海洋工程機(jī)械

海洋工程機(jī)械海洋工程機(jī)械海洋工程機(jī)械xxx公司海洋工程機(jī)械文件編號(hào)：文件日期：修訂次數(shù)：第1.0次更改批準(zhǔn)審核制定方案設(shè)計(jì)，管理制度海洋工程機(jī)械發(fā)展研究(天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化2015級(jí)本科機(jī)制五班天津300350)摘要：隨著海洋戰(zhàn)略在我國(guó)經(jīng)濟(jì)、政治、國(guó)防發(fā)展的重要性的突出，隨著現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展，在傳統(tǒng)的機(jī)械工程學(xué)科與海洋工程學(xué)科的交叉、融合的基礎(chǔ)上，派生出一門有關(guān)海洋與機(jī)械的新興學(xué)科——海洋工程機(jī)械。針對(duì)當(dāng)前海洋工程機(jī)械的相關(guān)狀況，簡(jiǎn)要給出海洋工程機(jī)械的定義，并介紹海洋工程機(jī)械相關(guān)理論以及其實(shí)際應(yīng)用現(xiàn)狀，探討其研究范圍、適用范圍，分析其未來(lái)的發(fā)展方向。作為新興學(xué)科，海洋工程機(jī)械不但會(huì)大力推進(jìn)我國(guó)海洋戰(zhàn)略的實(shí)現(xiàn)，也會(huì)推動(dòng)海洋工程學(xué)科，機(jī)械工程學(xué)科向現(xiàn)代化、綜合化方向發(fā)展。關(guān)鍵詞：海洋工程機(jī)械發(fā)展新興學(xué)科中圖分類號(hào)：P753前言海洋占據(jù)了地球2/3之多的面積，其中蘊(yùn)藏著無(wú)窮無(wú)盡的寶藏。海洋也是人類賴以生存的“資源庫(kù)”。當(dāng)以煤炭為主的化石能源隨著人類的開采、利用而所剩無(wú)幾時(shí)，人類就將目光投向了海洋，開采海洋中的油氣資源，發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)也就順理成章。然而海洋畢竟不同于陸地，海洋的大部分面積被海水所覆蓋，而開采海洋中的石油、天然氣資源，又需要各種各樣或簡(jiǎn)單或復(fù)雜的輕機(jī)械，重機(jī)械。這些專業(yè)性、地域性極強(qiáng)的機(jī)械的設(shè)計(jì)、制造，既利用到了機(jī)械工程領(lǐng)域的很大一部分知識(shí)與技術(shù)，也利用了有關(guān)海洋工程的很大一部分的知識(shí)與技術(shù)，而現(xiàn)實(shí)情況證明，僅僅簡(jiǎn)單得把兩個(gè)專業(yè)的知識(shí)技術(shù)相互融合并應(yīng)用，是不可以將開采海洋油氣資源的機(jī)械設(shè)計(jì)并制造出來(lái)，所以，人們發(fā)明并設(shè)立的一門新型學(xué)科來(lái)專門解決此類問(wèn)題，這門學(xué)科就是海洋工程機(jī)械學(xué)科。1海洋工程機(jī)械的定義及適用范圍廣義的海洋工程機(jī)械學(xué)科的定義是指各種用途的船舶和海上油氣田鉆井平臺(tái)，狹義的海洋工程機(jī)械是專指海上油氣田鉆井平臺(tái)[1]。海洋工程機(jī)械學(xué)科是隸屬于海洋工程學(xué)科。根據(jù)浙江大學(xué)海洋學(xué)院陳鷹教授對(duì)海洋工程的定義，海洋工程是為了實(shí)現(xiàn)海洋自然現(xiàn)象及其變化規(guī)律研究、海洋資源的開發(fā)利用和海洋自然現(xiàn)象及其變化規(guī)律研究、海洋資源的開發(fā)利用和海洋環(huán)境的保護(hù)，使用海洋技術(shù)所形成的裝備、系統(tǒng)和工程的總稱[2]。根據(jù)以上的總結(jié)，描述，我們可以較為系統(tǒng)的，全面的總結(jié)海洋工程機(jī)械的定義：為了實(shí)現(xiàn)海洋資源的開發(fā)利用，而使用海洋技術(shù)，機(jī)械工程技術(shù)所擁有形成的方法，用以制造出來(lái)的用來(lái)有效開采海洋資源以開發(fā)利用海洋資源的機(jī)械類產(chǎn)品的總稱。廣義的海洋工程機(jī)械分為兩種機(jī)械類型。第一種是工程專用船舶機(jī)械，這一類機(jī)械是水上工程施工所需裝備，一般情況下適用在內(nèi)河和海洋上作業(yè)，包括挖泥船、起重船（俗稱浮吊）、打樁船、起重鋪管船、混凝土攪拌船，拖船和駁船等[1]。