萬噸巨輪在大海上航行時,需要一個強勁有力的“心臟”,也就是發(fā)動機。同時,為了保證穩(wěn)定性和行駛安全,船上還需要有一個能夠根據(jù)船舶裝載狀態(tài)進行裝載和排放的壓載水系統(tǒng)。這兩個裝置都是船舶制造的核心技術。經(jīng)過多年攻關,我們不僅掌握了國際領先的技術,產(chǎn)品在全球的市場占有率也處于領先水平,有的產(chǎn)品甚至是占了百分百的市場。這是怎么做到的呢?
上海臨港工業(yè)區(qū),中國重要的船舶動力制造基地。巨型集裝箱船的超級“心臟”,也就是發(fā)動機,正在這里打造。
中國船舶集團旗下中船動力集團前身是上海船廠的柴油機事業(yè)部和滬東造船廠的柴油機事業(yè)部。在改革開放以前,由于生產(chǎn)設備和技術的限制,當時我國只能生產(chǎn)一些小型的船舶發(fā)動機,產(chǎn)品的性能不高,不具備國際競爭力。
改革開放后,我國開始引進國外的技術專利,引進大量先進的數(shù)控裝備,船用發(fā)動機的制造技術和生產(chǎn)方式發(fā)生了革命性變革。
中船動力集團黨委副書記、總經(jīng)理邵煜:“隨著中國船舶工業(yè)開始贏得海外訂單,我們的船用動力發(fā)動機跟著中國的出口船走向了世界,逐步打破了世界市場壁壘。”
憑著過硬的產(chǎn)品質量和生產(chǎn)規(guī)模,中國生產(chǎn)的船用發(fā)動機在國際市場的占有率逐步提升,但當時的設計和核心技術都沒有掌握在我們自己手中。
黨的十八大之后,我國的船舶動力行業(yè)全面轉向自主創(chuàng)新、自主研發(fā),步入快速發(fā)展的階段。
2015年,當時的中國船舶集團收購了海外一家設計公司,建立了自己的海外設計團隊,開始了自主研發(fā)大尺寸缸徑船用發(fā)動機的征程。在這段征程上,中國在不斷刷新著尺寸和重量的世界紀錄。
2015年底,中國船舶集團接到了法國達菲海運集團的一個訂單,想要開發(fā)出世界上首個能使用柴油和液化天然氣雙燃料低速發(fā)動機的巨型集裝箱船。這雙燃料發(fā)動機研發(fā)的艱巨任務,就交給了中船動力。
雙燃料發(fā)動機采用的是一套雙燃料系統(tǒng),在系統(tǒng)切換時,液化天然氣將會逐漸取代燃油,成為發(fā)動機的核心燃料。在保證動力的前提下,它的二氧化碳排放可以減少20%,顆粒物、硫氧化物的排放量可以減少99%。
經(jīng)過中船動力海內(nèi)外設計團隊的通力協(xié)作,經(jīng)過將近兩年的漫長的設計過程,2017年下半年,雙燃料低速發(fā)動機進入制造環(huán)節(jié)。
經(jīng)過四個多月的緊張工作,克服了一系列機械故障、系統(tǒng)聯(lián)動等問題,整個機器的狀態(tài)趨于平穩(wěn)。
邵煜:“就當我們認為這臺機器已經(jīng)快要成功的時候,一個重大問題擺在了我們面前。這是一個非常難于突破的國際性難題,我們在測試的時候,發(fā)現(xiàn)缸套快速磨損?!?
氣缸缸套的快速磨損是發(fā)動機的致命傷,而對于世界第一臺巨型雙燃料低速發(fā)動機來說,這更是一個從沒碰到過的重大難題。
為了解決這個難題,中船動力的研發(fā)團隊、工程技術人員、一線工人和設備供應商,組成了龐大的聯(lián)合研發(fā)團隊,光團隊的核心人員就有近百人。
一個方案一個方案去實踐,每一次方案的修改,都意味著推翻重來和巨大的工作量。
邵煜:“一個氣缸套的重量將近20噸,而氣缸套上面還組裝有氣缸蓋、排氣閥、噴油器等一系列組件,加起來大約就有一百多個?!?
