发布时间：2023-12-26 14:53:49
绪论：一篇引人入胜的智能建造特点，需要建立在充分的资料搜集和文献研究之上。搜杂志网为您汇编了三篇范文，供您参考和学习。
中图分类号：TE9 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）02（a）-0018-04
南海深水天然气珠海高栏终端位于珠海市高栏港经济开发区，距广东省珠海市区约60 km，荔湾3-1气田、番禺34-1/35-1/35-2气田的天然气通过海底管道输送到该终端处理厂进一步处理，然后提供给广东管网并预留给香港用户的接口。
由于海管内介质气液比大，海管登陆高程高，易产生严重的段塞流，影响终端内正常的安全生产。段塞流捕集器作为海管登陆的首站设备，能够有效捕集和分离液体，在液塞达到时，同时作为带压液体的临时储存器，连续稳定地向下游供气，确保下游设备正常工作[1]。
1 设计特点
珠海高栏终端段塞流捕集器设备长度约为204 m，宽度约为93 m，占地面积约为1.9 hm2，是目前世界上最大规模的段塞流捕集器。主要参数如下：
天然气最大处理量：120×108S m3/a；
液相最大稳态流量：682 m3/h；
液相最大瞬时流量：12 000 m3/h；
有效储液容积：7 000 m3；
操作压力：6.9 MPaG @10℃～30℃；
设计压力：8.0MPaG @50℃；
分离精度：100%去除70 μm以上液滴；
地震加速度：0.15 g。
项目采用国际上最先进的设计技术，并且针对超大型段塞流捕集器的特点，创新的运用新技术、新材料和新方案，对设计方案进行了优化。优化后的段塞流捕集器具有如下显著特点[2]：（1）顺向流设计，存储能力大；（2）占地面积最小；（3）优异的抗载荷设计；（4）高效的两级分离设计；（5）模块化的管汇设计。初始设计的段塞流捕集器由两个完全相同的处理区域组成，各自承担50%的分离和储存任务，在天然气入口和出口处均设置有电控阀门，使两部分能够独立运行和检修。然而，此设计型式将使得各分离管汇和排液管汇等部件的单体长度>35 m，管汇部件的单体重量>50 t，分离管汇的组合重量>100 t，以致管汇的工厂模块化制造难以实现，且运输和现场吊装也面临极大困难。因此，最终将每个处理区域再分成两个处理单元（优化后的段塞流捕集器设计形式如图1所示），每个处理单元包含7列储液指管及相应管汇，各自完成总流量25%的分离和储存功能，这样，优化设计后的管汇单体长度约为18 m，管汇部件的单体重量≤30 t，大大降低了管汇的工厂模块化制造难度。
2 建造技术研究与应用
2.1 国内最大口径高压输送天然气钢管的制造
（1）根据优化的设计方案，珠海高栏段塞流捕集器储液部分由28列172 m长的管道组成，储液指管采用φ1 422.4 mm（56英寸）×28.6 mm的X65M直缝埋弧焊钢管作为主管道。由于段塞流捕集器的安全性要求极高，且考虑管道安装现场为平山区，施工条件受限，故对钢材的理化性能、成型长度、尺寸偏差和表面质量等有着最严格的要求。大口径、大壁厚、超长板、超长管的试制开发工作难度极大，主要体现在如下几方面。
①钢材需要承受很大的内压、外压和暗流冲击，在保证高强度和优异的低温断裂韧性的同时，还要求钢板、钢管横向具有低的屈强比和高的延伸率，而随着强度的提高，实现强、塑、韧性良好匹配的难度急剧上升，且在制管过程中加工硬化效应显著，钢板、钢管的屈强比控制困难。
②该项目采用X65M直缝埋弧焊钢，管径和壁厚大，平均成型长度要求>17 m，达到钢管冷成型极限，制管难度极大。
③尺寸偏差和表面质量要求严格，大批量生产控制难度较大。
（2）针对管线钢的显著特点和上述难点，在钢板和钢管生产中采用“小量铁素体+贝氏体”的针状铁组织设计思路，在合金设计中采用低碳和低碳当量以保证钢的焊接性能；采用两阶段控轧技术，同时采用适合于UOE成型工艺特点的高精度成型工艺过程仿真系统，结合宝钢UOE的设备条件，优化工艺并实施全面的过程质量监控，最终获得了稳定的合格产品。此段塞流捕集器采用的高压输送天然气用钢管与国内外同类产品对比，具有以下特点。
