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西門子全集成驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動海洋勘探事業(yè)揚帆遠航

時間:2014-05-27 11:33:29來源:西門子(中國)有限公司工業(yè)業(yè)務領域

導語:?西門子提供的設備技術(shù)和解決方案,有利于保證航行安全,實現(xiàn)了動力分配智能化,系統(tǒng)會根據(jù)各部分的動力需求,合理分配動能,實現(xiàn)能效最大化。最終實現(xiàn)船舶性能、采集能力、設備可靠性、運行穩(wěn)定性、節(jié)能減排等多項指標的綜合效益最大化。
2011年4月22日,亞洲首艘最新一代12纜地球物理勘探船“海洋石油720”在上海完工交付。該船創(chuàng)新應用了西門子全集成驅(qū)動系統(tǒng)(IDS)解決方案,將中壓變頻驅(qū)動技術(shù)與調(diào)速技術(shù)相結(jié)合,實現(xiàn)大拖力、高航速、低噪音三者間的最佳平衡,填補了國內(nèi)自主設計和建造先進多纜物探船的空白,提升了中海油的海洋深水勘探能力,縮小了與發(fā)達國家深水物探領域的差距。
海底石油是經(jīng)過上億年積淀,形成的巨大財富。在茫茫無邊的海洋中找到深藏海底的石油資源,如同海底撈針。而在廣袤的海洋中間進行開采,更是難上加難,而且耗資巨大。如何讓一筆巨大人力、物力、財力投入能夠得到相應的回報,開采前準確的勘探變得至關重要。
我國正大力發(fā)展海洋資源勘探的實力。這一使命最終落在中海油田服務股份有限公司的肩上,“海洋石油720”在此情況下應運而生,開啟了我國海洋勘探工作的新紀元。
海洋石油720
迎難而上,IDS彰顯驅(qū)動實力
物探船用于海洋地球物理的勘探,需要長期在海上連續(xù)作業(yè),整條船的動力系統(tǒng)是全船的心臟,即要保障全船正常的行使,還要滿足艱巨的作業(yè)需求。“海洋石油720”作為亞洲首艘三維地震12纜物探船,工作水深可達3000米,可在5級海況(浪高:2.50-4米,風力6級)和3節(jié)海流情況下采集地震數(shù)據(jù),水下設備可在5級海況情況下安全收放,在5節(jié)航速(約9.2km/h)時,提供最大100噸拖力,可拖帶12根8000米地震采集電纜和雙震源共8排氣槍陣列,各項性能指標均需達到國際先進水平。“海洋石油720”還要求推進器轉(zhuǎn)速與螺距綜合調(diào)節(jié),使得作業(yè)拖力和航速達到最大效益,同時實現(xiàn)最佳節(jié)能效果,對自動化控制的精細度和穩(wěn)定性提出了前所未有的挑戰(zhàn)。為了采集數(shù)據(jù)更加精準和給船員們營造良好的生活環(huán)境,動力系統(tǒng)對噪音的控制也提出了嚴格的要求。
這樣一個復雜艱巨的任務,完成工期僅15個月,設備調(diào)試只有2.5個月,較同類項目調(diào)試和試航周期縮短至少1個月的時間,時間緊、任務重。
西門子作為“海洋石油720”電力推進系統(tǒng)機械和電氣總承包商,為船舶提供先進的柴-電推進系統(tǒng),包括全船最難的動力核心--中壓驅(qū)動系統(tǒng)。基于全集成驅(qū)動系統(tǒng)IDS理念,西門子將驅(qū)動的產(chǎn)品進行整合,包括中壓變頻器、變壓器、電動機等。所有產(chǎn)品之間,采用了統(tǒng)一的總線通訊,通用的軟件,設計、運行都在統(tǒng)一的環(huán)境中,數(shù)據(jù)流更加通暢。同一品牌下的產(chǎn)品完美支持整個產(chǎn)品生命周期管理,服務方便,響應及時,特別是對設計和運行階段的完善支持,大大縮短調(diào)試時間。
性能優(yōu)越,物探船航速提升30%以上
