CN105914663B - 一种海底电缆牵引结构及其安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明旨在解决现有技术中海缆铠装剥离需要耗费大量的人力和时间，海上操作不便且威胁操作人员生命安全的问题，提供一种海底电缆牵引结构，包括牵引接头、密封管、密封头以及牵引网套；牵引接头密封连接在密封管的一端，密封头连接在密封管的另一端；密封头的内侧面上连接有带电缆配合孔的密封连接套；牵引网套设置在密封管中，且牵引网套的前端与牵引接头相连接。本发明还提供一种海底电缆牵引结构的安装方法，用于将前述海底电缆牵引结构与电缆连接。本发明的有益效果是，能够提供给电缆良好的密封空间，能够预先剥离电缆的铠装再进行牵引，有效节省海上作业的时间及降低人力工作量和成本，使海上风电机组的海底电缆接线更方便、快捷、安全。

Description

一种海底电缆牵引结构及其安装方法

技术领域

本发明涉及电缆敷设技术领域，具体而言，涉及一种海底电缆牵引结构。本发明还涉及一种海底电缆牵引结构的安装方法。

背景技术

海底电缆作为海上风电场输入输出的生命线，是海上风电场正常运行的基本保障。海底电缆的安装需要先将电缆牵引到海上风电机组平台上，然后进行安装。

现有技术中，海上风电机组的海底电缆敷设，均在敷设前预估海缆敷设长度，裁剪好后，通过海缆牵引网套将海缆牵引至海上风电机组平台上，固定好后，再在平台上将海缆铠装剥离露出芯线后接上插头，连接至相应的电气设备上。对于海上风电机组上剥离海缆铠装费时费力，工作效率低，且海上环境恶劣，操作不便且具有较高的危险性，威胁操作人员的生命安全。

发明内容

本发明旨在提供一种海底电缆牵引结构，以解决现有技术中海缆铠装剥离需要耗费大量的人力和时间，工作效率低，海上操作不便且威胁操作人员生命安全的问题。

本发明的另一目的在于提供一种海底电缆牵引结构及其安装方法，以解决现有技术中海缆铠装剥离需要耗费大量的人力和时间，工作效率低，海上操作不便且威胁操作人员生命安全的问题。

本发明的实施例是这样实现的：

一种海底电缆牵引结构，包括牵引接头、密封管、密封头以及牵引网套；牵引接头密封连接在密封管的一端，密封头连接在密封管的另一端；密封管为空心管状结构；密封头为中空结构，密封头的内侧面上连接有带电缆配合孔的密封连接套；牵引网套设置在密封管中，且牵引网套的前端与牵引接头相连接。

本实施例中的海底电缆牵引结构用于连接海底电缆，其提供的密封空腔用于将裸露的电缆(即已剥离端部铠装的电缆)从预设的J型管(从海底管道连接到海上风机基础平台的一段J型的管道，一般与海上风机基础平台的基础连接)牵引至海上风机基础平台，完成海底电缆的敷设和接入。本实施例中的牵引接头、密封管和密封头共同围成一个可密封电缆已剥离铠装的端头的空腔，即可确保了电缆在海底管道中不会被受力损坏或被海水腐蚀损坏，又可实现将电缆在牵引到海上风机基础平台上之前(如电缆出厂时)剥离铠装和连接电缆接头，避免了这些费时费力的操作在海上风电场等恶劣的环境下进行，也就减少了操作人员在恶劣环境下的操作时间，提高了操作人员的生命安全性，具有实际的重要意义。并且，牵引网套采用抱合的方法通过摩擦力与电缆的外侧面连接，具有连接强度高，不损坏电缆的优点。

另外，可将本实施例中的密封管代替目前传统设计的钢结构J型管固定在海上风机基础平台的钢结构基础上。具体的，可将本实施例中的密封管设置成足够的长度或通过多段密封管拼合成长管的方式来代替传统设计的J型管。此时的密封管优选地采用高强度塑料、尼龙或聚氨酯等材料，以实现有效抵制海水的腐蚀及有效防止海浪或其他作用力对海缆的损坏的目的。

在本发明的一个实施例中，上述密封连接套包括弹性抱合环和封堵膜；弹性抱合环中间为电缆配合孔；封堵膜为环形结构，封堵膜由弹性材料构成，封堵膜的内外边沿分别与弹性抱合环和密封头的内侧面密封连接在一起。

