登陆段电缆铺设系统的电缆拉力监控方法
技术领域
本发明涉及海底电缆铺设技术领域,尤其是涉及一种登陆段电缆铺设系统的电缆拉力监控方法。
背景技术
海底电缆登陆段铺设,通常采用先牵拉后敷埋的方式。其基本方法步骤是:
1.抢滩就位:铺缆船利用潮汛高潮时段抢滩登陆,尽可能缩短电缆登陆段距离;铺缆船通过锚泊系统就位,作为电缆登陆牵拉的起点;
2.登陆牵拉:用陆地终端及中转平台的牵拉设备将从铺缆船施放出来的电缆沿着电缆设计路由牵拉到陆地终端;
3.电缆敷埋:在电缆设计路由处挖沟,并将电缆吊入沟中,然后敷埋。
登陆段一般包括陆地段、潮上段和潮间带。其中,潮间带的范围是影响登陆段长度的主要因素。且相应地,潮间带的范围为短距离时,在登陆段铺设电缆较为简单和容易;而潮间带的范围为长距离时,在登陆段铺设电缆就较为复杂和困难。
现有技术中,在潮间带的范围为长距离的情况下,根据地形地貌条件,电缆设计路由通常由若干段折线组成。其中,在每一段折线处设置一个牵拉平台,牵拉平台上设置有牵拉装置。其具体牵拉过程为:首先,靠近铺缆船的第一个牵拉平台上的牵拉装置将电缆从铺缆船上牵拉下来,并牵拉至第一个牵拉平台;之后,第二个牵拉平台上的牵拉装置通过连接绳与电缆连接,将电缆从第一个牵拉平台沿电缆设计路由牵拉到第二个牵拉平台上,在这一过程中,第一个牵拉平台上的牵拉装置也对电缆提供向第二个牵拉平台移动的推动力;以此类推,后面的每个牵拉平台上的牵拉装置在牵拉电缆时,在它前面的牵拉平台上的牵拉装置都会对电缆提供推动力;通过这样的方式最终将电缆牵拉至陆地终端处,并且在这一过程中,可以降低对牵拉装置所提供的牵拉力的要求和条件。
在上述电缆牵拉过程中,有一个牵拉装置对电缆的前端提供牵拉力,将电缆“拉”向该牵拉装置,有一个或多个其他的牵拉装置在电缆的后端提供推动力(最靠近铺缆船的第一个牵拉平台上的牵拉装置牵拉电缆时除外)。在实际工作中,多个牵拉装置之间会容易出现不同步的情况。例如:
(1)在相邻的两个牵拉平台的牵拉装置之间,上一个牵拉装置的牵拉速度与下一个牵拉装置的牵拉速度相等,但在牵拉装置的牵拉速度会存在微小的误差,随着时间的积累,越来越多的牵拉装置参与到电缆的牵拉过程中,这个误差会放大。
(2)在相邻的两个牵拉平台的牵拉装置之间,上一个牵拉装置的牵拉速度大于下一个牵拉装置的牵拉速度,这种情况下,电缆在两个牵拉平台之间会出现过度松弛的情况。
(3)在相邻的两个牵拉平台的牵拉装置之间,上一个牵拉装置的牵拉速度小于下一个牵拉装置的牵拉速度,这种情况下,电缆在两个牵拉平台之间会趋于拉直,直至电缆被绷直,即出现电缆过力的情况。
以第(3)种情况为例,在电缆过力的情况下,电缆容易出现结构破坏、功能受损的情况。
发明内容
本发明的目的在于提供一种登陆段电缆铺设系统的电缆拉力监控方法,其可以改善现有技术中存在的上述技术问题。
本发明提供的登陆段电缆铺设系统的电缆拉力监控方法,所述登陆段电缆铺设系统包括陆地终端、铺缆船、多个电缆牵拉托架;
每个所述电缆牵拉托架的下端均为管桩,用于固定在土壤界面内,上端设置有由导辊围成的、用于托持电缆的托槽结构;多个电缆牵拉托架沿连接陆地终端和铺缆船间的电缆设计路由间隔设置,组成电缆牵拉通道;所述电缆牵拉通道包括多个直分段,且多个直分段之间组成折线形;在所述电缆牵拉通道的每个直分段处设置有牵拉装置,所述牵拉装置用于将电缆从铺缆船向陆地终端方向牵拉;
多个所述电缆牵拉托架分为第一牵拉托架和第二牵拉托架;所述第一牵拉托架设置在每个直分段处;所述第二牵拉托架的托槽结构为U型,第二牵拉托架设置在两相邻直分段的相接处;
