动力定位系统:产业化之困待解
2014-06-13 17:21 | 中国船舶报 配套动态
近日,“863”海洋技术领域“十二五”重大项目动力定位系统研制(1期)通过验收。这是我国在动力定位系统研制领域取得的又一重大突破,为后续研究及进一步走向工程化、产品化奠定了坚实的基础,对打破国外垄断具有重要意义。
该项目承研单位之一中国船舶重工集团公司第七〇二研究所相关负责人表示:“在动力定位系统研发方面,我国已取得一定进展,特别是在该系统的应用开发,如系统配置、功率、推进装置布局等方面。而在制造领域,国内企业已实现用于动力定位系统的中小功率推进系统的产业化制造,并具有该系统硬件设计制造能力。”他认为,我国在动力定位系统领域还存在技术和产业化难点,国家应进一步鼓励产、学、研合作,生产出具有国际先进水平的船舶动力定位系统品牌产品。
有突破有差距
船舶动力定位系统是指在有风、浪、流干扰的情况下,船舶或海洋平台不借助锚泊系统,而是利用自身的推进设备使船舶保持一定的位置和角度,或按照预定轨迹运动的系统装置。其主要包括位置测量系统、控制系统和推进系统等,适用于多用途工程船、海工船、海洋石油平台等。在国际动力定位系统市场上,挪威康士伯、美国通用等公司处于垄断地位,其中,康士伯独占鳌头。为打破国外垄断,我国近年来开展了多个动力定位系统相关项目,此次通过验收的动力定位系统研制(1期)课题是其中之一。
该课题于2011年11月启动,由七〇二所联合武汉船用机械有限责任公司完成。该项目研究人员研制了DP3级动力定位控制系统原理样机,进行了相应的室内试验验证,同时研制了DP1级动力定位系统工程样机,并成功进行了实船海上试验。通过该项目的研发,我国在动力定位总体设计、动力定位能力评估、多推进器推力优化分配方法、控制算法、冗余设计、动力定位数值仿真、动力定位控制系统设计开发及实船海试等方面积累了宝贵的经验。
七〇二所项目负责人介绍说:“后续课题正在准备之中,研究人员下一步将结合已有的DP1工程样机,开展DP3工程样机的研制和实船试验,并最终配套形成动力定位系统产品。”在该项目中,武汉船机承担的主要任务是动力定位系统的总体匹配设计、推进系统的工况适应性与总体布置研究等。武汉船机总设计师邱晓峰向记者介绍,该公司研究人员后续将根据应用瓶颈,开展针对性的研究工作。主要包括超大功率(5000~8000千瓦级别)全回转推进装置、吊舱推进装置、折臂式全回转推进装置、轮缘驱动推进装置等深远海海工装备推进装置研究,同时开展高精度位置传感器的研究,以及基于北斗导航系统的位置测量系统的研究。
据了解,除了动力定位系统研制(1期)课题,我国还有哈尔滨工程大学、中国船舶工业集团公司第七〇八研究所、上海交通大学等单位也开展了动力定位系统方面的项目。上海交大是较早从事该领域研究的单位,该校海洋工程国家重点实验室的“半潜式平台动力定位模型试验推进装备”等5项成果获国家发明专利,“模型动力定位系统软件”项目等获得计算机著作权。2013年,哈工程大、七〇八所、中国海洋石油工程股份有限公司历经4年研制的HDP3通过中国船级社检验及工业和信息化部验收。
虽然我国在动力定位系统研制方面取得了一定进展,但与先进国家相比,差距还较大。七〇二所项目负责人表示:“研发技术难点在于控制算法方面,产业化难点在于设备的可靠性还有待提高,控制系统刚刚起步,位置测量系统方面还涉足甚少。”
产业化缓慢
1998年,哈工程大研制成功我国首套动力定位系统,但仅DP1系统实现产业化,现在应用较多的DP2、DP3都没有产品推出。目前,我国的动力定位系统主要依靠进口,价格大概为50万欧元/套。
邱晓峰表示,动力定位系统包括的三大分系统中,我国在推进系统方面的产业化基础最好,国内设计生产的推进系统已经应用到不同类型的船舶上,未来主要的工作是针对海工项目的特殊需求,开发出新型推进装置;DP2和DP3控制系统的研制尚处于起步阶段,技术难点体现在海况数据库不完整;位置测量系统中位置传感器领域还是空白,特别是高精度的位置传感器,主要原因是投入大、见效慢,企业缺乏进入该领域的动力。
据了解,在DP推进系统领域,我国不少企业已具备一定的产业化能力。武汉船机在该系统的集成方面早已实现产业化,推进系统集成包括主机、齿轮箱、主推调距桨装置、全回转推进装置、艏艉侧推、发电机组、舵系等,应用项目包括78米三用工作船、300吨起重铺管船以及5万吨半潜船等海工船舶动力定位系统的集成。目前,武汉船机作为责任单位,正在开展国家发展和改革委员会海洋工程装备研发及产业化专项——“3000米深水钻井船动力定位系统技术研发及产业化”,以推进系统为载体进行动力定位系统的集成设计和配套。此外,苏州动力系统股份有限公司、南京船用设备有限公司、上海振华重工有限公司等也具备为船舶和海洋工程提供各类型推进产品的能力。
在DP3控制系统方面,哈工程大、七〇八所、中国海洋石油工程股份有限公司研制的HDP3控制系统已经通过海试,海试结果理想,全部项目满足中国船级社规范要求。邱晓峰介绍,武汉船机作为参研单位,承担了其中的一个专题——“大功率(3500千瓦级别)全回转舵桨装置的关键技术攻关以及样机的研制”。这为DP3控制系统的产业化创造了条件。
位置测量系统方面,我国则主要依赖进口
邱晓峰表示,动力定位系统是船舶、海洋石油平台建造领域的核心技术,其产业属于资金技术密集型产业,产业关联度高,带动性强。全球船舶动力定位系统市场规模约为40亿美元,而且还在以每年20%以上的速度不断扩大,因此,我国在这一领域研制出自主知识产权产品并实现产业化十分重要和迫切。他认为,现阶段,我国在这一领域的研发及制造力量还没有得到很好的整合。尽管国家立项时采取的是产、学、研相结合的模式,但是项目取得的研究成果还是为参研单位各自掌握,不能在市场上形成合力。他说:“以企业为主体去强力推进是产业化发展的关键。此外,建立包括研发单位、制造单位、使用单位在内的联合项目组也很重要。技术研发出来有厂家将其转化为产品,产品制造出来有单位来使用,使用过程中的意见、建议再反馈给研发和制造单位,供其不断完善,这样才能真正促进动力定位系统领域的产业化和良性循环。”