一种海底电缆敷设施工方法和系统与流程

1.本发明涉及海底电缆施工技术领域，具体涉及一种海底电缆敷设施工方法和系统。


背景技术：

2.海底电缆作为海底输电工程中最重要的设备，可跨越海峡及江河连接区域电网，随着风电事业的蓬勃发展，海底电缆的需求日益增加。
3.现有海底电缆的施工方式有抛放敷设和深埋敷设两种：抛放敷设方式是利用海底电缆的自重沉入海底，施工简单，其安全性较差，极易在浅海渔区被渔捞和船锚损坏。深埋敷设方式是利用埋设设备即埋设机将海底电缆埋设于海床下一定深度，避免人为作业的破坏，安全性较高。目前，受海洋地域环境、海洋水文、施工设备和技术等条件的影响，海底电缆目前主要采用深埋敷设施工方法。然而，受现有技术限制，海底电缆的现有深埋敷设施工方法仍存在诸多不足之处，例如单次施工时间较长，且施工灵活性较差，影响施工进度，施工效率较低。


技术实现要素：

4.为克服上述现有技术的不足，本发明提出一种海底电缆敷设施工方法，包括：将海底电缆转移至电缆施工船上并将所述海底电缆拉入退扭架直至布缆机的海缆敷设速度与所述电缆施工船的当前转盘转速相匹配；
5.利用处于首端登陆点的首端绞磨机牵引所述海底电缆浮运登陆，在到达海中段时电缆施工船进行海底电缆深埋敷设；
6.借助活络转头将所述电缆施工船牵引出的海底电缆与处于终端登陆点终端绞磨机的牵引钢丝连接起来，启动所述终端绞磨机牵引出海底电缆，将海底电缆按设计路由沉放海底电缆。
7.优选的，所述将海底电缆转移至电缆施工船上并将所述海底电缆拉入退扭架直至布缆机的海缆敷设速度与所述电缆施工船的当前转盘转速相匹配，包括：
8.借助电缆传送带将所述海底电缆输送至所述电缆施工船；
9.利用所述电缆施工船将海底电缆输送至施工目的地后直接进行展放；
10.将所述海底电缆拉入退扭架直至布缆机的海缆敷设速度与所述电缆施工船的当前转盘转速相匹配。
11.优选的，所述利用处于首端登陆点的首端绞磨机牵引所述海底电缆浮运登陆，在到达海中段时进行海底电缆深埋敷设，包括：
12.利用处于首端登陆点的首端绞磨机牵引所述海底电缆浮运登陆；
13.通过入水槽将所述海底电缆入海，在处于海水下的海底电缆上套设若干充气内胎进行助浮，每相邻两个充气内胎之间的距离相等；
14.在到达海中段时，沿预设铺设路径拖到埋设机进行海底电缆深埋敷设；
15.其中，所述首端登陆点处修建用于辅助所述海底电缆敷设的登陆栈桥。
16.优选的，所述借助活络转头将所述电缆施工船牵引出的海底电缆与处于终端登陆点终端绞磨机的牵引钢丝连接起来，启动所述终端绞磨机牵引出海底电缆，将海底电缆按设计路由沉放海底电缆之后，还包括：
17.将保护套套于深埋的海底电缆上；
18.当海底电缆在终端登陆点登陆完成后，逐个拆除所述海底电缆上的所套设的充气内胎，将海底电缆按设计路由沉放海底电缆。
19.优选的，所述将海底电缆转移至电缆施工船上并将所述海底电缆拉入退扭架直至布缆机的海缆敷设速度与所述电缆施工船的当前转盘转速相匹配之后，且所述利用处于首端登陆点的首端绞磨机牵引海底电缆浮运登陆，在到达海中段时进行海底电缆深埋敷设之前，包括：
20.依据勘查所获取的所述海底电缆的实际铺设路由设计出最佳铺设路由；
21.利用设于所述最佳铺设路由的关键点处的敷设设备模拟敷设所述海底电缆；
22.利用扫海设备清除所述最佳铺设路由上的障碍物。
23.优选的，所述扫海设备包括：设于与海床接触的尾部横杆上的拖锚；
24.用于探测海底障碍物及海底电缆距地表厚度的剖面仪；
25.用于沿所述最佳铺设路由监测海底障碍物的无人潜水器。
26.基于同一发明构思，本技术还提供了一种海底电缆敷设施工系统，包括：调节模块、牵引登陆模块和牵引沉放模块；
27.所述调节模块用于，将海底电缆转移至电缆施工船上并将所述海底电缆拉入退扭架直至布缆机的海缆敷设速度与所述电缆施工船的当前转盘转速相匹配；
28.所述牵引登陆模块用于，利用处于首端登陆点的首端绞磨机牵引所述海底电缆浮运登陆，在到达海中段时电缆施工船进行海底电缆深埋敷设；
