3自升式海洋石油鉆井平臺全程升降試驗（大連）

圖2 CP300-3自升式海洋石油鉆井平臺預壓載負荷升降試驗（盤錦）

廣東精銦海洋工程股份有限公司是2007年在廣東南海注冊成立的民營科技企業。公司主要從事海洋工程高端重型設備關鍵配套設備的研發、設計制造及技術服務，產品主要應用在各類型海洋石油平臺、海上風電安裝船、海洋工程輔助裝備等。JYM-J200/54型升降系統按照91.44 m（300 ft）自升式鉆井平臺參數要求設計，包括54套電動升降單元，通過電機帶動減速機驅動爬升齒輪。設備單套齒輪箱額定升降載荷為210 t，預壓載載荷為258 t，爬升速度為0.46 m/min，額定升降載荷下設計壽命大于220 h，預壓載升降載荷下設計壽命大于30 h，能滿足平臺在海洋潮濕、鹽霧等環境下長期全天候工作要求。

2 自升式海上鉆井平臺升降系統

2.1 升降系統簡介

升降系統是安裝在平臺主體和樁腿交接處的升降單元及其控制系統，它能使樁腿和平臺主體實現上下相對運動，或把平臺主體固定于樁腿的某一位置。借助升降系統，自升式平臺方可實現在海上插樁、升降和站立，繼而開展海洋油氣鉆探、開采工作。升降系統不僅提供平臺的升降驅動力，還能提供更大的靜態風暴保持力，從而使平臺能夠在惡劣的海洋環境下保持站立。由于升降系統設計制造的優劣關系到平臺的安全性、可操作性和營運經濟指標，所以升降系統是海上鉆井平臺最關鍵的配套設備之一。

整個平臺的升降系統通常由多個齒輪升降單元組成，其數量及承載能力由該平臺的升降能力需求確定。升降系統不僅適用于自升式鉆井平臺，還可廣泛應用于起重船、水工工作船等多種水上工作船舶。

2.2 國內外升降系統設備的情況

（1）全球市場情況

目前升降系統設備設計、制造仍由歐美公司主導，其全球市場占有率達90%以上。由于歐美發達國家在工業基礎方面的傳統優勢以及海洋工程領域的先發優勢，導致海洋工程設備的研發設計以及高端配套設備供給都掌控在國外集成商那里。

自升式平臺的升降系統作為平臺的核心設備之一，通常在平臺進行基礎設計時就根據平臺的作業水深、船體重量、工作環境、平臺入級規則等參數要求，完成設計和選型，最終集成到平臺的整體詳細設計中。因此，升降系統設備的市場占有率與采用該升降系統的平臺設計的市場占有率息息相關。

面對國外廠家對平臺升降系統的壟斷，國家對自升式平臺的升降系統的自主研發和制造非常重視。2012年2月我國工信部在制定《海洋工程裝備制造業中長期發展規劃》時，把自升式平臺升降系統列為入需要自主配套的關鍵系統和設備。

（2）國內研發情況

近幾年，國內從事海洋工程的各大公司和科研院所為了打破國外公司對升降系統的壟斷，紛紛將自升式平臺的升降系統作為重點開發研究對象。但到目前為止，國內自主研發的升降系統，除精銦公司的設備外，均未曾整體應用到鉆井平臺上。

安裝精銦公司JYM-J200/54型升降系統（圖3）的“DSJ300”、“CP300”系列自升式海洋石油鉆井平臺，分別由大連船舶重工集團有限公司與渤海裝備遼河重工有限公司及其配套設計公司自主研發設計、制造，具有完全自主知識產權，具有多項國際先進、國內領先技術。

圖3 安裝在平臺上的JYM-J200/54升降系統

在此之前，國內自主設計的平臺均需采購國外升降系統設備，不僅生產周期長，設備價格高，后續的維護費用也很高。中國人擁有自主知識產權的自升式海上鉆井平臺升降系統誕生，實現了自升式平臺升降系統國產化替代零的突破，解決了該設備長期依賴進口的制約瓶頸，在發展我國具有自主知識產權的海洋工程配套裝備工業中，逐步奪回話語權并取得競爭優勢。