①该钢管是迄今为止国内首次使用的最大口径的高压输送天然气用钢管，且批量成型长度达到同类钢管的最长长度。
②具有更高的纯净度、更好的韧性、低的屈强比，实物质量可满足SHELL、DNV等标准的要求，钢管P、S含量达到海底管道的要求。
③钢管的错变量、焊缝余高、钢管直径、管壁厚度、直度、椭圆度、管端切斜等几何尺寸均符合技术规格书及标准要求，部分指标远超API 5L-2011和GB/T 9711-2011的要求。
钢管主要的机械性能、几何尺寸指标对比如表1和表2所示。
由于钢管的优异的成型长度，现场建造时节省了大量的组对焊接工作量，对比12 m/根的成型长度，17 m以上/根的成型长度使得现场焊口数量减少1/3，缩短工期约两个月；由于钢管的优异的成型尺寸，现场建造时大大提高管口对接的效率，同时保证管道与马鞍型管支座的弧度匹配；由于钢管的优异的机械性能和可焊性，段塞流捕集器的质量得到严格保障。
2.2 优质高效的现场焊接工艺技术的运用
段塞流捕集器建造现场位于高栏港炸石平山区域，环境恶劣（粉尘多，毗邻海边，风速、湿度大，早晚温差大），后续使用时需承受内部流体的冲击、内压、腐蚀、以及热膨胀应力、风载等的反复疲劳破坏；且主体管材为X65M低合金高强度钢，管线长度达6 000 m，工程量巨大，目标工期短，故保证焊接质量对于后期油气田的安全生产至关重要。
2.2.1埋弧自动焊（SAW）成功应用于现场施工
针对该材质的大口径厚壁管焊接，进行了4组焊接工艺试验，试验结果如表3所示。
经过充分研究论证，SMAW+SAW焊接方法可以获得比纯手工焊高一倍的速度和最稳定的质量，但该焊接方法存在局限性，其不适合固定管的全位置焊接，并且需要类似车间的良好的防风防雨环境。为克服上述局限性，最大化地将SMAW+SAW焊接方法运用于恶劣的施工现场，大幅提高焊接效率，并保证稳定的焊接质量。采取了以下的主要方法。
（1）将建造工序合理划分为地面预制和支墩上安装两个阶段，在考虑吊机载荷能力后，在地面预制中将钢管组对接长至36 m。这样，约50%的建造工作量转移到地面进行，大大节省了支墩上高空安装和焊接工作量。
（2）采取快速的可移动式焊接工棚，保证长钢管吊运的同时可快速地进行SAW焊接保护。
2.2.2 变角度的单面复合V型坡口设计
综合研究坡口设计因素和现场施工条件，通过多种方法的试验比对（各种坡口型式优缺点比较如表4所示），最终确定坡口型式为变角度的单面复合V型，并在角度设计时充分考虑可操作性和最优的金属填充量。通过试验验证，该坡口型式不论在安全方面，还是工艺方面都具有较高的执行性。同时将坡口制备安排在钢管出厂前完成，并设计专用保护罩加以保护，大大节省现场坡口处理工作量。
最终实践表明，该设计形式满足了现场建造安装施工要求，保证了焊接质量，并且最大程度地提高了焊接效率。
2.3 智能监控技术在大型压力试验中的运用
根据设计标准规范要求，段塞流捕集器在无损检测合格后须进行耐压试验和泄漏试验，水压耐压试验压力为设计压力的1.5倍，气体泄漏试验压力为设计压力。该套段塞流捕集器的设计压力高（8.0 MPaG），规模世界最大，周围其它工程作业多，同时环境温差变化大，安全高效地完成压力试验成为项目的难点。经过多次研讨论证，创新性地将油田生产时所用的智能监控技术运用到大型压力试验中。
（1）在安全区域设立智能监控室，配置压力和温度监测系统、视频监控系统、广播系统和远程紧急关停系统。
（2）依据设计特点，段塞流捕集器整体分成4个处理单元，每个处理单元包含7列储液指管及相应管汇，且采用1/100倾斜设计（东侧入口分离管汇高点与西侧出口排液管汇低点之间的高度差近10 m），故压力监测系统设置为八个监测点，分别连接到四个处理单元的最高点和最低点。
（3）在东侧入口分离管汇高点与西侧出口排液管汇低点分别设置温度传感监测。