29.所述牵引沉放模块用于，借助活络转头将所述电缆施工船牵引出的海底电缆与处于终端登陆点终端绞磨机的牵引钢丝连接起来，启动所述终端绞磨机牵引出海底电缆，将海底电缆按设计路由沉放海底电缆。
30.优选的，所述调节模块主要用于：
31.借助电缆传送带将所述海底电缆输送至所述电缆施工船；
32.利用所述电缆施工船将海底电缆输送至施工目的地后直接进行展放；
33.将所述海底电缆拉入退扭架直至布缆机的海缆敷设速度与所述电缆施工船的当前转盘转速相匹配。
34.优选的，所述牵引登陆模块主要用于：
35.利用处于首端登陆点的首端绞磨机牵引所述海底电缆浮运登陆；
36.通过入水槽将所述海底电缆入海，在处于海水下的海底电缆上套设若干充气内胎进行助浮，每相邻两个充气内胎之间的距离相等；
37.在到达海中段时，沿预设铺设路径拖到埋设机进行海底电缆深埋敷设；
38.其中，所述首端登陆点处修建用于辅助所述海底电缆敷设的登陆栈桥。
39.优选的，还包括：保护沉放模块，所述保护沉放模块主要用于：：
40.将保护套套于深埋的海底电缆上；
41.当海底电缆在终端登陆点登陆完成后，逐个拆除所述海底电缆上的所套设的充气内胎，将海底电缆按设计路由沉放海底电缆。
42.优选的，还包括路由与扫海模块，所述路由与扫海模块主要用于：
43.利用设于所述最佳铺设路由的关键点处的敷设设备模拟敷设所述海底电缆；
44.利用扫海设备清除所述最佳铺设路由上的障碍物。
45.优选的，所述扫海设备包括：设于与海床接触的尾部横杆上的拖锚；
46.用于探测海底障碍物及海底电缆距地表厚度的剖面仪；
47.用于沿所述最佳铺设路由监测海底障碍物的无人潜水器。
48.与最接近的现有技术相比，本发明具有的有益效果如下：
49.本发明提供了一种海底电缆敷设施工方法和系统，包括：将海底电缆转移至电缆施工船上并将所述海底电缆拉入退扭架直至布缆机的海缆敷设速度与所述电缆施工船的当前转盘转速相匹配；利用处于首端登陆点的首端绞磨机牵引所述海底电缆浮运登陆，在到达海中段时电缆施工船进行海底电缆深埋敷设；借助活络转头将所述电缆施工船牵引出的海底电缆与处于终端登陆点终端绞磨机的牵引钢丝连接起来，启动所述终端绞磨机牵引出海底电缆。本发明提供了一种海底电缆敷设施工方法和系统，可实现深埋敷设海底电缆，施工方法较灵活，施工效率较高。
附图说明
50.图1为本发明提供的一种海底电缆敷设施工方法流程示意图；
51.图2为本发明提供的一种海底电缆敷设施工系统结构框图。
具体实施方式
52.下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。
53.实施例1：
54.本发明实施例公开了一种海底电缆敷设施工方法，如图1所示，包括：
55.步骤1：将海底电缆转移至电缆施工船上并将所述海底电缆拉入退扭架直至布缆机的海缆敷设速度与所述电缆施工船的当前转盘转速相匹配；
56.步骤2：利用处于首端登陆点的首端绞磨机牵引所述海底电缆浮运登陆，在到达海中段时电缆施工船进行海底电缆深埋敷设；
57.步骤3：借助活络转头将所述电缆施工船牵引出的海底电缆与处于终端登陆点终端绞磨机的牵引钢丝连接起来，启动所述终端绞磨机牵引出海底电缆。
58.步骤1具体实施如下：
59.将海底电缆转移至电缆施工船上，实现过缆作业；电缆施工船是可用于铺设和修理海底电缆，其上设有用于装载海底电缆的退扭架和用于敷设海底电缆的电缆盘，并配置退扭架、布缆机、门形起重机、水下埋设设备等专用设备，其结构及工作原理具体可参考现有技术。
60.过缆作业可以是整体吊装过缆作业，作业时，可先利用电缆施工船上的起吊机或浮吊将整盘海底电缆连同缆盘由运输船吊至电缆施工船的甲板上，再将电缆盘与甲板联结固定，并在甲板上搭设退扭架等设施。
61.当然，散装过缆作业还可以是散装过缆作业，作业时，可先借助电缆传送带将海底电缆输送至电缆施工船，再利用电缆施工船将海底电缆输送至施工目的地，达到施工目的地后电缆施工船直接进行展放，中间不需要再次转运，可有效避免损伤电缆。另需注意的是，可依据海底电缆的距离采用“八”字形盘绕或线盘盘绕等方法进行过缆作业，盘绕前需在电缆盘圈内预留长度为3m的海底电缆，过缆速度应控制在平均900m/h以内，并确保电缆盘绕方向应与海底电缆铠装的绕行方向一致。
