JYM-J200/54型自升式海上钻井平台升降系统研制

张静波

（广东精铟海洋工程股份有限公司，佛山 528231）

1 前言

安装有国内首制并拥有完全自主知识产权升降系统JYM-J200/54的“DSJ300-3”平台2014年3月在大连重工下水站桩（图1），“CP300-3”平台2014年7月4日在渤海装备辽河重工下水（图2）。这两座平台应用的JYM-J200/54型升降系统均由广东精铟海洋工程股份有限公司自主研发，设备整体制造及试验过程由中国船级社（CCS）专家组全程监控，并取得CCS产品证书。同时，JYM-J200/54型升降系统整体设计通过了美国船级社（ABS）总部审核；控制系统可靠性通过挪威船级社（DNV）验证。自此一举打破了国外厂家长期对此海工关键配套设备的垄断，成功实现了该类型设备国产化替代。

图1 DSJ300-3自升式海洋石油钻井平台全程升降试验（大连）

图2 CP300-3自升式海洋石油钻井平台预压载负荷升降试验（盘锦）

广东精铟海洋工程股份有限公司是2007年在广东南海注册成立的民营科技企业。公司主要从事海洋工程高端重型设备关键配套设备的研发、设计制造及技术服务，产品主要应用在各类型海洋石油平台、海上风电安装船、海洋工程辅助装备等。JYM-J200/54型升降系统按照91.44 m（300 ft）自升式钻井平台参数要求设计，包括54套电动升降单元，通过电机带动减速机驱动爬升齿轮。设备单套齿轮箱额定升降载荷为210 t，预压载载荷为258 t，爬升速度为0.46 m/min，额定升降载荷下设计寿命大于220 h，预压载升降载荷下设计寿命大于30 h，能满足平台在海洋潮湿、盐雾等环境下长期全天候工作要求。

2 自升式海上钻井平台升降系统

2.1 升降系统简介

升降系统是安装在平台主体和桩腿交接处的升降单元及其控制系统，它能使桩腿和平台主体实现上下相对运动，或把平台主体固定于桩腿的某一位置。借助升降系统，自升式平台方可实现在海上插桩、升降和站立，继而开展海洋油气钻探、开采工作。升降系统不仅提供平台的升降驱动力，还能提供更大的静态风暴保持力，从而使平台能够在恶劣的海洋环境下保持站立。由于升降系统设计制造的优劣关系到平台的安全性、可操作性和营运经济指标，所以升降系统是海上钻井平台最关键的配套设备之一。

整个平台的升降系统通常由多个齿轮升降单元组成，其数量及承载能力由该平台的升降能力需求确定。升降系统不仅适用于自升式钻井平台，还可广泛应用于起重船、水工工作船等多种水上工作船舶。

2.2 国内外升降系统设备的情况

（1）全球市场情况

目前升降系统设备设计、制造仍由欧美公司主导，其全球市场占有率达90%以上。由于欧美发达国家在工业基础方面的传统优势以及海洋工程领域的先发优势，导致海洋工程设备的研发设计以及高端配套设备供给都掌控在国外集成商那里。

自升式平台的升降系统作为平台的核心设备之一，通常在平台进行基础设计时就根据平台的作业水深、船体重量、工作环境、平台入级规则等参数要求，完成设计和选型，最终集成到平台的整体详细设计中。因此，升降系统设备的市场占有率与采用该升降系统的平台设计的市场占有率息息相关。

面对国外厂家对平台升降系统的垄断，国家对自升式平台的升降系统的自主研发和制造非常重视。2012年2月我国工信部在制定《海洋工程装备制造业中长期发展规划》时，把自升式平台升降系统列为入需要自主配套的关键系统和设备。

（2）国内研发情况

近几年，国内从事海洋工程的各大公司和科研院所为了打破国外公司对升降系统的垄断，纷纷将自升式平台的升降系统作为重点开发研究对象。但到目前为止，国内自主研发的升降系统，除精铟公司的设备外，均未曾整体应用到钻井平台上。

安装精铟公司JYM-J200/54型升降系统（图3）的“DSJ300”、“CP300”系列自升式海洋石油钻井平台，分别由大连船舶重工集团有限公司与渤海装备辽河重工有限公司及其配套设计公司自主研发设计、制造，具有完全自主知识产权，具有多项国际先进、国内领先技术。