（4）为远程监测泄漏情况，在四个处理单元的入口阀组、出口阀组、管汇法兰口等易泄漏点设置可调角度的变焦摄像监控，减少人员进入检查的频次。
（5）由于区域较大，为确保安全，避免无关人员进入，在整个段塞流捕集器四周均布置360度视频监控摄像头和高音广播。
（6）在监控室设置压力试验设备的紧急关停按钮，发现异常时可第一时间关停增压设备。
严格的质量控制及智能监控技术的运用使得珠海高栏段塞流捕集器水压耐压试验和气体泄漏试验均一次性成功完成，试验过程未影响周围其他区域的工程施工。
3 结语
目前，段塞流捕集器已投入使用且运行良好。珠海高栏终端的超大型段塞流捕集器无论是规模还是工艺性能均属国内首例，通过总结其设计、建造技术的创新和应用，对同类设备的设计建造具有重要的参考借鉴价值，能很大程度的提升设计和建造水平，缩短项目工期，降低项目成本，对提高经济效益和社会效益具有重要的意义，可促进海洋工程行业快速、高质量的发展。
中船重工董事长胡问鸣表示，在与国际一流强手竞争中建设海洋强国，需要紧紧抓住智能制造的新机遇，在新一轮科技革命和产业变革中以创新驱动，加强新一代信息技术与先进制造技术融合，将智造技术的开发应用作为持续快速发展的倍增器。
自制机器人“上岗”焊接造船
由中国船舶重工集团研制的我国首套具有完全自主知识产权的船舶制造多功能室焊接机器人，已在大连船舶重工集团有限公司顺利通过“试用期”，正式“上岗”焊接造船。该机器人的研制成功打破了国外垄断，使我国成为世界上第四个拥有该种先进技术装备的国家。
据介绍，通过配备多种焊接机器人替代人工作业，船厂的车间也越发“智慧”。一线员工只要在信息化电子终端操作机上使用条形码数据采集技术，就可以实时跟踪制造情况、采集数据和信息等。
如今，走进中船重工大连船舶重工集团有限公司的数字化生产车间可以看到，一线员工只要在信息化电子终端操作机上，使用条形码数据采集技术就可以准确获得消耗品使用信息、动态实时跟踪分段制造情况、实时采集现场质量检验数据和生产安全与设备信息等。该项目建成了国内首个船舶分段建造数字化车间，通过配备多种焊接机器人替代分段焊接人工作业，使分段制造接近日韩先进船舶企业水平，分段建造效率提高30%，车间能耗降低10.8%，设备有效利用率提高30%。
智能制造的核心是全链条协同
近年来，中船重工抢抓智能制造新机遇，大力实施智能制造技术在船舶和海洋装备制造业的应用研究，引领船舶行业变革，推动我国向海洋强国迈进。
中国船舶重工集团公司副总经理杜刚表示， 船舶行业具有典型的多品种小批量的离散制造特点，要求生产作业系统具有更高的柔性和智能。杜刚说：“就船舶行业而言，我们认为智能制造的核心是全链条协同，即从设计开始，到工艺生成，到物资供应系统，到制造车间，到测试和最终交付。”
围绕全链条协同，中船重工采取“总体规划、分布实施”的策略，通过厂所合作、研用结合的模式，实现了我国船舶智能制造装备国产化和柔性制造新模式；建成了国内先进的高技术船舶分段制造数字化车间，使我国船舶中间产品智能制造成套装备及系统解决方案水平步入了国际先进行列；验收通过了3个国家科技重大专项，打破了国外智能制造技术垄断，有力支撑了造船效率和效益。
除了集团内的转型升级，中船重工还为传统船舶企业提供智能制造整体解决方案，引领我国船舶行业变革。据介绍，中船重工以智能信息系统、智能工业机器人、机器人智能工作站等高端定制化的智能制造产品，面向船舶行业内的船舶制造、船舶动力、船舶配套以及部分非船制造型企业，开展智能生产线、智能车间、智能工厂、智能院所等项目建设，解决传统船舶制造企业对数字化、智能化升级的急迫需求。
下一步，中船重工将实施四项工程，建设一个中心，构建两个体系。四项工程是指船舶重工研发制造一体化协同平台建设工程、智能制造标准体系建设工程、船舶重工试点示范推进工程、船舶行业智能制造创新中心建设工程；一个中心是指大数据中心；两个体系是指制造+服务体系和船舶重工智能制造人才体系。预计到“十三五”末，中船重工将实现生产效率提高20%，成本降低15%，研发周期缩短15%。