所述电缆拉力监控方法用于监控电缆在相邻两个牵拉装置之间的被拉伸状态;在相邻两个所述牵拉装置之间,所述电缆牵拉通道包括第一牵拉托架和第二牵拉托架;至少一个牵拉装置与该两相邻直分段的相接处之间设置有两个以上的第一牵拉托架;所述第二牵拉托架的数量至少为三个;
所述电缆拉力监控方法包括:
步骤S1,获取电缆在该两相邻直分段相接处的第二牵拉托架上的水平偏移信息,和/或,电缆在两相邻第一牵拉托架之间的悬垂状态信息;
步骤S2,根据获取的水平偏移信息和/或悬垂状态信息,判断电缆的被拉伸状态是否为过拉伸或欠拉伸;
步骤S3,在电缆被过拉伸时,控制靠近陆地终端的牵拉装置降低电缆牵拉速度;在电缆被欠拉伸时,控制靠近陆地终端的牵拉装置提高电缆牵拉速度。
其中,所述第二牵拉托架的数量为三个,且位于两端的第二牵拉托架的托槽结构的宽度小于位于中间的第二牵拉托架的托槽结构的宽度;
且该三个第二牵拉托架的位置关系配置为:当电缆在两端的第二牵拉托架上位于其托槽结构的中间位置时,电缆在中间的第二牵拉托架也位于其托槽结构的中间位置;
在步骤S1中,检测电缆在位于中间的第二牵拉托架上的水平偏移信息。
其中,位于两端的第二牵拉托架的托槽结构的托槽宽度不大于电缆直径的1.5倍,位于中间的第二牵拉托架的托槽结构的托槽宽度不大于电缆直径的2.5倍。
其中,在电缆带动中间的第二牵拉托架的内侧导辊转动时,确定电缆的被拉伸状态为过拉伸;
在电缆带动中间的第二牵拉托架的外侧导辊转动时,确定电缆的被拉伸状态为欠拉伸。
其中,任意两相邻第二牵拉托架之间的距离为标准间距的30%~60%,相邻的第一牵拉托架和第二牵拉托架之间的距离为标准间距的50%~100%,与第二牵拉托架临近的两个第一牵拉托架之间的距离为标准间距的1.5~2.5倍;
所述标准间距为设定值。
其中,根据以下方法确定标准间距的值:
将电缆自然放置在多个等间距设置的第一牵拉托架上;
若电缆悬垂幅度与该间距之间的比值为在1:8~1:10时,该间距为标准间距。
其中,在两相邻第一牵拉托架的悬垂幅度为15cm时,确定电缆的被拉伸状态为过拉伸;
在两相邻第一牵拉托架的悬垂最低点与地面之间的距离为15cm时,确定电缆的被拉伸状态为欠拉伸。
其中,在步骤S3中,每次上调或下调电缆牵拉速度的幅度在20~30cm/min范围内。
其中,所述电缆拉力监控方法还包括:
步骤S4,重复步骤S1,直至电缆的被拉伸状态脱离过拉伸或欠拉伸。
其中,在步骤S1中,根据人工目测获取所述水平偏移信息或悬垂状态信息。
本发明提供的登陆段电缆铺设系统的电缆拉力监控方法,其可以及时监控电缆是否处于过拉伸或者欠拉伸状态,从而在电缆处于过拉伸或欠拉伸状态时,及时调整相应牵拉装置的电缆牵拉速度,使电缆脱离过拉伸或者欠拉伸状态,从而可以尽可能地避免电缆因为被拉伸状态异常而出现结构破坏、功能受损的情况。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,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的附图。
图1为本发明实施方式中登陆段电缆铺设系统的结构示意图;
图2为两个牵拉装置之间的结构示意图;
图3为位于两端的第二牵拉托架的示意图;
图4为位于中间的第二牵拉托架的示意图;
图5为第一牵拉托架的示意图;
图6为图2中B区域的放大示意图;
图7为图2中沿A-A的剖视图。