62.将电缆施工船拉出的海底电缆直接拉入退扭架，直至布缆机的海缆敷设速度与电缆施工船的当前转盘转速相匹配，如此可实现平面退扭，自动化程度高，操作安全且高效，并能有效避免因退扭不均而造成海底电缆损伤。
63.步骤2具体实施如下：
64.2-1利用处于首端登陆点的首端绞磨机牵引海底电缆浮运登陆包括：在首端登陆点处修建用于辅助海底电缆敷设的登陆栈桥，用于缓冲海床与陆岸的不同地形差异。登陆栈桥多修建在海浅滩区域，采用堆石并浇筑混凝土而成，但需对登陆栈桥的进行防腐处理，确保登陆栈桥能长久可靠使用。
65.2-2利用处于首端登陆点的首端绞磨机牵引海底电缆浮运登陆：首端登陆点的海床深度较浅。但是，在首端登陆点前，高潮位时将电缆施工船以抛“八”字开锚的方式锚泊固定在首端登陆点附近，以减小登陆距离。此外，还可在首端登陆点的路由沿途设置专用滑车及转角滑车，以减少海底电缆登陆时的摩擦力。
66.2-3利用处于首端登陆点的首端绞磨机牵引海底电缆浮运登陆还包括：自退扭架拉出的海底电缆通过入水槽入海，在处于海水下的海底电缆上套设若干充气内胎进行助浮，每相邻两充气内胎之间的距离相等，具体可间隔2m。
67.在海中段电缆施工船沿预设铺设路径拖动埋设机进行海底电缆深埋敷设，该敷设方式可以是敷埋同步方式，可一次性敷设完成，施工效率高。
68.为确保海底电缆的铺设质量，海中段敷设可安排在小潮汐期间开展，避开台风、海啸等恶劣天气及海况。
69.敷埋方式优选移锚作业敷设，电缆施工船前后两端具体设有四个工作锚，通过抛锚船沿预设铺设路径方向不断抛射其工作锚，电缆施工船再由锚机收绞钢丝提供前进动力，使电缆施工船向前移动，并同时拖动埋设机进行电缆深埋敷设，如此可使海底电缆路由经过海底管线交越等错综复杂区域，适应性较佳。
70.但是，当海床环境较恶劣且地质较硬而无法进行深埋敷设时，可采用抛放敷设施工取代。
71.抛放敷设施工包括电缆施工船分别自第一着陆点和第二着陆点向海底敷设海底电缆，再在预设接合点处将分别自第一着陆点及第二着陆点延伸的两海底电缆接合起来。
72.步骤3具体实施如下：
73.借助活络转头将电缆施工船牵引出的海底电缆与处于终端登陆点终端绞磨机的牵引钢丝连接起来，启动终端绞磨机牵引出海底电缆，电缆施工船移动船位，避让出海底电缆登陆路由。
74.在终端登陆点登陆前，电缆施工船抛设“八”字锚以稳定船位，接着布缆机将海底电缆经入水槽送入海底，并同时在水下海底电缆上每隔2m设置充气内胎进行助浮。送出海
底电缆在海面上不断扩大的“ω”形状，需持续监控海底电缆的弯曲情况，防止海底电缆因弯度过小而损伤。当海底电缆在终端登陆点登陆完成后，当海底电缆牵引至滩涂处时，可人工解除充气内胎，使海底电缆搁置在预先设置在海底电缆登陆路由的滑车上方滚动或滑动，减少海底电缆牵引的阻力和减少海底电缆的磨损。当海底电缆浮漂在海面上时，可控制海底电缆进入设定的牵引路径，登陆完成并到达设定的路由位置后，再移除充气内胎，使海底电缆按设计路由沉放在海床上。
75.综上所述，本发明所提供的海底电缆敷设施工方法可实现深埋敷设海底电缆，施工方法较灵活，施工效率较高。
76.将海底电缆转移至电缆施工船上之后，还需在施工现场提前准确，步骤1之前还包括：
77.n1:依据勘查所获取的海底电缆的实际铺设路由设计出最佳铺设路由，其中，最佳铺设路由包括海缆登陆点、海上管线交越点、路由拐点、海况复杂区域的坐标等参数，以确保施工的准确性。
78.n2:利用设于最佳铺设路由的关键点处的敷设设备模拟敷设海底电缆，确保电缆施工船、电缆输送机、埋设设备、锚泊系统、卷扬机等敷设设备及监测装置正常。
79.n3:利用扫海设备清除最佳铺设路由上的障碍物。
