全球首座自升式碎石桩平台升降系统屡获殊荣

   

全球首座自升式碎石桩平台升降系统屡获殊荣

日前,上海衡拓船舶设备有限公司收到中国造船工程学会颁发的科学技术二等奖,这是该项目获得的又一项殊荣。

项目情况

2015年3月,公司与江苏大津重工有限公司签订了碎石桩海洋施工平台液压插销式升降系统设备订单。该升降系统实现当年签订合同、当年完成产品交付、当年完成实船试验,当年通过CCS检验的目标。

该平台是一座由插销式液压油缸升降四桩腿的自升式作业平台,平台四角上布置有四根采用液压驱动的55米长桩腿,桩腿直径2.5米,作业时可以将船体抬出水面,利用平台上专有的门架起重机带动碎石桩设备施工。

最大作业水深为25.0米,满足近海海域无人拖航调遣,沿海航区作业,主要用于碎石桩施工,自持力为7天。

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助力“一带一路”建设

此平台为全球首座专门用于碎石桩施工的自升式平台。

平台完工后,首站就是出征“一带一路”经济带—中交二航局在以色列阿什多德港(Ashdod)码头主防波堤延伸110米和护岸防波堤480米底部的碎石桩施工。该工程合同价39.9亿元,是中国交建首次在发达国家承建的大型工程。

产品交付后,全船安全高效开展升降作业。

平台作业中

该升降系统操作方便、性能可靠,稳定运行两年多,已实现300次以上升降作业,满足了客户使用要求,产品先进性、可靠性得到实践反复验证。

目前,该施工工程已经结束,2018年12月25日,平台从以色列载誉返航。

该升降系统获得累累硕果,取得诸多技术成果、知识产权成果、科技贡献成果、对业界贡献成果等。

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技术成果

本项目采用液压插销式升降系统。系统涉及机械、液压、电气等多学科技术领域,主要由升降机构、液压设备、电控系统三大部分组成。

系统运行关系到整个海洋平台人员人身安全,可靠性和安全性要求高,技术难点多,技术难度大。

  系统主要技术参数:

1)单桩额定升降能力  1500T(设备理论输出力)

2)单桩额定升降速度  10m/h(平均速度)

3)桩腿下降平均速度  20m/h

4)单桩预压举升能力  1800T

5)单桩最大静态支持力 1800T

6)单桩拔桩力      1100T

项目结合使用环境、作业效率与安全等要求,通过开拓性技术攻关,解决了同类型升降系统升降速度较低、操作复杂、插销故障率高、油缸内泄漏容易导致平台倾斜等技术难题。

主要创新点:

1)发明了一种基于流量再利用的升降系统控制回路专利技术。在同等桩腿升降速度情况下,液压泵站功率显著降低,节能效果明显,产品运行经济性显著提高。

2)发明了一种基于概率分布的优化单步进液压插销式升降系统控制方法,采用参数自整定模糊PID算法,最大程度实现控制系统鲁棒性;并在此基础上分析插销孔分布,对桩腿进行基于概率的优化分组控制,减少插销等待时间,提高了平台作业效率。

3)开发了一键式操作、即停即启操作方式,采用抗扰动的SCR顺序控制策略,CU采集系统信息,并全状态实时去扰,保证主干程序运行,减少了人工干涉,提高了系统安全性与可靠性。

4)开发了平台姿态自动保持系统,在不启动主泵情况下,可自动维持平台在各种工况下的水平度。

5)开发了环梁结构及其导向技术,有效地提高了插拔销可靠性。

本项目具有完全自主知识产权和自主创新成果。

申报并授权3项专利,获得软件著作权1项。

本项目研究成果总体性能达到国内领先水平;研发的基于流量再利用技术的升降系统控制回路技术和基于概率分布的优化控制方法达到国际先进水平。

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知识产权成果

获得2项授权发明专利、1项授权实用新型专利:

1)用于单步进液压插销式升降系统的优化控制方法(发明专利)

2)液压插销式升降系统的桩腿快速升降液压回路(发明专利)

3)液压插销式升降系统的桩腿快速升降液压回路(实用新型专利)

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科技贡献成果

荣获中国船舶重工集团有限公司科学技术二等奖 1项

荣获中国造船工程学会科学技术二等奖 1项

获奖奖状(部分)

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对业界贡献成果

液压插销式升降系统在消除了自身间歇式升降、升降速度较慢的缺陷之后,对用户吸引力大大增强。仅2017年,我单位就为42个项目提供了升降系统方案,最终确定立项项目11个。自2016年以来,签订升降系统订单9船套,产值近2亿元。

在9船套升降系统项目中,基于流量再利用技术的控制回路、基于概率分布的优化控制方法、一键式操作、即停即启操作方式、平台姿态自动保持系统、环梁新型结构及其导向技术等均得到了全面应用,使得液压插销式升降系统经济性和技术优势大大提高,对升降系统领域发展具有广泛影响,对我国海洋工程装备发展具有积极意义。

本项目技术成果还可推广应用到船舶自动化设备等领域,具有显著社会效益与经济效益。