這些機(jī)械在有效分工協(xié)作的情況下可以建設(shè)成為海洋石油鉆井并可以持續(xù)性得從海洋中開采石油。這些設(shè)備的制造設(shè)計(jì)技術(shù)與陸上鉆井設(shè)備幾乎相似，但對(duì)其可靠性、自動(dòng)化、配置等方面都要比陸上鉆井設(shè)備要求的更嚴(yán)格[1]。第二種是為工程專用船舶機(jī)械所服務(wù)的，具有其專門用途的配套專門用途船舶機(jī)械，如打撈船、消防船、破冰船、補(bǔ)給船（供應(yīng)燃油和淡水）、海難救生船、科學(xué)考察船、布纜船以及軍用工程船等[1]。這些機(jī)械是為了維護(hù)海上鉆井平臺(tái)日常的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，預(yù)防海上鉆井平臺(tái)發(fā)生異常情況，并在發(fā)生異常狀況提供救援與保護(hù)。狹義的海洋工程機(jī)械，即海上油氣田鉆井平臺(tái)，就是海洋工程專用的船舶機(jī)械。便是廣義的海洋工程機(jī)械中的第一類機(jī)械。2我國(guó)海洋工程機(jī)械的現(xiàn)狀我國(guó)海洋工程機(jī)械的優(yōu)勢(shì)海洋工程機(jī)械學(xué)科，是為海洋石油鉆井平臺(tái)服務(wù)，而海洋石油鉆井平臺(tái)是海上采油的基礎(chǔ)。目前我國(guó)已經(jīng)掌握和應(yīng)用了成熟的海洋石油鉆井設(shè)備技術(shù)，并擁有國(guó)內(nèi)外船體、平臺(tái)的建造經(jīng)驗(yàn)，已經(jīng)成為海上石油鉆井平臺(tái)的制造、設(shè)計(jì)以及應(yīng)用的大國(guó)，在這一領(lǐng)域中，我國(guó)技術(shù)水平已經(jīng)進(jìn)入世界先進(jìn)水平之列。雖然海洋石油鉆井的配套設(shè)備的設(shè)計(jì)及制造技術(shù)與陸上的鉆井設(shè)備相似，但海洋石油鉆井設(shè)備對(duì)其可靠性、自動(dòng)化程度、配置等方面都要比陸上鉆井設(shè)備要求得更嚴(yán)格，而目前我國(guó)國(guó)內(nèi)已經(jīng)具備成熟的鉆井泵、井控設(shè)備和電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)等方面技術(shù)，可以滿足海下7000米內(nèi)的開發(fā)生產(chǎn)海洋石油鉆井的需求[3]。眾所周知，海洋的大部分油氣資源埋藏在深海中，進(jìn)入21世紀(jì)，深海油氣裝備的研制進(jìn)入新階段。我國(guó)海洋油氣資源開發(fā)主要以200米水深的近海海域，雖然目前500米及以下的深水油田的開發(fā)我國(guó)還是與外國(guó)石油公司合作為主，但隨著我國(guó)海洋石油開發(fā)技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)深海油氣的開發(fā)已經(jīng)成為目前我國(guó)海洋石油工業(yè)重要組成部分。由于200米水深區(qū)域中的能源是有限的，無(wú)法滿足能源需求量快速增長(zhǎng)的需求，所以需要鉆井平臺(tái)逐漸向深水區(qū)域發(fā)展，另外，隨著我國(guó)鉆井技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，深水鉆井已經(jīng)可以在惡劣條件下進(jìn)行作業(yè)[3]。我國(guó)海洋工程機(jī)械的不足之處雖然我國(guó)海洋工程機(jī)械設(shè)備已經(jīng)取得了一定成績(jī)，但是與發(fā)達(dá)國(guó)家相比較，我國(guó)海洋工程機(jī)械設(shè)備的起步還是相對(duì)較晚，總體來(lái)看還有很多不足之處。重要設(shè)備國(guó)產(chǎn)化程度較低。雖然我國(guó)在海洋工程機(jī)械領(lǐng)域的油氣工程裝備中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了大部分機(jī)械的國(guó)產(chǎn)化，但是國(guó)內(nèi)制造商還普遍停留在模仿制造上，沒(méi)有突破外國(guó)的技術(shù)限制，并且配套技術(shù)落后，關(guān)鍵性的設(shè)備技術(shù)仍然掌握在國(guó)外制造商的手中，嚴(yán)重制約了我國(guó)海洋油氣規(guī)模的發(fā)展。