80.其中，扫海设备包括拖锚、剖面仪及无人潜水器，船只上设有尾部横杆，尾部横杆始终保持与海床接触，尾部横杆上装有若干拖锚，可有效扫除电缆设计路由上可能存在的废弃渔网、抛弃物等障碍物。剖面仪装于调查船或拖拽体上，可利用声波在水中和水下沉积物内传播和反射的特性来探测海底障碍物，并根据探测的海床地质计数海底电缆距地表厚度。无人潜水器可装设于水下视频监控系统、声纳等设备，可沿路由轨迹在海床上行走，探查海底电缆路由障碍物，监控路由上的海底状况。
81.步骤3之后还包括：保护海底电缆，可将保护套套在海底电缆上，避免海底电缆受基岩区、潮流冲刷槽区等不良地质海底区域的破坏，利于延长海底电缆的使用寿命。具体地，在基岩区内，需海底电缆施工前先进行路由岩面勘察，去除孤石，整平基岩面，直接在岩面上开凿电缆沟，海底电缆套上海底电缆保护套管后放置槽沟内进行固定。在潮流冲刷槽区内，海底电缆在敷设前需确定潮流冲刷槽位置及距离，先用埋设装置开挖，深度不小于60cm，再把海底电缆套上保护套管后敷设至沟内。
82.实施例2：
83.基于同一发明构思，本技术还提供了一种海底电缆敷设施工系统，如图2所示，包括：调节模块、牵引登陆模块和牵引沉放模块；
84.所述调节模块用于，将海底电缆转移至电缆施工船上并将所述海底电缆拉入退扭架直至布缆机的海缆敷设速度与所述电缆施工船的当前转盘转速相匹配；
85.所述牵引登陆模块用于，利用处于首端登陆点的首端绞磨机牵引所述海底电缆浮运登陆，在到达海中段时电缆施工船进行海底电缆深埋敷设；
86.所述牵引沉放模块用于，借助活络转头将所述电缆施工船牵引出的海底电缆与处于终端登陆点终端绞磨机的牵引钢丝连接起来，启动所述终端绞磨机牵引出海底电缆，将海底电缆按设计路由沉放海底电缆。
87.其中，所述调节模块主要用于：
88.借助电缆传送带将所述海底电缆输送至所述电缆施工船；
89.利用所述电缆施工船将海底电缆输送至施工目的地后直接进行展放；
90.将所述海底电缆拉入退扭架直至布缆机的海缆敷设速度与所述电缆施工船的当前转盘转速相匹配。
91.其中，所述牵引登陆模块主要用于：
92.利用处于首端登陆点的首端绞磨机牵引所述海底电缆浮运登陆；
93.通过入水槽将所述海底电缆入海，在处于海水下的海底电缆上套设若干充气内胎进行助浮，每相邻两个充气内胎之间的距离相等；
94.在到达海中段时，沿预设铺设路径拖到埋设机进行海底电缆深埋敷设；
95.其中，所述首端登陆点处修建用于辅助所述海底电缆敷设的登陆栈桥。
96.其中，还包括：保护沉放模块，所述保护沉放模块主要用于：
97.将保护套套于深埋的海底电缆上；
98.当海底电缆在终端登陆点登陆完成后，逐个拆除所述海底电缆上的所套设的充气内胎，将海底电缆按设计路由沉放海底电缆。
99.其中，还包括路由与扫海模块，所述路由与扫海模块主要用于：利用设于所述最佳铺设路由的关键点处的敷设设备模拟敷设所述海底电缆；
100.利用扫海设备清除所述最佳铺设路由上的障碍物。
101.优选的，所述扫海设备包括：设于与海床接触的尾部横杆上的拖锚；
102.用于探测海底障碍物及海底电缆距地表厚度的剖面仪；
103.用于沿所述最佳铺设路由监测海底障碍物的无人潜水器。
104.本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
105.本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
106.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
107.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
108.最后应当说明的是:以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其保护范围的限制,尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:本领域技术人员阅读本发明后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。