在本发明的一个实施例中，上述封堵膜为锥形结构。

在本发明的一个实施例中，上述密封连接套共有两个，两个密封连接套的弹性抱合环相互间隔设置。

在本发明的一个实施例中，上述牵引接头为圆锥形，牵引接头的大直径与所述密封管连接。

在本发明的一个实施例中，上述牵引接头之上设有牵引销。

在本发明的一个实施例中，上述牵引网套的内侧设有压力传感器。

在本发明的一个实施例中，上述密封管的一端设有第一连接内环，牵引接头上设有与连接内环相配合的第一连接外环；密封管的另一端设有第二连接外环，密封头之上设有与第二连接外环配合的第二连接内环。

一种如前述海底电缆牵引结构的安装方法，包括以下步骤：

电缆接头连接步骤：将剥离铠装后的各个芯线分离开，并在各个芯线的端部分别连接电缆接头；

电缆接头连接步骤位于电缆铠装剥离步骤和密封头安装步骤之间。

安装完成后，其使用步骤包括：

电缆牵引步骤：将牵引接头连接到电缆敷设机上，并牵引至海上风机基础平台上；

电缆接入步骤：拆下牵引接头、密封管、密封头和牵引网套，并将电缆连接在海上风机基础平台上。

本发明实施例的有益效果是：能够提供给电缆良好的密封空间，能够预先剥离电缆的铠装再进行牵引，避免长时间的海上作业，有效节省海上作业的时间及降低人力工作量和成本，使海上风电机组的海底电缆接线更方便、快捷、安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例一中的海底电缆牵引结构的结构示意图；

图2为本发明实施例一中的牵引接头的立体视图；

图3为本发明实施例一中的密封管的立体视图；

图4为本发明实施例一中的密封头的立体视图；

图5为本发明实施例一中的密封头与电缆一种连接形式的结构示意图；

图6为本发明实施例一中的密封头与电缆另一种连接形式的结构示意图；

图7为本发明实施例一中的密封头与电缆再一种连接形式的结构示意图；

图8为本发明实施例一中的海底电缆牵引结构与海上风机基础平台的钢结构基础的连接状态的示意图；

图9为本发明实施例二中的海底电缆敷设接入方法的流程图。

图中：

牵引接头100，牵引销110，第一连接外环120，连接销130；

密封管200，第一连接内环210，第二连接外环220；

密封头300；

密封连接套310，电缆配合孔311，弹性抱合环312，封堵膜313；

第二连接内环320；

牵引网套400，压力传感器410，网套头420；

电缆500，芯线510，电缆接头520；

钢结构基础600。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

请参照图1，本实施例提供一种海底电缆牵引结构，包括牵引接头100、密封管200、密封头300以及牵引网套400；密封管200为空心管状结构；牵引接头100密封连接在密封管200的一端，密封头300连接在密封管200的另一端；密封头300为中空结构，密封头300的内侧面上连接有带电缆配合孔311的密封连接套310；牵引网套400设置在密封管200中，且牵引网套400的前端与牵引接头100相连接。

本实施例中的海底电缆牵引结构用于连接海底电缆500，本牵引结构连接电缆后，电缆裸露的端部位于牵引网套中，且牵引网套400抱合一段电缆未剥离部分。

其提供的密封空腔用于容纳裸露的电缆500(即已剥离端部铠装的电缆500)，以使其能在海水环境下从预设的海底管道牵引至海上风机基础平台，完成海底电缆500的敷设和接入。本实施例中的牵引接头100、密封管200和密封头300共同围成一个可密封电缆500已剥离铠装的端头的空腔，从而确保了电缆500在海底管道中不会被受力损坏或被海水腐蚀损坏。这样，可实现将电缆500在牵引到海上风机基础平台上之前(如电缆500出厂时)剥离铠装和连接电缆接头520，避免了这些费时费力的操作在海上风电场等恶劣的环境下进行，也就减少了操作人员在恶劣环境下的操作时间，提高了操作人员的生命安全性，具有实际的重要意义。并且，牵引网套400采用抱合的方法通过摩擦力与电缆500的外侧面连接，具有连接强度高，不损坏电缆500的优点。

牵引接头100的结构可以是铝、不锈钢等金属，使其作为本实施例中的牵引结构与电缆500牵引机的连接件，具有足够的强度和耐磨性能，确保其在较大的牵引力和摩擦力能较好地维持形状和功能。本实施例中的密封管200、和密封头300可采用塑料、尼龙或聚胺酯材料。牵引网套400可采用钢丝网套，其材质优选地为高碳钢。