图3 安装在平台上的JYM-J200/54升降系统

在此之前，国内自主设计的平台均需采购国外升降系统设备，不仅生产周期长，设备价格高，后续的维护费用也很高。中国人拥有自主知识产权的自升式海上钻井平台升降系统诞生，实现了自升式平台升降系统国产化替代零的突破，解决了该设备长期依赖进口的制约瓶颈，在发展我国具有自主知识产权的海洋工程配套装备工业中，逐步夺回话语权并取得竞争优势。

精铟公司的升降系统在力学计算、试验模拟、材料加工、海工工况分析等方面具有独到之处。与国外同类产品相比，精铟公司研发的海工装备配套设备具有设计理念先进、制造周期较短、维修保养方便、配件齐全、价格合理等特点，更具竞争优势。作为目前国内唯一的制造商，公司拥有自主知识产权的桩腿锁紧系统占有100%的国内市场，悬臂梁移动装置则占有90%以上的国内市场。精铟公司自主研发升降系统的成功，大大提高了改善我国海上钻井平台的国产化配套率。

3 JYM-J200/54型升降系统的研发与制造

广东精铟海洋工程股份有限公司2008年就开始承接多型海洋平台升降系统的维修及系统升级等技术工作，从中积累了电动齿轮齿条升降系统维修和设计制造的丰富经验。在自升式钻井平台升降系统项目正式启动之前，精铟公司已经完成自升式平台上分担升降系统受力的另一关键设备——桩腿齿条锁紧系统的研发与国产化替代，产品取得CCS与ABS的产品证书，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座平台上成功应用，综合技术达到国际领先水平。

2010年，精铟公司的JYM-J200/54型自升式钻井平台升降系统的研发项目正式启动，按照DSJ300系列300英尺自升式平台参数要求进行研发，并逐步完成了初步设计、详细设计等工作。自主研发的齿轮齿条式升降系统广泛适用于200 ft、300 ft、350 ft及400 ft各型自升式海洋平台。

2011年，精铟公司与客户签署技术协议，落实了产品设计的细节。2012年1月，精铟公司开始原型机制造，过程中解决了大量技术难题，结构和工艺得到全面完善，6月初正式开始原型机型式试验。原型机制造和试验的整个过程中，中国船级社（CCS）按照事先拟定的试验大纲所规定的内容进行了严格的全程监控。6月上旬，JYM-J200/54型升降系统的升降单元在精铟公司JY-JS450升降单元试验机中顺利完成负荷试验与全寿命试验，圆满地的完成了规定的检验内容，各项技术参数指标均达到设计的要求（图4）。

2012年9月底，平台客户与精铟公司签署了三方合同，采购2套升降系统设备。2013年3月，精铟公司顺利完成了第一套升降系统的升降单元原型机试验，随后进行54套升降单元的出厂试验，7月开始陆续发货，10月完成设备安装。

2013年12月初，精铟公司在大连、盘锦建造地完成升降系统的全船系统联调试验、安保试验以及预压载负荷升降试验，两座平台顺利下水站桩。2014年3月，DSJ300-3号平台在大连顺利完成全程升降联调试验，JYM-J200/54获得了CCS颁发的产品证书。

图4 精铟公司第一代升降单元原型机及试验机

最近，某400 ft平台升降系统爬升齿轮出现故障，受客户委托，精铟公司开始了400 ft平台爬升齿轮的紧急新制工作，并相应研发试验机，在没有齿轮箱的情况下依靠液压系统带动，模拟爬升齿轮的受力情况，试验方案及新制爬升齿轮均获得了CCS与ABS的认证。2014年1月6日，该平台完成升降系统修理，成功升船。这项工作的完成，拉开了精铟公司研制400 ft升降系统的序幕。

4 结束语

目前我国海洋工程装备关键配套本土化率很低，在我国海上钻井平台建造合同中，钻井模块和升降模块这类设备技术复杂、附加值高的部分基本上被欧美公司垄断，如果不解决配套问题，“船壳工业”现象将在海洋工程装备制造领域重演。因此，精铟公司抓住机会，产品定位于海洋工程高端重型设备的研发、设计制造及技术服务，同时兼顾特殊用途设备定制、设备仿真实验等，根据自身特点研发合适的主打产品，填补国内高端制造业空白。

升降系统是自升式海洋钻井平台的关键设备，随着精铟机械自主研发制造的JYM-J200/54型升降系统的成功应用，使得我国在此设备上实现了零的突破，打破国外厂家对海工领域长期垄断的局面。在未来的发展道路上，精铟机械将继续坚持以高科技、国际化为引领，大力推进海洋工程装备的国产化与自主化，全面提升研发创新能力，实现中华民族自己的海工梦。