一臺柴油機12個缸套全部換下來,24小時不停,最快也要2到3天時間。
一次次修改方案,一次次重新制造、反復調試,整個團隊通力協(xié)作。
在各方共同努力下,2020年5月,世界首臺最大的船用雙燃料低速發(fā)動機終于研制、安裝成功,并通過了法國船東的驗收。
這款發(fā)動機的成功只是中船動力在船舶發(fā)動機制造領域不斷迎接挑戰(zhàn)、不斷超越自我的一個縮影,經(jīng)過不斷開拓,如今中船動力生產(chǎn)的各種型號大型雙燃料發(fā)動機已經(jīng)完全領先于世界,在這個產(chǎn)品領域,市場占有率為百分之百。
船舶在航行時,為了保證穩(wěn)定性和行駛安全,會根據(jù)船舶裝載狀態(tài)進行壓載水的裝載和排放。船舶壓載水是造成海洋外來有害生物入侵的主要傳播途徑。
2004年,國際海事組織通過《壓載水管理公約》,規(guī)定所有遠洋船舶必須安裝壓載水管理系統(tǒng)。
青島雙瑞海洋環(huán)境工程股份有限公司黨委書記、總經(jīng)理付洪田:“2004年《公約》提出以后,全球沒有一個成熟的壓載水處理技術。當時我們有一個技術叫電解制氯技術,已經(jīng)在核電站和火電站應用了將近20年,非常成熟的技術,感覺到我們有能力在中國帶頭率先突破這個技術?!?
2006年,青島雙瑞正式立項,成立研發(fā)團隊,開始研制壓載水管理系統(tǒng)。研發(fā)團隊信心滿滿,但實際工作一開始,他們就發(fā)現(xiàn)自己想簡單了。
付洪田:“要求是完全不一樣的,船上空間非常小,體積縮到了幾十倍?!?
研發(fā)團隊深入到各種船上去實地考察,了解船舶各種設備和布置格局,經(jīng)過半年多的研發(fā),經(jīng)過無數(shù)版的設計和技術創(chuàng)新,把各個部件體積縮小,攻克了體積的難題。
體積的縮小只是第一個攔路虎,更大的難題還在等著他們。
付洪田:“這個技術有一個副產(chǎn)物是氫氣,它有爆炸的危險,在陸地上比較空曠。我們通過一些簡單的手段,把氫氣稀釋掉,但船上是個密閉的空間,所以不可能自然稀釋掉。如果氫氣聚集,見到明火就會產(chǎn)生爆炸,所以這個是非常大的安全隱患,怎么確保安全?”
青島雙瑞海洋環(huán)境工程股份有限公司副總經(jīng)理郭宇:“我們進行了大量實驗方法的論證,在電解的過程中把氫氣收集起來并不容易,大家就設計了一個收集裝置,采用了很笨的方法。我們上面用手動葫蘆拉動,讓氫氣隨著設備的提升進到收集裝置里面去,很多人做一天試驗下來,整個胳膊都是酸的?!?
正是通過這種笨拙的人工的辦法,技術人員確定了利用旋風分離來除掉氫氣的技術路徑。
付洪田:“專門設計了旋風的除氫設備,增加了風機,所以使它強制排風,加上這個設備,一個是設備的復雜度增加了很多,第二個成本增加了很多,但是為了安全我們義無反顧。”
郭宇:“最終的效果也證明,實船的除氫效率達到了99%以上,這也充分證明了我們的產(chǎn)品在實船應用中的可靠性和穩(wěn)定性。”
經(jīng)過兩年的攻關,攻克了一系列關鍵技術。2008年,青島雙瑞設計制造出第一臺樣機。
經(jīng)過兩年漫長的實際應用試驗和各種考核,2010年9月,中國青島雙瑞的壓載水管理系統(tǒng)獲得國際海事組織的最終批準,完全擁有中國自主知識產(chǎn)權的船舶壓載水管理系統(tǒng)從此誕生。
付洪田:“我們的壓載水到現(xiàn)在已經(jīng)更新到第三代了,第三代的技術和前兩代相比,一個是體積更??;第二個性能更可靠,運行更穩(wěn)定;第三個降低成本,現(xiàn)在成本大大下降?!?
郭宇:“在全球,我們還建立了五大售后服務中心,覆蓋全球七十多個港口和地區(qū),可以為我們的客戶提供高效快捷的商船服務?!?
在船舶壓載水管理系統(tǒng)這個領域,中國與世界其他國家同步研發(fā)、同臺競爭。憑著過硬的產(chǎn)品質量和售后服務,青島雙瑞的船舶壓載水管理系統(tǒng)的綜合市場占有率,在全球排名第一。
黨的二十大報告指出:必須堅持科技是第一生產(chǎn)力、創(chuàng)新是第一動力,深入實施創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略,開辟發(fā)展新領域新賽道,不斷塑造發(fā)展新動能新優(yōu)勢。這幾年,我國已經(jīng)成為了世界第一造船大國,每年全球建造船只的將近一半是中國制造。正是依靠自主創(chuàng)新,中國的船舶產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)了從跟跑到并跑,一些產(chǎn)品甚至達到領跑,而在創(chuàng)新驅動下,我們也正在一步步實現(xiàn)由造船大國向造船強國的華麗轉變。
| 來 源:中國船舶集團