已國(guó)產(chǎn)化的機(jī)械工具、管材等需進(jìn)一步提高質(zhì)量,保證性能。目前新產(chǎn)品出現(xiàn)的一些情況是產(chǎn)品打入海洋油田初期質(zhì)量還不錯(cuò),但一旦到大批量供貨時(shí),就會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題。如有的管材下井后破裂,有的閥門在現(xiàn)場(chǎng)安裝后泄漏,這些問(wèn)題帶來(lái)的負(fù)面影響很大。因此,質(zhì)量問(wèn)題是國(guó)產(chǎn)化的生命線,樹立良好的信譽(yù)是國(guó)產(chǎn)化成功的關(guān)鍵之一[5]。鉆井平臺(tái)數(shù)量不足。我國(guó)目前擁有的石油公司在海洋石油鉆井裝備中明顯數(shù)量不夠，并且作業(yè)能力無(wú)法滿足未來(lái)海洋油氣勘探及開采的需求。這大幅度減少了我國(guó)的年產(chǎn)油量，制約我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展[3]。相應(yīng)管理與維護(hù)體制存在管理與維護(hù)的漏洞。雖然我國(guó)在改革開放后看到了本國(guó)與先進(jìn)國(guó)家之間海洋石油業(yè)的管理與維護(hù)方法的差距,在此期間引進(jìn)了國(guó)外大量先進(jìn)技術(shù)、管理體制和國(guó)際慣例,打破了國(guó)人對(duì)海洋石油的傳統(tǒng)觀念,提髙了員工的認(rèn)知水平和能力。但我們還沒(méi)有形成我國(guó)海洋工程管理的健全的，有效的體系，致使我國(guó)時(shí)常發(fā)生海上鉆井平臺(tái)事故，造成經(jīng)濟(jì)損失。[4]專業(yè)人才嚴(yán)重缺乏。在國(guó)內(nèi)海洋院校中，都有機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)，其學(xué)科理論處于傳統(tǒng)制造學(xué)科和現(xiàn)代制造學(xué)科之間的中間發(fā)展階段，既保留了適應(yīng)大規(guī)模自動(dòng)化生產(chǎn)的力學(xué)基礎(chǔ)，也能適應(yīng)多品種小批量生產(chǎn)的控制理論基礎(chǔ)，同時(shí)結(jié)合了現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)中的計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、微電子技術(shù)基礎(chǔ)和管理科學(xué)基礎(chǔ)，學(xué)科基礎(chǔ)寬而廣，培養(yǎng)的學(xué)生一般具有較強(qiáng)的社會(huì)適應(yīng)能力。但不容忽視的是，多年來(lái)由于傳統(tǒng)機(jī)械學(xué)科一直沒(méi)有受到各個(gè)院校的重視，也沒(méi)有認(rèn)識(shí)到現(xiàn)代機(jī)械學(xué)科的飛速發(fā)展，而且大部分海洋院校沒(méi)有開設(shè)有關(guān)海洋工程機(jī)械的專業(yè)課程，長(zhǎng)時(shí)期形成的學(xué)科建設(shè)、師資隊(duì)伍培養(yǎng)、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、師生對(duì)機(jī)械學(xué)科的淡薄意識(shí)、設(shè)備投入等已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于海洋工程機(jī)械所需的發(fā)展要求[4]。海洋工程機(jī)械在海洋院校的發(fā)展前景堪憂。3未來(lái)海洋工程機(jī)械的發(fā)展方向任何機(jī)械設(shè)備的發(fā)展都與它為之服務(wù)的生產(chǎn)工藝過(guò)程、方法密切相關(guān)。石油機(jī)械是跟隨著石油鉆井工藝、采油方法處理過(guò)程的發(fā)展而發(fā)展的。同樣海洋工程機(jī)械的發(fā)展,也是跟隨著海上鉆井、采油和油氣水分離處理工藝過(guò)程發(fā)展而發(fā)展的[9]。