优选地，如图1、图2中所示，牵引接头100为圆锥形，所述牵引接头100的大直径与所述密封管200连接。牵引接头100在海底预埋管道中的牵引过程会受到海水的阻力，牵引接头100的外侧面设计成圆锥面，为承受较小阻力的流线形，可减少牵引所需的动力和消耗的能量。

本发明实施例中的牵引接头100用于与外接牵引机连接的结构可设计成多种方案。作为其中的一个可选方案，如图1中所示，在牵引接头100上设置用于牵引连接的牵引销110，例如在牵引接头100的端部设置开槽，然后设置牵引销110连接在开槽的两个侧面上。作为其中的另一个可选方案，可在牵引接头100前端设置螺纹孔，并通过一个一端带有螺纹结构的连接环(连接环未在图中表示)通过螺纹连接的方式连接在牵引接头100上，作为牵引的连接件。

上述实施例中所描述的密封连接套310的关键作用是将密封头300与电缆500之间的空隙封闭起来，使得密封管200内部形成封闭空间，阻止海水进入腐蚀内部的电缆500结构。实现该目的的密封连接套310可设置成多种结构，作为一种可选的结构，如图5所示，可将密封连接套310设置成一端连接在密封管200的内侧面上，并逐渐倾斜地缩小直径直到其包覆在电缆500的外圆周面上的结构。

为进一步增加密封连接套310与电缆500的抱合紧密度，如图6所示，可将密封连接套310设置成以下结构，如密封连接套310包括弹性抱合环312和封堵膜313；弹性抱合环312中间即为上述的电缆配合孔311；封堵膜313为环形结构，封堵膜313由弹性材料构成，封堵膜313的内外边沿分别与弹性抱合环312和密封头300的内侧面密封连接在一起。优选地，弹性抱合环312中间的电缆配合孔311的之间可设计成略小于电缆500直径，并通过弹性变形压紧在电缆500的外侧面上，具有更良好的密封效果。封堵膜313为环形结构，且由弹性材料构成，使得电缆500在受到外加拉力与密封头300之间产生相对位移时，能够通过弹性变形的方式来缓冲该拉力，避免弹性抱合环312受拉与所述电缆500脱开产生缝隙，造成泄露。

优选地，封堵膜313为锥形结构，这样电缆500受到向后的拉力时，封堵膜313被压缩而不是被拉长，这样可以避免封堵膜313受拉被破坏。

本发明实施例中的密封连接套310还可以设置两个，如图7所示，这两个密封连接套310的弹性抱合环312相互间隔设置，然后两个封堵膜313分别连接两个弹性抱合环312与密封连接套310的侧壁，形成双向的密封结构，这样在电缆500受到两个方向的拉力，均有一个弹性抱合环312不会被拉离电缆500，所以具有更优的密封效果。

在上述实施例中，封堵膜313和弹性抱合环312的材料可以为塑料、尼龙或聚胺酯材料。

本发明实施例中的牵引接头100、密封管200和密封头300之间的连接结构可以是螺纹连接也可以是法兰连接。本实施例中，可选地，密封管200的一端设有第一连接内环210(请参见如图3)，牵引接头100上设有与连接内环相配合的第一连接外环120(请参见图2)；密封管200的另一端设有第二连接外环220(请参见图3)，密封头300之上设有与第二连接外环220配合的第二连接内环320(请参见图4)，进一步地，第一连接内环210、第一连接外环120、第二连接内环320、第二连接外环220均由金属制成，其配合面可支撑棱柱形，便于配合连接，也可以为圆柱形，在第一连接内环210、第一连接外环120、第二连接内环320、第二连接外环220的侧面上设置螺纹孔，然后通过螺钉将他们按照正确的问配合位置连接紧固。可选地，各连接处注入密封胶进行密封处理。

当牵引接头100、密封管200和密封头300之间采用法兰连接时，在牵引接头100和密封管200、牵引接头100和密封管200连接的端面处设置法兰，然后通过连接螺钉和螺母连接紧固。当然，为了增加其连接处的密封效果，可在在连接的缝隙中设置密封垫圈。

牵引网套400与牵引接头100之间的连接可以这样实现：如图1所示，在牵引接头100的内侧面中设置一个连接销130，然后将牵引网套400的网套头420套接在连接销130上。