建立智能制造标准体系
随着智能制造装备发展深度和广度的日益提升，中船重工初步形成以新型传感器、智能控制系统、工业机器人、自动化成套生产线为代表的智能制造装备体系。但要实现制造环节互联互通，消除“语言障碍”，推进跨行业、跨领域的智能制造标准化建设势在必行。
该集团公司根据业务涵盖船舶与海洋装备设计、建造、试验、保障全过程的特点，将面向船舶复杂系统的集成优化设计、一体化并行协同研制、造船模式转变和产业转型升级的大趋势、全生命周期超大规模的系统工程管理，依托第七一四研究所抓总建设智能制造标准体系。同时整合全集团力量，构建起由总体标准、关键技术标准、协同标准、专业标准组成的标准框架体系，并建立起标准体系的动态完善机制，逐步为智能制造形成强有力的标准支撑。
目前，中船重工制定了集团公司装备制造2025计划，按照计划，到2018年，中船重工将建设7家智能制造试点示范企业，突破共性关键技术；提升数字化设计工具、企业资源管理系统普及率和关键工艺流程数控化率；在智能制造工艺、智能制造装备、智能生产线和数字化车间建设上取得显著成效。到2020年，基本建成研发、设计、制造、测试、仿真、管理一体化协同平台，形成开放共享的网络数据系统；基于业务流的产品数据管理平台、三维设计软件等基础软件或系统达到高度统一，初步形成数字化基础体系；形成可自定义的标准智能工厂。
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塞克斯设计的住房是内外双层结构，使用的木材都浸过了盐水，据说盐可增加木材密度，使木材能更好地储存热量。由于设计巧妙，这种木材住房具有冬暖夏凉的性能。
在冬季，白天阳光把房屋向阳空间中的空气以及房屋内层的木材一起晒热；到了夜晚，木材储存的热量缓慢地向室内释放。在夏季，来自向阳空间的热空气通过天窗向外排出，较凉的室外空气被吸入前，通过自然对流的方式，先经地下室被冷却后吸入房间，把房屋内层木材中的热量“吸出来”，使室内冷却。
塞克斯解释说，这种房屋好像一个巨大的木质热泵，其节能是通过让已有的温差使热量流动来实现的，而并非产生热量。为了加快空气流动，在房屋的外层，安装了一台风扇。必要时可以帮助空气流动。这种住房的造价只比普通住房高20％左右。
电脑住宅
日本东京市建成了一幢实验性电脑住宅。在住宅的大门外设有气象情况传感器，电脑能根据各项气象数据，自动调节室内的温度、湿度和通风状况。住宅的门上装有微型摄像机，所有出现在门口的人物都显示在室内的电视屏幕上。除了主人外，其他人想进入住宅，必须经主人向电脑下达指令，否则即使知道大门的暗锁号码也无法开门，因此十分安全可靠。
在住宅的客厅内，只放几张沙发，其他物品都分门别类地存放在地下仓库里，需要什么物品时，可操纵电脑随时将其调运出来。厨房内装有一套全自动烹饪设备。同时，只要按动电钮，就能烹制出色香味美的饭菜。卧室的床头装有一个写着“休息”字样的开关，主人睡觉时按下这个开关，设置在房子四周的防盗报警系统立刻进入工作状态。
住宅的厕所里装有检查身体状况的诊断系统，每当主人上厕所时，与马桶相连的体检设备即能自动化验大小便，如发现异常情况，便发出信号，以提醒主人及时诊治。
节能住宅
韩国专家设计了一种新型的节能住宅，已建成了实验房。该住宅有四个特点：一、在平面结构上弯曲度小，热性恒温空间大，背阳房间热消耗小；二、建筑外表隔热性强，备有可调节日照量的遮阳台；三、玻璃窗全部采用三层结构，且每层玻璃窗都采用了可根据其方位和房间面积进行调温的隔热窗；四、在夜间可以随时调节非居住室的温度。试用结果表明，这种住宅与普通住宅相比，可以降低能耗近一半。
半球形住宅
美国近年来流行一种样式新颖、经济实用的新型建筑物――半球形住宅。这种房屋就像一个平地拱起的半球，有着别具一格的风貌。
