CN103236660B - 应用于海上风机基础的海底电缆敷设、保护方法及导引装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了应用于海上风机基础的海底电缆敷设、保护方法及导引装置，该方法包括：第一步，在风机基础的桩腿上制作一导引装置，一电缆牵引线穿过导引装置上的导引通道，导引通道一端位于风机基础甲板上的电器置放间内，导引通道另一端伸出水面并通过管固定器固定在风机基础上；第二步，利用敷设船只或甲板拉曳设备通过电缆牵引线将海缆敷设到位，随后导引通道端部从管固定器上脱离并沿海缆敷设方向敷设入海底。本发明的目的是提供应用于海上风机基础的海底电缆敷设、保护方法及导引装置，该方法及导引装置不仅可有效保护海缆，而且可减少或无需水下机器人或潜水员水下作业，有效提高海底电缆基础敷设的作业效率，减少作业时间，节省工程费用。

Description

应用于海上风机基础的海底电缆敷设、保护方法及导引装置

技术领域

本发明涉及一种应用于海上风机基础的海底电缆敷设、保护方法及导引装置。

背景技术

随着海上风电的发展，需要大量的电缆用来满足各风机间、风机与升压站及其他信息平台间的通电及通信需求。海底电缆的敷设较陆地相比，作业复杂，时间长，费用高，此外，由于受海况及天气的影响大，且铺缆船大都是大型作业船舶，日费用极高。因此，一个省时、省力的安装方法不仅减少作业船工作时间，缩短风场建造期，更能有效降低风险，节省工程费用。传统的海底电缆敷设均需用到潜水员或水下机器人(ROV)作业，当水下能见度差、淤泥层厚时，水下作业难度加大，作业效率降低，作业时间加长，不确定风险加大，最终导致工程成本增加。

此外，电缆作为将风电场接入并网的唯一途径，其使用安全性，显得尤其重要。电缆在海平台及飞溅区，波浪流使电缆移动和摆动，及敷设电缆时交叉点部分经常发生磨损造成电缆护层及绝缘层逐渐磨损，此外，海上风机基础的电缆一般沿基础桩腿接入\接出，经过海水长时间冲刷，在桩腿周围出现凹空，电缆悬空，随着悬空高度的不断增加，海水的连续冲击，电缆受到静态及动态拉剪力，极易损伤。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供应用于海上风机基础的海底电缆敷设、保护方法，该方法不仅可有效保护海缆，而且可减少或无需水下机器人或潜水员水下作业，有效提高海底电缆基础敷设的作业效率，减少作业时间，节省工程费用。

本发明的另一目的在于提供一种专用于海底电缆敷设、保护方法中的导引装置。

为实现上述目的，本发明采用了下述技术方案：

应用于海上风机基础的海底电缆敷设、保护方法，包括如下步骤：

第一步，在风机基础的桩腿上制作一导引装置，一电缆牵引线穿过导引装置上的导引通道，导引通道一端位于风机基础甲板上的电器置放间内，导引通道另一端伸出水面并通过管固定器固定在风机基础上；

第二步，利用敷设船只或甲板拉曳设备通过电缆牵引线将海缆敷设到位，随后导引通道端部从管固定器上脱离并沿海缆敷设方向敷设入海底。整个作业过程无需水下作业，安全高效，省时省力。

如上所述应用于海上风机基础的海底电缆敷设方法，其特征在于：所述管固定器为一环形挂架，环形挂架上有便于海缆外部保护管松脱的卡口，在第一步中，导引通道端部的喇叭形管口挂靠在环形挂架上；在第二步中，将海缆敷设到位后，电缆牵引线反向将喇叭形管口直接从卡口拉脱。

如上所述应用于海上风机基础的海底电缆敷设、保护方法，其特征在于：所述第一步在风机基础海上安装前进行，为方便操作。

如上所述应用于海上风机基础的海底电缆敷设、保护方法，其特征在于：导引装置制作过程如下：将一金属管道焊接在风机基础的桩腿上，使金属管道顶端位于基础甲板上的电器置放间内，然后选一海缆外部保护管，海缆外部保护管为可弯曲的管，海缆外部保护管一端管口与金属管道底端管口对接，海缆外部保护管另一端向上伸出海面；海缆外部保护管伸出水面一端通过管固定器固定在风机基础上。本发明中海缆通过焊接在风机基础上的金属导管及与金属导管相连的海缆外部保护管敷设至海底，金属导管有利于海缆在海平面及飞溅区海缆的保护，防止因潮汐能引发的波浪流使海缆移动和摆动，以及敷设海缆时交叉点部分经常发生磨损造成海缆护层及绝缘层逐渐磨损。