牵引网套400与电缆500未剥离铠装段的连接长度根据所需的牵引力决定。需要的牵引力越大，牵引网套400与电缆500未剥离铠装段的连接长度越长，以提供足够的接触面积和摩擦力。

作为本发明的一个可选的方案，牵引网套400的内侧设有压力传感器410。压力传感器410的感压原件可以是电阻应变片。压力传感器410能够感应牵引网套400与电缆500之间的压力，这样便可计算出牵引网套400与电缆500之间的摩擦力。如果牵引网套400对电缆500的最大拉力为牵引网套400在抱紧电缆500时两者之间的最大静摩擦力小于施加在牵引接头100上的牵引力，则牵引网套400与电缆500之间会脱开失去牵引能力。设置压力传感器410后，可通过信号处理和发射装置将该压力信号转换成摩擦力信号，并传递给牵引控制者进行监控。优选地，例如，可设置压力传感器410所感应得到的牵引网套400和电缆500之间的压力值转换成摩擦力后，超过两者之间的最大静摩擦力值的80％时，发出一个警示信号，便于牵引控制者对牵引速度的控制，可避免牵引网套400脱开电缆500。

本发明实施例中的牵引接头100设置使用前可通过以下步骤的安装方法进行安装：将待安装的电缆500一端的铠装剥离；将剥离铠装后的各个芯线510分离开，并在各个芯线510的端部分别连接电缆接头520；将已剥离铠装的电缆500从牵引网套400后端插入到牵引网套400内；将连在一起的电缆500和牵引网套400从密封头300的电缆配合孔311穿过；将连在一起的电缆500和牵引网套400从密封管200穿过，并将密封管200与密封头300连接在一起；将牵引网套400的前端连接在牵引接头100上；将牵引接头100固定连接在密封管200上。

安装步骤完成后，本发明的牵引结构可将牵引接头100连接到电缆敷设机上，并牵引至海上风机基础平台上；拆下牵引接头100、密封管200、密封头300和牵引网套400，并将电缆500连接在海上风机基础平台上，从而实现本牵引结构的海底电缆500的敷设与接入使用。

另外，本发明实施例中的海底电缆牵引结构还能够替代传统设计的J型管，具体为，在本牵引结构牵引到海上风机基础平台后，不拆除下段位于海水中的密封管200和密封头300的结构，而是直接将该段结构固定连接在海上风机基础平台的钢结构基础600上，作为传统J型管的替代件。为使本结构具备足够的力学性能和防腐性能，此时的密封管200优选地采用高强度塑料、尼龙或聚氨酯材料。该方案可减少传统的J型管的制作安装成本。同时，为使密封结构达到足够的长度，本实施例中的牵引结构可设置成多个密封管200首尾相连的形式。该情况下，本发明实施例中的牵引结构与海上风机基础平台的钢结构基础600的连接状态的示意图如图8所示。

本实施例中的海底电缆牵引结构的有益效果是，本发明的有益效果是，电缆500的受力性能和密封性能良好，使用快捷方便，能有效节省海上作业的时间及降低人力工作量和成本，使海上风电机组的海底电缆500接线更方便、快捷、安全。

实施例二

本实施例提供一种如实施例一中的海底电缆500牵引结构的安装方法，其流程图如图9，该安装方法包括以下步骤：

电缆铠装剥离步骤：将待安装的电缆500一端的铠装剥离，露出芯线510；

可选地，在电缆500铠装剥离之后，可进行电缆接头连接步骤：将剥离铠装后的各个芯线510分离开，并在各个芯线510的端部分别连接电缆接头520，电缆接头连接步骤位于电缆铠装剥离步骤和密封头安装步骤之间；

牵引网套套接步骤：将已剥离铠装的电缆500从牵引网套400后端插入到牵引网套400内，使芯线510被牵引网套400包裹；牵引网套400的后端与电缆500铠装的外周面接触；

