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我国首个海洋工程数字化技术中心建成

科普小知识2022-08-05 16:01:50
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该技术中心的建成将进一步提高我国海洋设备的运行效率和海洋产业的安全水平,对于不断提高我国海洋石油产业的深水勘探开发能力,充分保障国家能源安全具有重要意义。

12月4日,历时10年的国家重大科技项目——中国首个海洋工程数字技术中心(以下简称“技术中心”)在天津正式竣工。作为中国唯一的海洋工程数字技术专业研发机构,该中心将填补中国海洋工程数字仿真技术领域的技术空白,为国内外海洋工程作业的关键人员提供仿真方案预览和仿真培训,如海上吊装、海上漂浮和水下生产设施安装等。

中海油工程董事长、党委书记、总裁金晓剑在接受《瞭望东方周刊》采访时表示,技术中心的建成将进一步提高我国海洋设备的运行效率和海洋产业的安全水平,对于不断提高我国海洋石油产业的深水勘探开发能力,充分保障国家能源安全具有重要意义。

突破短板的自主研发

数字仿真技术以计算机和专业设备为工具,利用数模算法和数字技术建立仿真环境,实现仿真效果。其中,处于当前科技前沿的虚拟仿真技术是数字技术的一个重要分支。目前,数字仿真技术已经在军事、航空、机械等工业领域逐步推广应用,对提高开发效率、减少决策失误、降低企业风险发挥了重要作用。例如,在航空工业中,使用数字仿真技术可以将大型客机的设计和开发周期缩短20%。使用虚拟现实飞行模拟器在地面上训练飞行员不仅节省了大量的燃料和金钱,而且不受天气条件和地点的限制。

海洋工程作业,尤其是深水海洋工程作业,具有高技术、高风险、高成本的特点。数字仿真技术在海洋工程方案论证、设计分析、生产制造、测试维护、人员培训等领域的应用,可以大大降低海洋施工作业的风险,提高海洋作业的效率。然而,在此之前,由于我国海洋工程作业中缺乏数字仿真技术领域的专业机构,该领域的关键技术几乎被外国公司垄断,不仅成本高昂,而且始终处于技术被他人控制的两难境地,成为制约我国海洋工程行业发展的“短板”。

为了在海洋工程领域建立独立的数字仿真技术体系,中国海洋石油股份有限公司海洋石油工程有限公司(以下简称海洋石油工程)上市公司承担了全国首个海洋工程数字技术中心的建设,先后开展了顶层设计论证和相关技术研究工作,并在国内多家研究所开展了多项*重大专项研究项目。今年11月,数字技术中心的系统集成工作完成。自主开发了海洋环境水动力建模与实时求解技术、海洋工程装备运动建模、分布式实时仿真和虚拟现实仿真等关键技术。最后,建立了我国第一个海洋工程领域数字技术自主研发和培训服务基地。

虚拟现实技术推动超级工程

浮动支撑安装是大型海洋石油平台海上安装的关键环节。在作业过程中,特种工程作业船利用潮汐力将大型海洋石油平台“吊”到底部支架上。这一过程也是海上工程作业中风险极高的环节。以前,由于我国海洋工程作业数字模拟技术专业机构的“缺位”,大型海洋石油平台浮式安装模拟作业计划的预评估和人员培训需要在国外技术公司进行,单个成本就需要几百万元人民币,需要提前六个月预约,严重制约了项目的长周期进展。

在数字技术中心建设过程中,中海油工程组织专家对浮式支架安装数字仿真技术进行了专项技术研究,并通过多个国家工程项目对该技术进行了反复实践和示范。2017年5月31日,重达12800吨的文昌9-2/9-3*平台上部组块成功安装在南海西部的海上浮动平台上。然而,浮式平台安装仿真作业计划的预评估和人员培训已经成为国内海洋工程数字仿真技术的第一次实战。

"浮式安装模拟操作计划相当于一个真实的操作练习."中海石油工程设计研究院院长尹表示,虽然海上施工团队处于虚拟海洋环境中,但整个环境完全是通过数字仿真技术模拟真实的海上浮动安装现场。通过数据收集、分析和处理,技术人员可以反复优化和验证操作流程方案。同时,熟悉作业流程,增强团队协调能力,提高作业安全性,对人员具有重要意义。

应用前景更加广阔。

据介绍,数字化技术中心投入使用后,不仅可以模拟浮式支架的安装,还可以根据海洋工程作业的特点,完成设计施工、海上安装、水下作业、应急维护等海洋工程作业全过程的模拟预览,构建海洋工程全生命周期的虚拟环境,实现虚拟设计、虚拟制造、虚拟作业、虚拟培训、工程数据中心、上下游业务拓展等六大功能。

“海洋工程数字仿真技术的发展不仅将有效提升我国海洋工程的产品设计、建造和研究能力,还将有效提升我国海洋工程设备的运行效率和海洋工程行业的安全水平。这对促进我国海洋石油工业的发展,特别是深水勘探开发能力的提高具有重要意义。”金晓剑表示,随着深水海域逐渐成为未来能源和资源开发的重要战场,海洋工程数字仿真技术的市场和业务量需求将大幅增加,应用前景将更加广阔。(记者金明达、撰稿人岳明/天津报道)