根據(jù)目前來(lái)看海洋工程機(jī)械還是有很多的發(fā)展方向海洋鉆機(jī)模塊機(jī)械方向海洋鉆機(jī)模塊為國(guó)內(nèi)近十幾年來(lái)新興的鉆井作業(yè)平臺(tái)，機(jī)械設(shè)備專業(yè)性強(qiáng)，涵蓋了世界最先進(jìn)的工藝和技術(shù)之一，但其對(duì)設(shè)備安裝要求較高。模塊式鉆機(jī)最早起源于國(guó)外，具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、易搬運(yùn)的特點(diǎn)。進(jìn)入21世紀(jì)，我國(guó)開始研制海洋鉆機(jī)模塊機(jī)械并將其應(yīng)用于海上油田鉆采作業(yè)，目前己在海洋油田中廣泛應(yīng)用。鑒于海上作業(yè)特殊的地理位置和復(fù)雜的工況，安裝在海洋鉆機(jī)模塊上的機(jī)械設(shè)備具有專業(yè)性強(qiáng)、工藝性新、技術(shù)尖端、使用壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)尺寸小、效率高、布局緊湊等特點(diǎn)[8]，同時(shí)在安裝此機(jī)械設(shè)備時(shí)，需要考慮設(shè)備的可靠性、操縱性、經(jīng)濟(jì)性、可維護(hù)性等性能指標(biāo)[6]。海底土木工程機(jī)械方向過(guò)去海底土木工程一直是從海洋作業(yè)船上使用機(jī)器進(jìn)行工作的。隨著海洋開發(fā)事業(yè)的發(fā)展,要求進(jìn)行深水海底作業(yè)、不受氣象條件的影響、采用小型和大功率的挖掘機(jī)械以及能夠完成海洋鉆井平臺(tái)海底部分的搭建工作等任務(wù)。因此,需要采用直接在海底作業(yè)的機(jī)械,目前為止，直接用于海底作業(yè)的機(jī)械有水下推土機(jī)、鋪管機(jī)等等。目前發(fā)展比較成熟的是水下推土機(jī)水下推土機(jī)主要用于挖掘海底的泥砂、壓土、整平、軟巖石的剝離、滾石的排除等等。當(dāng)裝配以不同的附件,水下推土機(jī)還能夠完成巖石的破碎、鉆探、挖溝、回填、甚至進(jìn)行海底的耕作、雜草的鏟除等作業(yè)。水下推土機(jī)根據(jù)作業(yè)的深度和工作用途不同而有不同的構(gòu)造性能,設(shè)計(jì)和使用時(shí)應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)目紤]和選擇。海底土木工程機(jī)械的驅(qū)動(dòng)是靠發(fā)動(dòng)機(jī),但發(fā)動(dòng)機(jī)不能直接與海水接觸。因此可分為動(dòng)力機(jī)外置和動(dòng)力機(jī)密封式兩種,前者把動(dòng)力機(jī)置于船上或陸地上,通過(guò)電纜供給水下機(jī)械的電動(dòng)機(jī),即所謂電氣式;也可以在船上或陸上提供油壓源,通過(guò)軟管供給水下推土機(jī)的油壓馬達(dá),即所謂油壓式。動(dòng)力機(jī)密封式是把發(fā)動(dòng)機(jī)密封于水下機(jī)械上直接驅(qū)動(dòng)水下機(jī)械工作。功力機(jī)外置適用于淺海工作,機(jī)動(dòng)性較好,價(jià)格也較低。動(dòng)力機(jī)密封式適于深海,價(jià)格較高。水下推土機(jī)的作業(yè)機(jī)械一般都采用液壓驅(qū)動(dòng)。這對(duì)水密和耐腐蝕等的處理比較簡(jiǎn)單,比其它驅(qū)動(dòng)方式有更大優(yōu)越性。5結(jié)論海洋工程機(jī)械是一門新興學(xué)科，雖然大眾對(duì)海洋工程機(jī)械的了解度還不夠，我國(guó)高校中開設(shè)海洋工程機(jī)械專業(yè)課的還是很少，但隨著我國(guó)對(duì)石油需求量的增加和我國(guó)海洋戰(zhàn)略的提出及實(shí)施，海洋工程機(jī)械必將繼承海洋工程和機(jī)械工程雙學(xué)科的優(yōu)勢(shì)，并結(jié)合自我的優(yōu)勢(shì)，迎來(lái)一輪新發(fā)展，并必將為國(guó)家的海洋戰(zhàn)略及石油開采工業(yè)作出自己卓越的貢獻(xiàn)。參考文獻(xiàn)[1] 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