密封头安装步骤：将连在一起的电缆500和牵引网套400从密封头300的电缆500配合孔311穿过；

密封管安装步骤：将连在一起的电缆500和牵引网套400从密封管200穿过，并将密封管200与密封头300连接在一起；

牵引网套连接步骤：将牵引网套400的前端连接在牵引接头100上；

牵引接头安装步骤：将牵引接头100固定连接在密封管200上。

可选地，在安装完成后，可对安装得到的海底电缆500牵引结构进行密封性能的检测，检测合格后即可用于海底电缆500牵引敷设和接入。

安装得到的海底电缆500牵引结构的使用步骤包括：

电缆牵引步骤：将牵引接头100连接到电缆500敷设机上，并牵引至海上风机基础平台上；

电缆接入步骤：拆下牵引接头100、密封管200、密封头300和牵引网套400，并将电缆500连接在海上风机基础平台上。通过在开始牵引前(电缆500出厂前、或开始敷设前)完成对电缆500的铠装剥离和电缆接头520的连接，可以避免其在海上风机基础平台或其他恶劣环境下进行操作，减少了恶劣环境(如大风、巨浪带来的平台的晃动)下的人工操作时间，减少操作人员在恶劣环境下操作造成的人员伤亡风险，具有十分实际和重要的意义。本发明实施例中的牵引结构具有良好的密封效果和力学性能，是本发明实施例中的电缆500在剥离铠装露出芯线510后能够承受牵引过程中受力以及裸露的芯线510不被海水等腐蚀破坏的重要保证。

因此，本发明的有益效果是，电缆500的受力性能和密封性能良好，使用快捷方便，能有效节省海上作业的时间及降低人力工作量和成本，使海上风电机组的海底电缆500接线更方便、快捷、安全。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种海底电缆牵引结构，其特征在于，包括牵引接头、密封管、密封头以及牵引网套；所述密封管为空心管状结构；所述牵引接头密封连接在所述密封管的一端，所述密封头连接在所述密封管的另一端；所述密封头为中空结构，所述密封头的内侧面上连接有带电缆配合孔的密封连接套；所述牵引网套设置在所述密封管中，且所述牵引网套的前端与所述牵引接头相连接，所述牵引网套的后端具有开口的容纳空间；所述容纳空间被构造成能够容许所牵引的海底电缆的前端进入和包覆进入其中的海底电缆前端的外周面，用以摩擦传动该海底电缆。

2.根据权利要求1所述的海底电缆牵引结构，其特征在于，所述密封连接套包括弹性抱合环和封堵膜；所述弹性抱合环中间为所述电缆配合孔；所述封堵膜为环形结构，所述封堵膜由弹性材料构成，所述封堵膜的内外边沿分别与所述弹性抱合环和所述密封头的内侧面密封连接在一起。

3.根据权利要求2所述的海底电缆牵引结构，其特征在于，所述封堵膜为锥形结构。

4.根据权利要求2所述的海底电缆牵引结构，其特征在于，所述密封连接套共有两个，两个所述密封连接套的弹性抱合环相互间隔设置。

5.根据权利要求1所述的海底电缆牵引结构，其特征在于，所述牵引接头为圆锥形，所述牵引接头的大直径与所述密封管连接。

6.根据权利要求1所述的海底电缆牵引结构，其特征在于，所述牵引接头之上设有牵引销。

7.根据权利要求1所述的海底电缆牵引结构，其特征在于，所述牵引网套的内侧设有压力传感器。

8.根据权利要求1至7任一项所述的海底电缆牵引结构，其特征在于，所述密封管的一端设有第一连接内环，所述牵引接头上设有与所述连接内环相配合的第一连接外环；所述密封管的另一端设有第二连接外环，所述密封头之上设有与所述第二连接外环配合的第二连接内环。

9.一种如权利要求1至8任一项所述的海底电缆牵引结构的安装方法，其特征在于，包括以下步骤：

电缆铠装剥离步骤：将待安装的电缆一端的铠装剥离，露出芯线；

牵引网套套接步骤：将已剥离铠装的所述电缆从所述牵引网套后端插入到所述牵引网套内，使所述芯线被所述牵引网套包裹；所述牵引网套的后端与所述电缆铠装的外周面接触；

密封头安装步骤：将连在一起的所述电缆和所述牵引网套从所述密封头的所述电缆配合孔穿过；

密封管安装步骤：将连在一起的所述电缆和所述牵引网套从所述密封管穿过，并将所述密封管与所述密封头连接在一起；

牵引网套连接步骤：将所述牵引网套的前端连接在所述牵引接头上；

牵引接头安装步骤：将所述牵引接头固定连接在所述密封管上。

10.根据权利要求9所述的海底电缆牵引结构的安装方法，其特征在于，还包括电缆接头连接步骤：将剥离铠装后的各个芯线分离开，并在各个芯线的端部分别连接电缆接头；

所述电缆接头连接步骤位于所述电缆铠装剥离步骤和所述密封头安装步骤之间。