如上所述应用于海上风机基础的海底电缆敷设、保护方法，其特征在于：海缆外部保护管位于金属管道连接处的强度较大，海缆外部保护管远离金属管道连接处强度逐渐变小，使得海缆外部保护管沉入海底后，海缆外部保护管在海底与风机基础之间形成保护过渡弯曲段。当基础桩周围被海水冲刷出现凹空时，海缆外部保护管位于法兰连接处的强度较大，能有效承托海缆重量，避免海缆受力，海缆外部保护管远离法兰位置处，强度逐渐变小并具有较大弯曲半径，有利于海缆外部保护管适当弯曲，从而保护海缆顺利从海底过渡至到基础桩腿上，且避免因拐弯半径过小，导致的海缆过于弯曲被卡。本发明采用下述技术：海缆外部保护管沿轴向其管壁厚度逐渐减小以实现海缆外部保护管强度变化。

一种用于海底电缆敷设、保护方法中的导引装置，包括焊接在风机基础桩腿上的金属管道，金属管道底端连接有海缆外部保护管，一电缆牵引线穿过金属管道、海缆外部保护管所形成的导引通道；所述海缆外部保护管为可弯曲的管，海缆外部保护管一端管口与金属管道底端管口对接，海缆外部保护管另一端向上伸出海面；风机基础平台上设置有管固定器，海缆外部保护管伸出水面一端挂靠在管固定器上，管固定器上设有便于海缆外部保护管松脱的卡口。

如上所述导引装置，其特征在于：所述海缆外部保护管与金属管道之间有连接法兰，连接法兰有两个，两连接法兰分别与海缆外部保护管、金属管道固定，两个连接法兰之间通过螺钉锁定。

如上所述导引装置，其特征在于：所述海缆外部保护管沉入海底后，海缆外部保护管沉入海底后，海缆外部保护管在海底与风机基础之间形成保护过渡弯曲段。该保护过渡弯曲段保证海缆外部保护管即能有效托起海缆起到保护作用，又具有较大弯曲半径，顺利敷设电缆。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

1、本发明中海缆通过焊接在风机基础上的金属导管及与金属导管相连的海缆外部保护管敷设至海底，金属导管有利于海缆在海平面及飞溅区海缆的保护，防止因潮汐能引发的波浪流使海缆移动和摆动，以及敷设海缆时交叉点部分经常发生磨损造成海缆护层及绝缘层逐渐磨损。

2、风机基础安装前，金属管道已焊接在风机基础此，海缆外部保护管也通过连接法兰及管固定器固定在风机基础上，此外一电缆牵引线穿过金属管道、海缆外部保护管所形成的导引通道；海缆敷设时，只需将电缆牵引线与海缆相连，再利用敷设船只或甲板拉曳设备即可快速将海缆敷设到位；且海缆外部保护管从管固定器上脱离，海缆外部保护管沿海缆敷设方向敷设入海底，整个作业过程无需水下作业，安全高效，省时省力。

3、海缆外部保护管沉入海底后，海缆外部保护管在海底与风机基础之间形成保护过渡弯曲段，由于海缆外部保护管强度沿轴向减小，海缆外部保护管位于法兰连接处的强度较大，能有效承托海缆重量，避免海缆受力，海缆外部保护管远离法兰位置处，强度逐渐变小并保持较大弯曲半径，有利于海缆顺利敷设，从而使海缆顺利从海底过渡至到基础桩腿上，且避免拐弯半径过小，导致的海缆过于弯曲被卡。

附图说明

图1为海缆敷设后本发明结构示意图。

图2为图1中A部的放大图。

图3为海缆敷设前本发明结构示意图。

图4为图3中B部的放大图。

图5为图3中C部的放大图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

应用于海上风机基础的海底电缆敷设、保护方法，包括如下步骤：

第一步，在风机基础的桩腿上制作一导引装置，一电缆牵引线穿过导引装置上的导引通道，导引通道一端位于风机基础甲板上的电器置放间内，导引通道另一端伸出水面并通过管固定器固定在风机基础上；

第二步，海缆敷设时，将电缆牵引线与海缆相连，再利用敷设船只或甲板拉曳设备通过电缆牵引线将海缆敷设到位，随后导引通道端部从管固定器上脱离并沿海缆敷设方向敷设入海底。

管固定器为一环形挂架6，环形挂架6上有便于海缆外部保护管松脱的卡口，在第一步中，导引通道端部的喇叭形管口挂靠在环形挂架6上；在第二步中，将海缆敷设到位后，电缆牵引线7反向将喇叭形管口直接从卡口拉脱。

进一步改进：第一步在风机基础海上安装前进行。

导引装置制作过程如下：

将一金属管道2固定在风机基础1的桩腿上，使金属管道2顶端位于基础甲板上的电器置放间内，然后选一海缆外部保护管4，海缆外部保护管4为可弯曲的管，海缆外部保护管4一端管口与金属管道2底端管口对接，海缆外部保护管4另一端向上伸出海面，电缆牵引线7穿过金属管道2、海缆外部保护管4所形成的导引通道；海缆外部保护管4伸出水面一端通过管固定器6固定在风机基础1上；