大家知道，在表面积相同时，球体的体积最大，因此专家认为把房屋建成半球形可以节约大量的原材料。另外，半球形房屋具有良好的承重和抗风的性能。实验结果表明，仅仅是木制结构的半球形房屋，其强度就是普通房屋的几倍，可以经受住每小时30千米的暴风和强烈的地震。而且球形房屋内部还具有良好流线型、气流循环通畅、热量分布均匀、采光面积最大的特点。
半球形房屋建造容易，施工速度快。一般先用三角形的骨架拼接成五边形或六边形的部件，再吊装衔接组成半球形，紧固在地脚螺钉上。它不需坚实的地基，装配一幢半球形住房，可在8个小时内完工。房屋外部涂上保护性涂料，可以隔热和防腐，经久耐用。
太阳能住宅
另外，法国一家公司制造了一种可以行走的转动式住宅。这种住宅分为两层，用木材、金属和玻璃等材料制成，房子底部装有电动机，可使房子自行移动，并且通过中心轴能旋转360度。房子的主人可根据季节的变化和需要，任意使房间的局部背阴或朝阳。
太阳能住宅
美国建造学家设计建造了一幢新颖的太阳能住宅。它是一种7室梯形房屋，采用了现代化的光电技术和多种新型材料。其特点是：房屋向阳一侧(南面)的墙壁和窗户做得最大，而北面的面积做得最小，尽可能高效地获取太阳能。
该住宅安装了36块非晶硅光电池板，每块可产生50瓦电能。电池板与12个24伏的蓄电池相连接。这些电池板产生的电能可以满足厨房设备、照明和其他电器如电视、音响和个人计算机的用电需要。
为了更好地吸收和储存热量，该房的9扇窗子的窗框表面涂有一层低辐射率的涂料，窗框中装有特制的储热物质。在白天，窗户从阳光中吸收热量，窗框中的储热物质融化，将热量储存起来；到了晚上，储热物质重新凝固，释放出所储存的热量。据测算，在一个阳光明媚的冬日里，每个窗户可储存3165万焦耳的热量，全部窗户加起来，储存的热量可满足整幢房子所需热量的一半以上。
这幢住房还使用一种新型的太阳能热水器，由抛物面金属反射镜和热量收集器组成，可从水平和垂直两个方面跟着太阳运动，热效率高达70％，大大高于目前使用的普通平板式太阳能热水器。据测定，这种热水器在有阳光的一天，可加热约2立方米的水，完全可以满足一个大家庭的需要。
抗震住宅
日本一幢装有主动抗震系统的实验性住宅已经通过首次检验。这座建筑物是日本竹中公司在美国纽约州立大学国家工程研究中心的帮助下建造的。自建成以来，已经历过6次小地震，其中包括一次里氏6.1级的地震。它是通过逆地震方向的摇动来有效地减弱地震影响的。
这座高6层的建筑物，在地下室、第3层和第6层装有探测地震的传感器，传感器与顶屋的一个叫作“主动质量阻尼器”的装置相连。当发生地震时，来自传感器的速度测量结果传送到电子计算机，这时“主动质量阻尼器”的一块6吨的钢板立即开始作逆地震震动方向的移动。这块钢板的质量约等于该座建筑物总质量的1％。
据测定，6.1级地震可以引起局部地基显示0.01G的运动变化，或者说重力加速度(G)可以改变1％。装上“质量阻尼器”，可以使这个变化在建筑物顶层减少到0.0085G，这相当于使建筑物的震动减少一半。
不怕水灾住宅
水灾每年都要给美国沿河的大片地区造成巨大的损失，然而这些地区的农民又不太愿意搬迁，因为易受河水淹没的土地往往又因洪水冲来的淤泥而成为肥沃良田。为此，美国科罗拉多州一家公司设计了一种不怕水灾的房屋并获得了专利。
原来，在这种房屋的地基下装有泡沫塑料的集装箱，使房屋具有足够的浮力。发生水灾时，房屋会漂浮起来，并有一种类似电视天线、可以拉开的套筒将房屋固定在原地，同时自动换接自备发电机电网，并接通排水管道。
塑料住宅
美国一家公司推出了一种新型的塑料住宅。这种房屋采用工程热塑料代替木材、水泥、金属和玻璃等建筑材料，在建造中巧妙地将新型材料与传统的建造技术结合起来。
例如，房子的内墙仍然用于分隔空间，但结构却与众不同，上面有铺设线路和管道的凹槽，并有保暖和降温设备。住宅的构件都按照一定的规格和比例预先进行塑造，因此容易装配，只要能看懂设计图纸，就可以将房子装配起来。
这种新型的塑料住宅具有结构简单、装修方便、功能齐全和造价低廉等优点，因而深受欢迎。
智能生态住宅