基于IDS理念的中壓驅(qū)動系統(tǒng)解決方案是本船運行的核心,包括2臺SINAMICS GM 150,4臺變壓器和2臺推進電機。整個推進系統(tǒng)采用冗余推進設計和全中壓變頻系統(tǒng),通過變頻技術(shù)控制一臺180千瓦交流異步推進電機,調(diào)節(jié)負載電機轉(zhuǎn)速,通過遙控系統(tǒng)軟件繪制推進器的轉(zhuǎn)速和螺距的優(yōu)化曲線,實現(xiàn)推進器與螺距的綜合調(diào)節(jié)和精準控制,實現(xiàn)大拖力與高航速的最佳匹配,以滿足船舶在各種作業(yè)工況的航速要求和節(jié)能要求。“海洋石油720”全柴-電驅(qū)動系統(tǒng)的應用,使得設計航速達到16節(jié),拖帶作業(yè)航速達到5節(jié),比公司原有物探船的航速提升了30%以上,大大降低了船舶往返的時間,提高了作業(yè)效率。
節(jié)能顯著,每年節(jié)約燃油成本700余萬元
除了注重船舶性能和采集能力外,西門子還十分注重節(jié)能、減排等指標,研發(fā)的自動化監(jiān)測報警系統(tǒng)IMAC,采用SIMATIC S7系列PLC和上位機監(jiān)控軟件,可實現(xiàn)遠端控制和就地控制。同時全集成驅(qū)動系統(tǒng)IDS解決方案讓縱向數(shù)據(jù)流更通暢,船舶操縱過程中可實現(xiàn)定速、聯(lián)合、變速三種模式,為降低能耗、節(jié)約成本起到相當大的作用,為客戶帶來巨大的經(jīng)濟效益。據(jù)測算,在正常作業(yè)期間,船舶使用3臺主發(fā)電機,負荷80-85%之間時,用定速模式時,每天耗油58-60方左右,而運用聯(lián)合模式時,由于轉(zhuǎn)速、螺距達到最佳匹配,每天耗油53-55方左右,每天能節(jié)省燃油約5方,降低油耗約8%。若每年正常作業(yè)230-250天,平均每年節(jié)省燃油1150-1250方。按每方燃油6千元/立方計算,每年的成本將節(jié)約690萬-750萬元,經(jīng)濟效益顯著。
減震降噪,營造舒適居住環(huán)境
“海洋石油720”長期海上作業(yè),船艙已經(jīng)成了船員們的家。兼顧船舶的舒適性,營造良好的居住環(huán)境必不可少,噪音成了關鍵因素。降噪一方面可以讓采集數(shù)據(jù)更加精準,另一方面,讓人們的居住環(huán)境更中舒適。
設計公司對“海洋石油720”的水下噪音指標為:拖力為100噸和5節(jié)的航速時,在3-250Hz頻率范圍內(nèi)1/3倍頻帶,最大的噪音水平為 168dB;在3-250Hz頻率范圍內(nèi)最大的總的噪音水平為176dB。西門子在產(chǎn)品設計、生產(chǎn)伊始,就把降低噪音作為一項重要指標進行綜合考慮,對設備質(zhì)量嚴格把關。優(yōu)良設備和先進技術(shù)非常成功的達到了客戶的震動和噪音的要求,在保證地震數(shù)據(jù)采集質(zhì)量的同時提高了船員工作和生活環(huán)境舒適度。最終實現(xiàn)了大拖力,高航速,低噪音三者間的最佳平衡。
增收創(chuàng)效,驅(qū)動海洋勘探事業(yè)揚帆遠航
西門子提供的設備技術(shù)和解決方案,有利于保證航行安全,實現(xiàn)了動力分配智能化,系統(tǒng)會根據(jù)各部分的動力需求,合理分配動能,實現(xiàn)能效最大化。最終實現(xiàn)船舶性能、采集能力、設備可靠性、運行穩(wěn)定性、節(jié)能減排等多項指標的綜合效益最大化。
目前系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠,超過10個月連續(xù)不間斷作業(yè),數(shù)據(jù)采集量屢破記錄,使企業(yè)在半年內(nèi)即實現(xiàn)盈利,顯著提升了企業(yè)在物探領域的競爭能力和裝備水平,進一步加強了深水的服務能力。
西門子的全集成驅(qū)動系統(tǒng)解決方案,提供的不僅僅只是驅(qū)動產(chǎn)品,而是一個真正涵蓋整個驅(qū)動鏈的“一站式”解決方案,讓“海洋石油720”航行的更穩(wěn)、更快、更高效,加速我國海洋資源勘探的整體實力的發(fā)展,驅(qū)動海洋勘探事業(yè)揚帆遠航。

 

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