前言
在全球能源格局重塑與國內能源結構調整的大背景下,石油裝備制造業(yè)的自主創(chuàng)新能力成為國家能源安全的重要支撐。面對高端裝備供應不足、核心部件大多依賴進口的問題,不少石油裝備制造企業(yè)借助數字化轉型升級的突破口,不僅實現了石油鉆采設備的國產化替代,更在行業(yè)內掀起了一場技術革新的浪潮。
行業(yè)現狀與挑戰(zhàn)
▲待維修更換的石油開采設備零部件
我國石油裝備制造行業(yè)規(guī)模龐大,但目前在自動化鉆機裝備、深海油氣開發(fā)技術裝備、超高溫井下工具等高端裝備方面還存在“卡脖子”的技術瓶頸,導致這些石油開采設備仍然依賴于進口。設備在運行一定時間后,其關鍵零部件都需要進行維修或更換,從國外廠家購買備件的話,存在進出口響應周期長且采購成本高的問題,因此市場對國產化替代的需求日益迫切,自主創(chuàng)新能力亟待提升。
創(chuàng)新解決方案
為此,國內石油裝備制造企業(yè)通過自主研發(fā)和技術創(chuàng)新,積極尋求突破。我們的客戶即通過引入中觀的3D掃描技術,通過非接觸的激光掃描方式快速獲取零部件3D數據,再結合逆向工程,為石油鉆采設備提供了一套完整的國產化解決方案,大大加快了備件國產化進程。
技術實施步驟
下面我們通過石油鉆機傳動系統的一組裝備,包括變矩器、變速箱、前殼、中殼、后殼等關鍵零部件,來詳細展示如何通過3D掃描與逆向建模過程,實現零部件的精確復制與高效改進。
Step1
我們使用AtlaScan多模式多功能量測3D掃描儀,首先對拆分的變矩器零部件進行掃描,它以600×550mm的掃描幅面,可以快速捕獲設備內外型面3D數據。
Step2
繼續(xù)掃描變速箱獲取其3D數據。AtlaScan集成有全球首創(chuàng)的孔位閃測技術,針對多孔位的零部件,使用閃測功能測孔極速便捷,并大大提升精準度。
Step3
再分別掃描前殼、中殼和后殼零部件得到各自的“孿生”3D數據。AtlaScan手持掃描角度靈活,即使是腔體內部的細小管件也能輕松采集完整。掃描精度高達0.01mm,細節(jié)表現細膩清晰,再加之增強的網格優(yōu)化功能,邊楞、R角、拐角等的效果更加真實自然。
Step4
將前述各零部件的3D掃描數據合并到同一坐標系下,根據孔位裝配關系,進行虛擬裝配。
Step5
▲各零部件逆向建模過程
▲逆向數據合并得到完整“3D圖檔”
最后將各零部件的掃描數據導入到3D逆向建模軟件進行逆向工程,得到可以用于生產加工的stp格式的“3D圖檔”。
客戶價值與成果
▲根據逆向“3D圖檔”生產的新備件
在該案例中,各零部件的掃描實施僅耗時半小時左右,以極高的效率推動了備件的國產化生產替代,這對于減少進口依賴、降低采購成本、縮短響應周期和提升供應鏈的穩(wěn)定性都有重要意義。此外,在備品配件的后端制造環(huán)節(jié),激光3D掃描技術依然大有用武之地,它可以對生產的零部件進行質量檢測,提高產品質量和生產效率,推動制造智能化和數字化轉型。
結語
3D掃描技術在石油裝備領域的創(chuàng)新實踐,不僅彰顯了我國制造業(yè)自主技術的突破,增強了國際競爭力,也為其他行業(yè)的國產化進程樹立了典范。隨著技術的迭代進步和應用的不斷深化,我們相信,國產化之路將越走越寬廣,為國家能源安全和經濟繁榮持續(xù)注入強勁動力。
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