图标:1-登陆段电缆铺设系统;10-陆地终端;20-铺缆船;30-电缆牵拉托架;30a-第一牵拉托架;30b-第二牵拉托架;301-管桩;302-导辊;40-牵拉装置;41-绞磨机;42-牵引机;C-电缆。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明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。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。
本发明提供一种登陆段电缆铺设系统的电缆拉力监控方法,下面结合附图对其实施方式进行详细描述。
(一)第一实施方式
在本实施方式中,如图1~图4所示,所述登陆段电缆铺设系统1包括陆地终端10、铺缆船20、多个电缆牵拉托架30。每个所述电缆牵拉托架30的下端均为管桩301,用于固定在土壤界面内,上端设置有由导辊302围成的、用于托持电缆的托槽结构;多个电缆牵拉托架30沿连接陆地终端10和铺缆船20间的电缆设计路由间隔设置,组成电缆牵拉通道;所述电缆牵拉通道包括多个直分段,且多个直分段之间组成折线形,如图1所示;在所述电缆牵拉通道的每个直分段处设置有牵拉装置40,所述牵拉装置40用于将电缆C从铺缆船20向陆地终端10方向牵拉。具体地,牵拉装置40包括绞磨机41和牵引机42,其中绞磨机41上具有连接绳,在将连接绳移动到电缆C的端部所在位置并与电缆C连接时,绞磨机41可以将电缆C的端部牵拉到绞磨机41所在位置处。牵引机42具体可以为履带式牵引机,其用于在电缆经过其位置时对电缆C施加向陆地终端10方向移动的作用力。简而言之,对于电缆C的牵拉过程而言,绞磨机41在前方“拉”,牵引机42在后端“推”;当然,起到“拉”作用的绞磨机41和起到“推”作用的一个或多个牵引机42分别属于不同的牵拉装置40。多个所述电缆牵拉托架30分为第一牵拉托架30a和第二牵拉托架30b;如图3~图5所示,所述第一牵拉托架30a的托槽结构为V型,所述第二牵拉托架30b的托槽结构为U型;第一牵拉托架30a设置在每个直分段处,第二牵拉托架30b设置在两相邻直分段的相接处。
而所述电缆拉力监控方法用于监控电缆C在相邻两个牵拉装置40之间的被拉伸状态。在相邻两个牵拉装置40之间,电缆牵拉通道包括第一牵拉托架30a和第二牵拉托架30b;第一牵拉托架30a为V形,其设置在直分段处,且至少一个牵拉装置40与该两相邻直分段的相接处之间设置有两个以上的第一牵拉托架30a;第二牵拉托架30b为U型,如图3和图4所示,设置在该两相邻直分段的相接处,且其数量至少为三个。
所述电缆拉力监控方法包括:
步骤S1,获取电缆C在该两相邻直分段相接处的第二牵拉托架30b上的水平偏移信息。
如上所述,第二牵拉托架30b的数量至少为三个。在步骤S1中,通过检测电缆C在位于中间的第二牵拉托架30b上的水平偏移信息。其中,“中间的第二牵拉托架30b”指位于两端的两个第二牵拉托架30b之间的其他第二牵拉托架30b。具体地,在第二牵拉托架30b的数量为3个时,“中间的第二牵拉托架30b”显然是唯一的;而在第二牵拉托架30b的数量大于3个时,“中间的第二牵拉托架30b”的数量为多个,此时由操作人员选定其中一个第二牵拉托架30b,检测电缆C在该第二牵拉托架30b上的水平偏移信息;为简洁起见,在说明书下文提到的第二牵拉托架30b,只要与水平偏移信息相关,均指该选定的第二牵拉托架30b。