其中，海缆外部保护管4位于金属管道2连接处的强度较大，海缆外部保护管4远离法兰位置处强度逐渐变小，使得海缆外部保护管沉入海底后，海缆外部保护管在海底与风机基础之间形成保护过渡弯曲段，保护过渡弯曲段保证海缆外部保护管4既能有效托起海缆5起到保护作用，又具有较大弯曲半径，顺利敷设电缆。本发明中海缆外部保护管4沿轴向其管壁厚度逐渐减小以实现海缆外部保护管4强度变化。

一种海底电缆敷设、保护方法中的导引装置，包括焊接在风机基础桩腿上的金属管道2，金属管道2底端连接有海缆外部保护管4，一电缆牵引线7穿过金属管道2、海缆外部保护管4所形成的导引通道；海缆外部保护管4为可弯曲的管，海缆外部保护管4一端管口与金属管道2底端管口对接，海缆外部保护管4另一端向上伸出海面；风机基础平台上设置有管固定器6，海缆外部保护管4伸出水面一端挂靠在管固定器6上，管固定器6上设有便于海缆外部保护管4松脱的卡口。

进一步改进：海缆外部保护管4与金属管道2之间有连接法兰3，连接法兰3有两个，两连接法兰3分别与海缆外部保护管4、金属管道2固定，两个连接法兰3之间通过螺钉锁定。

进一步改进：海缆外部保护管沉入海底后，海缆外部保护管沉入海底后，海缆外部保护管在海底与风机基础之间形成保护过渡弯曲段。保护过渡弯曲段保证海缆外部保护管4既能有效托起海缆5起到保护作用，又具有较大弯曲半径，从而保护海缆顺利从海底过渡至到基础桩腿上，避免因拐弯半径过小，导致海缆5过于弯曲被卡，有利于海缆顺利敷设。本发明中海缆外部保护管4沿轴向其管壁厚度逐渐减小以实现海缆外部保护管4强度变化。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.应用于海上风机基础的海底电缆敷设、保护方法，其特征在于包括如下步骤：

第一步，在风机基础的桩腿上制作一导引装置，一电缆牵引线穿过导引装置上的导引通道，导引通道一端位于风机基础甲板上的电器置放间内，导引通道另一端伸出水面并通过管固定器固定在风机基础上，其中，所述导引装置包括焊接在风机基础桩腿上的金属管道，金属管道底端连接有海缆外部保护管，一电缆牵引线穿过金属管道、海缆外部保护管所形成的导引通道，所述海缆外部保护管为可弯曲的管，海缆外部保护管一端管口与金属管道底端管口对接，海缆外部保护管另一端向上伸出海面，风机基础平台上设置有管固定器，海缆外部保护管伸出水面一端挂靠在管固定器上，管固定器上设有便于海缆外部保护管松脱的卡口；

第二步，利用敷设船只或甲板拉曳设备通过电缆牵引线将海缆敷设到位，随后导引通道端部从管固定器上脱离并沿海缆敷设方向敷设入海底。

2.根据权利要求1所述应用于海上风机基础的海底电缆敷设、保护方法，其特征在于：所述管固定器为一环形挂架，环形挂架上有便于海缆外部保护管松脱的卡口，在第一步中，导引通道端部的喇叭形管口挂靠在环形挂架上；在第二步中，将海缆敷设到位后，电缆牵引线反向将喇叭形管口直接从卡口拉脱。

3.根据权利要求1所述应用于海上风机基础的海底电缆敷设、保护方法，其特征在于：所述第一步在风机基础海上安装前进行。

4.根据权利要求1所述应用于海上风机基础的海底电缆敷设、保护方法，其特征在于：导引装置制作过程如下：将一金属管道焊接在风机基础的桩腿上，使金属管道顶端位于基础甲板上的电器置放间内，然后选一海缆外部保护管，海缆外部保护管为可弯曲的管，海缆外部保护管一端管口与金属管道底端管口对接，海缆外部保护管另一端向上伸出海面；海缆外部保护管伸出水面一端通过管固定器固定在风机基础上。

5.根据权利要求4所述应用于海上风机基础的海底电缆敷设、保护方法，其特征在于：海缆外部保护管位于金属管道连接处的强度较大，海缆外部保护管远离金属管道连接处强度逐渐变小，使得海缆外部保护管沉入海底后，海缆外部保护管在海底与风机基础之间形成保护过渡弯曲段。

6.根据权利要求1所述应用于海上风机基础的海底电缆敷设、保护方法，其特征在于：所述海缆外部保护管与金属管道之间有连接法兰，连接法兰有两个，两连接法兰分别与海缆外部保护管、金属管道固定，两个连接法兰之间通过螺钉锁定。

7.根据权利要求1所述应用于海上风机基础的海底电缆敷设、保护方法，其特征在于：所述海缆外部保护管沉入海底后，海缆外部保护管在海底与风机基础之间形成保护过渡弯曲段。