精銦公司的升降系統在力學計算、試驗模擬、材料加工、海工工況分析等方面具有獨到之處。與國外同類產品相比，精銦公司研發的海工裝備配套設備具有設計理念先進、制造周期較短、維修保養方便、配件齊全、價格合理等特點，更具競爭優勢。作為目前國內唯一的制造商，公司擁有自主知識產權的樁腿鎖緊系統占有100%的國內市場，懸臂梁移動裝置則占有90%以上的國內市場。精銦公司自主研發升降系統的成功，大大提高了改善我國海上鉆井平臺的國產化配套率。

3 JYM-J200/54型升降系統的研發與制造

廣東精銦海洋工程股份有限公司2008年就開始承接多型海洋平臺升降系統的維修及系統升級等技術工作，從中積累了電動齒輪齒條升降系統維修和設計制造的豐富經驗。在自升式鉆井平臺升降系統項目正式啟動之前，精銦公司已經完成自升式平臺上分擔升降系統受力的另一關鍵設備——樁腿齒條鎖緊系統的研發與國產化替代，產品取得CCS與ABS的產品證書，至今已成功在中海油服、中石油建造的HYSY931、HYSY921-924、DSJ300系列、CP300系列等13座平臺上成功應用，綜合技術達到國際領先水平。

2010年，精銦公司的JYM-J200/54型自升式鉆井平臺升降系統的研發項目正式啟動，按照DSJ300系列300英尺自升式平臺參數要求進行研發，并逐步完成了初步設計、詳細設計等工作。自主研發的齒輪齒條式升降系統廣泛適用于200 ft、300 ft、350 ft及400 ft各型自升式海洋平臺。

2011年，精銦公司與客戶簽署技術協議，落實了產品設計的細節。2012年1月，精銦公司開始原型機制造，過程中解決了大量技術難題，結構和工藝得到全面完善，6月初正式開始原型機型式試驗。原型機制造和試驗的整個過程中，中國船級社（CCS）按照事先擬定的試驗大綱所規定的內容進行了嚴格的全程監控。6月上旬，JYM-J200/54型升降系統的升降單元在精銦公司JY-JS450升降單元試驗機中順利完成負荷試驗與全壽命試驗，圓滿地的完成了規定的檢驗內容，各項技術參數指標均達到設計的要求（圖4）。

2012年9月底，平臺客戶與精銦公司簽署了三方合同，采購2套升降系統設備。2013年3月，精銦公司順利完成了第一套升降系統的升降單元原型機試驗，隨后進行54套升降單元的出廠試驗，7月開始陸續發貨，10月完成設備安裝。

2013年12月初，精銦公司在大連、盤錦建造地完成升降系統的全船系統聯調試驗、安保試驗以及預壓載負荷升降試驗，兩座平臺順利下水站樁。2014年3月，DSJ300-3號平臺在大連順利完成全程升降聯調試驗，JYM-J200/54獲得了CCS頒發的產品證書。

圖4 精銦公司第一代升降單元原型機及試驗機

最近，某400 ft平臺升降系統爬升齒輪出現故障，受客戶委托，精銦公司開始了400 ft平臺爬升齒輪的緊急新制工作，并相應研發試驗機，在沒有齒輪箱的情況下依靠液壓系統帶動，模擬爬升齒輪的受力情況，試驗方案及新制爬升齒輪均獲得了CCS與ABS的認證。2014年1月6日，該平臺完成升降系統修理，成功升船。這項工作的完成，拉開了精銦公司研制400 ft升降系統的序幕。

4 結束語

目前我國海洋工程裝備關鍵配套本土化率很低，在我國海上鉆井平臺建造合同中，鉆井模塊和升降模塊這類設備技術復雜、附加值高的部分基本上被歐美公司壟斷，如果不解決配套問題，“船殼工業”現象將在海洋工程裝備制造領域重演。因此，精銦公司抓住機會，產品定位于海洋工程高端重型設備的研發、設計制造及技術服務，同時兼顧特殊用途設備定制、設備仿真實驗等，根據自身特點研發合適的主打產品，填補國內高端制造業空白。

升降系統是自升式海洋鉆井平臺的關鍵設備，隨著精銦機械自主研發制造的JYM-J200/54型升降系統的成功應用，使得我國在此設備上實現了零的突破，打破國外廠家對海工領域長期壟斷的局面。在未來的發展道路上，精銦機械將繼續堅持以高科技、國際化為引領，大力推進海洋工程裝備的國產化與自主化，全面提升研發創新能力，實現中華民族自己的海工夢。