张永康

 
 
 

 

广东工业大学机电工程学院执行院长、教授、博士生导师

中国机械工程学会理事

中国机械工程学会特种加工分会常务理事

广东省机械工程学会特种加工分会理事长

 
 

 

主要研究方向:海洋工程装备制造与特种加工。围绕着深水石油钻探平台和海上超大型风机安装平台的关键设计与制造技术开展研究,2011年获得国家科技进步奖一等奖1项、2014年获得中国专利金奖1项、2014年获得国际发明展览会“发明创业奖•项目奖”金奖2项、2019年获得中国机械工业科学技术奖一等奖1项、2019年获得好设计金奖1项。

 

高端装备制造业主要包括航空装备、卫星制造与应用、轨道交通设备制造、海洋工程装备制造和智能装备制造5个细分领域。
广东工业大学张永康教授,多年来与南通中远海运船务工程有限公司、启东中远海运海洋工程有限公司、南通润邦重机有限公司、中国铁建港航局集团有限公司、广东中远海运重工有限公司等单位合作,开展深海石油钻探平台和海上超大型风机自航自升式安装平台的关键设计与制造技术研究,成果喜人。近日,《机电工程技术》杂志对张永康教授进行了采访,现将张永康教授及其团队产学研合作取得的部分成果整理成稿。
1.深海高稳性圆筒型钻探储油平台的关键设计与制造技术
据统计,全球大于900m水深的海域蕴藏着全球90%以上尚未开发的烃类资源,海洋油气总储量的44%蕴藏在大于2000m的深水区,向深海发展已成为世界大国争夺能源先机的当务之急,其装备和技术是各国争夺的战略核心领域。我国海岸线18400km,海洋国土面积是299.7万km² ,蕴藏着丰富的能源资源,据估计南中国海(主要在深海)资源为石油280亿t、天然气266亿m³ ,被称为“第二个波斯湾”。

图1 圆筒形钻探平台

本项目从深海能源开发的国家安全战略出发,针对深海钻井平台重大装备的瓶颈问题开展研究,在整体结构设计、制造技术与工艺、全功能集成制造、抗风浪能力设计、动力定位系统设计等方面获得了创新性成果。成功制造出国际首座具有自主知识产权的圆筒型深海钻井储油平台(图1),规格:筒体最大直径85m,型宽75m,主体高度135m;应用范围:作业水深3050m(最深3600m), 钻井深度12000m,甲板可变载荷15000t;功能:钻探、储油、装卸载;储油量:15万桶;航速:8台5500kW发电机全速情况下航速可达9kn;稳性达到抗70m/s台风(1000年一遇风浪)的安全水平,适合各种最恶劣的作业海域环境,在12级台风下可以安全作业;生活区住宿单元静音设计,45dB(A),达到五星级酒店标准;自重超过28000t。
2011年,“深海高稳性圆筒型钻探储油平台的关键设计与制造技术”获得国家科技进步奖一等奖。
 

图2 国家科学技术进步奖证书

 
2.海上超大型风机自航自升式安装平台的关键设计与制造技术
化石能源消费带来了环境污染,风能作为再生清洁能源受到世界各国高度重视,风电建设正从陆地走向海洋。
海上风电,具有风资源大、风能密度高、风湍流小、发电量大、环境影响小、靠近工业中心输送距离短、电网消纳能力强等诸多优点,受到世界各国的高度重视。我国将海上风电提升至解决能源危机、减缓气候变化、调整能源结构的国家战略高度。
从2007年起,开始了系列产品的自主研发和推广应用,形成系列化产品,作业水深35m的浅水安装平台系列、作业水深45~55m的深水安装平台系列,其集装载运输、自航自升、绕桩吊起重、动力定位、海上作业等多种功能于一体,获得国家重点新产品认定2个。完全具备自主知识产权,授权专利54件,其中发明专利34件,获金桥奖、国际发明展览会金奖、国家专利优秀奖。2013年1月,在英国Gunfleet Sands海上风场,成功安装了世界首次两台西门子6MW测试风机。2016年在英国Burbo Bank 海上风场完成世界首批32台8MW风机安装,2018年在丹麦Horns Rev海上风场完成世界首批49台8.3MW风机安装,媒体认为这标志着全球海上风电正式进入8MW时代。
2019年,“海上8MW级大型风机高效高稳自航自升式安装平台与关键技术”获得2019年度中国机械工业科学技术奖一等奖;“深水海上风机超大型自升自航式安装平台”获得“2019好设计奖”金奖。
被国际海洋工程领域著名期刊“OFFSHORE SUPPORT JOURNAL AWARD”评为“海洋可再生能源奖”,中国中央电视台与BBC联合摄制《改变地球的一代人》纪录片对该成果进行专访并在中央一台播出,获得了巨大社会效益和国际声誉。

图3 作业水深45m的六腿型风机安装平台

 

图4 作业水深55m的四腿型风机安装平台

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