以第二牵拉托架30b的数量为三个为例,如图3、图4和图6所示,位于两端的第二牵拉托架30b的托槽结构的宽度小于位于中间的第二牵拉托架30b的托槽结构的宽度。并且,该三个第二牵拉托架30b的位置关系配置为:当电缆C在两端的第二牵拉托架30b上位于其托槽结构的中间位置时,电缆C在中间的第二牵拉托架30b也位于其托槽结构的中间位置。可以理解的是,当电缆C位于标准的被拉伸状态时,电缆C在三个第二牵拉托架30b上的位置均会位于托槽结构的中间位置。当电缆C的被拉伸状态为偏紧或偏松时,电缆C在位于中间的第二牵拉托架30b上的位置会发生偏移,而且偏移的方向不同,因此,可以根据电缆C在中间的第二牵拉托架30b上的位置偏移情况,确定电缆C的被拉伸状态为偏紧或偏松。
具体地,在步骤S1中,根据人工目测获取所述水平偏移信息。
步骤S2,根据获取的水平偏移信息,判断电缆C的被拉伸状态是否为过拉伸或欠拉伸。
可以理解,在电缆铺设的实际过程中,对电缆C的牵拉在一定的阈值范围内偏紧或偏松是在可接受范围内的,此时,偏紧或偏松的状态不会对电缆C造成损伤。因此,在步骤S2中,当电缆C的被拉伸状态为偏紧超出一定幅度时,将其确定为过拉伸;当电缆C的被拉伸状态为偏松超出一定幅度时,将其确定为欠拉伸。
具体地,在步骤S2中,如图6所示,在电缆C在中间的第二牵拉托架30b上偏移至与其托槽结构的内侧导辊302接触,带动内侧导辊302转动时,确定电缆C的被拉伸状态为过拉伸。当电缆C在中间的第二牵拉托架30b上偏移至与其托槽结构的外侧导辊302接触,带动外侧导辊302转动时,确定电缆C的被拉伸状态为欠拉伸。可以理解,此时第二牵拉托架30b的托槽结构的托槽宽度,特别是中间的第二牵拉托架30b的托槽结构的托槽宽度需要与电缆的实际被拉伸状态相适应;即,当电缆C的被拉伸状态达到过拉伸时,电缆C在中间的第二牵拉托架30b上的位置恰好(为保险起见,或为接近)偏移至托槽结构的内侧导辊;当电缆C的被拉伸状态达到欠拉伸时,电缆C在中间的第二牵拉托架30b上的位置恰好(为保险起见,或为接近)偏移至托槽结构的外侧导辊302。
具体地,在本实施方式中,如图3和图4所示,位于两端的第二牵拉托架30b的托槽结构的托槽宽度不大于电缆直径的1.5倍,位于中间的第二牵拉托架30b的托槽结构的托槽宽度不大于电缆直径的2.5倍。
步骤S3,在电缆C被过拉伸时,控制靠近陆地终端10的牵拉装置40降低电缆牵拉速度;在电缆C被欠拉伸时,控制靠近陆地终端10的牵拉装置40提高电缆牵拉速度。
优选地,在步骤S3中,每次上调或下调电缆牵拉速度的幅度在20~30cm/min范围内;这样设置使电缆C的被拉伸状态的改善是平缓的,而不是剧烈的,从而尽可能避免电缆C被拉伸状态直接由过拉伸变为欠拉伸或者相反。
而且,在电缆铺设过程中,牵拉装置的数量是多个的。一般地,每个牵拉装置40相对于其上一个牵拉装置40而言靠近陆地终端10,但相对下一个牵拉装置40其又相对靠近铺缆船20。也就是说,在实际中,并不是只在两个独立的牵拉装置40之间调整电缆C的被拉伸状态,相反,对于多个牵拉装置40中的任意相邻的两个,其二者都会构成一组需要调节电缆C的被拉伸状态的局部调节单元,每个局部调节单元内牵拉装置40的电缆牵拉速度调整时,还会影响到电缆C在另一个局部调节单元内的被拉伸状态。因此,在本实施方式中,将每次上调或下调电缆牵拉速度的幅度限制在较为平缓的20~30cm/min范围内,还可以尽可能避免在其他局部调节单元内电缆C的被拉伸状态剧烈变化,变为过拉伸或欠拉伸。
在本实施方式中,作为一个优选实施例,所述电缆拉力监控方法还包括:
步骤S4,重复步骤S1,直至电缆C的被拉伸状态脱离过拉伸或欠拉伸。
通过步骤S4,在进行一次调整后,如果电缆C的被拉伸状态仍然为过拉伸或欠拉伸,而没有改变,可以及时确定该信息,从而进行下一步对电缆牵拉速度的调整,直至电缆C的被拉伸状态不再为过拉伸或欠拉伸。
(二)第二实施方式
为描述的简洁,在本实施方式中,与上述第一实施方式相同的部分就不再赘述,下面仅就本实施方式与上述第一实施方式的区别进行详细描述。
本实施方式与上述第一实施方式的区别在于步骤S1和S2。首先,在本实施方式中,步骤S1为:获取电缆C在两相邻第一牵拉托架30a之间的悬垂状态信息。
具体地,在以下条件下获取电缆C的悬垂状态信息:
如图6和图7所示,任意两相邻第二牵拉托架30b之间的距离L1为标准间距的30%~60%,相邻的第一牵拉托架30a和第二牵拉托架30b之间的距离L2为标准间距的50%~100%,与第二牵拉托架30b临近的两个第一牵拉托架30a之间的距离L3为标准间距的1.5~2.5倍。所述标准间距为设定值,根据实际需要进行设定。
具体地,根据以下方法确定标准间距的值:
将电缆C自然放置在多个等间距设置的第一牵拉托架30a上;
若电缆悬垂幅度与该间距之间的比值为在1:8~1:10时,该间距为标准间距。
具体地,在步骤S1中,根据人工目测获取所述悬垂状态信息。
由于步骤S1与第一实施方式不同,在本实施方式中,相应地,步骤S2为:根据获取的悬垂状态信息,判断电缆C的被拉伸状态是否为过拉伸或欠拉伸。
具体地,在本实施方式中,在根据上述方法设置多个第一牵拉托架30a、第二牵拉托架30b的间距的基础上,在两相邻第一牵拉托架30a的悬垂幅度为15cm时,确定电缆C的被拉伸状态为过拉伸;在两相邻第一牵拉托架30a的悬垂最低点与地面之间的距离为15cm时,确定电缆的被拉伸状态为欠拉伸。
在确定电缆C的被拉伸状态之后,根据需要调整相应牵拉装置40的电缆牵拉速度,这部分在上述第一实施方式的步骤S3中已有详细描述,在此不再赘述。
(三)第三实施方式
为描述的简洁,在本实施方式中,与上述第一、第二实施方式相同的部分就不再赘述,下面仅就本实施方式与上述第一、第二实施方式的区别进行详细描述。
本实施方式与上述第一、第二实施方式的区别在于步骤S1和S2。首先,在本实施方式中,
步骤S1为:获取电缆C在该两相邻直分段相接处的第二牵拉托架30b上的水平偏移信息和电缆C在两相邻第一牵拉托架30a之间的悬垂状态信息。
具体地,获取电缆C的水平偏移信息和悬垂状态信息的方法已经分别在上述第一、第二实施方式中进行了详细描述,在此就不再赘述。
由于步骤S1与第一、第二实施方式不同,在本实施方式中,相应地,
步骤S2,根据获取的水平偏移信息和悬垂状态信息,判断电缆C的被拉伸状态是否为过拉伸或欠拉伸。
具体地,在获取的水平偏移信息和悬垂状态信息中的任意一者表明电缆C的被拉伸状态为过拉伸或欠拉伸时,执行步骤S3,对相应牵拉装置40的电缆牵拉速度,其过程与上述第一实施方式中的步骤S3相同,在此不再赘述。
综上所述,本发明提供的登陆段电缆铺设系统的电缆拉力监控方法,其可以及时监控电缆C是否处于过拉伸或者欠拉伸状态,从而在电缆C处于过拉伸或欠拉伸状态时,及时调整相应牵拉装置40的电缆牵拉速度,使电缆C脱离过拉伸或者欠拉伸状态,从而可以尽可能地避免电缆C因为被拉伸状态异常而出现结构破坏、功能受损的情况。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。