Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Система защиты кабеля ( CPS ) защищает подводные силовые кабели от различных факторов, отрицательно влияющих на срок службы кабеля, обычно используется при входе в морские сооружения . При прокладке подводного силового кабеля существует область, в которой кабель может подвергаться повышенным динамическим нагрузкам, которые не обязательно рассчитаны на то, чтобы выдержать срок службы установки.

Системы защиты кабеля используются для снижения спецификации и, следовательно, стоимости подводного силового кабеля за счет устранения необходимости включать дополнительную броню кабеля. Полученные кабели можно производить дешевле, при этом обеспечивая требуемый срок службы более 20 лет.

Разработчики морских ветряных электростанций, в частности, приняли использование систем защиты кабелей из-за динамической области, в которой кабель выходит с морского дна и входит в монопилу / J- образную трубу. Частично это происходит из-за возможности локального размыва возле конструкции.

CPS обычно состоит из трех частей: интерфейса централизатора или монополя, системы защиты для динамической области и системы защиты для статической области.

Установка J-образных труб для морских возобновляемых моноблоков рассматривалась как дорогостоящий подход, а система защиты кабеля «защелкивающегося» типа, проникающая через внешнюю стенку монополя через специально спроектированную угловую апертуру, позволяет упростить конструкцию монополя, и устраняет необходимость в дополнительных работах по забивке свай, обычно с привлечением водолазов. Этот подход становится отраслевым стандартом при проектировании монопольных конструкций, помогая разработчикам снизить затраты на строительство.

История [ править ]

Шарнирно-сочлененная полутруба Защитные системы для кабелей традиционно использовались для защиты кабелей на берегах высадки и в других местах, где можно было предвидеть повреждение кабеля, а захоронение было непрактичным. Патенты на различные варианты защиты кабеля для шарнирных труб появились в 1929 году. Система была описана как броневой экран кабеля.

"адаптирован для защиты кабеля от повреждений и износа, вызванных трением о камни, контактом с кораблями, якорями или другими объектами, и имеет своей целью обеспечить практичный гибкий броневой экран этого класса, который можно легко прикрепить к кабелю в любом месте. точки по ее длине ". [1]

С самого начала системы защиты кабелей были простыми, эффективными и легкими в сборке. Системы состояли из серии полукорпусов, которые имели выпуклый фланец на одном конце и более крупный фланец с муфтой на другом, что позволяло секциям образовывать гибкое универсальное соединение между собой. Из-за предполагаемого использования тяжелых литых или кованых металлов они также имели дополнительное преимущество, заключающееся в увеличении веса устанавливаемого кабеля, что уменьшало перемещение по морскому дну.

За прошедшие годы произошли инновации, улучшившие шарнирные соединения с современными шарнирными трубами, которые больше похожи на шарниры , и некоторые производители поставляют шарнирные трубы «без болтов», тем самым экономя время сборки. [2] [3] [4]

Изменения произошли и в металлургии , что привело к тому, что большая часть сочлененных труб с половинной оболочкой теперь изготавливается из высокопрочного чугуна из-за его улучшенных характеристик прочности и эластичности. [5]

Сегодня эти сочлененные трубы также используются из-за их свойств ограничения изгиба, что позволяет использовать их в качестве ограничителей изгиба для защищенного кабеля.

Соображения по дизайну [ править ]

Системы защиты кабелей в основном предназначены для защиты системы от повреждений в течение всего срока службы кабеля, вызванных усталостью , чрезмерным изгибом кабеля, и для обеспечения защиты кабеля до тех пор, пока он не достигнет места захоронения.

Дизайн жизни [ править ]

Система защиты кабеля будет спроектирована для обеспечения защиты в течение определенного срока службы, «расчетного срока службы» системы, который может варьироваться в зависимости от встречающихся условий.

Изгиб кабеля [ править ]

Чрезмерный изгиб кабеля происходит, когда кабель изгибается с радиусом меньше минимального радиуса изгиба, установленного производителем. Хотя сначала кабель может выдержать перегиб, это может привести к последующей усталости кабеля, что в конечном итоге приведет к его выходу из строя. Выбранный CPS должен поддерживать радиус, превышающий указанный минимальный радиус изгиба.

Усталость CPS / кабеля в [ править ]

Системы защиты подводных кабелей могут подвергаться износу из-за движения и общим изменениям в составе из-за пребывания под водой в течение длительного периода времени, таким как коррозия или изменения в составах на основе полимеров . Следует учитывать индуцированное воздействие на СУЗ из-за динамических элементов окружающей среды. Простые изменения, такие как изменения температуры, течения или соленостиможет привести к изменению способности CPS обеспечивать защиту на весь срок службы кабеля. Желательно тщательно оценить потенциальные эффекты движения CPS, связанные с динамическими способностями кабеля. CPS может выдерживать самые худшие условия за 100-летний период, но выдержит ли кабель внутри CPS эти перемещения. В некоторых случаях, таких как береговые концы волоконно-оптических кабелей, где присутствуют выходы скальных пород, динамические воздействия можно уменьшить, закрепив сочлененную трубу на скале морского дна, тем самым уменьшив степень оставшегося движения.

Некоторые производители выполнили независимые эмпирические испытания, чтобы смоделировать 25-летний жизненный цикл динамических сил, применимых к их продуктам, чтобы предоставить клиентам повышенную уверенность в живучести системы. [3]

Другая причина выхода из строя подводных силовых кабелей вызвана перегревом, который может произойти, если кабель находится внутри CPS без адекватной способности рассеивать тепло, выделяемое кабелем. Это приводит к преждевременному истощению изоляции кабеля, что требует замены кабеля.

Инциденты с подводным кабелем составляют около 77% от общей стоимости потерь ветряных электростанций в мире. С 2007 года этот процент, который колеблется от 70% до 80%, ежегодно регистрируется статистически. [3]

Устойчивость морского дна [ править ]

Устойчивость морского дна - важный фактор, связанный с системами защиты кабелей. Если система защиты кабеля будет слишком плавучей , вероятность того, что она останется в контакте с морским дном, будет меньше, поэтому для СУЗ с большей вероятностью потребуются дополнительные меры по восстановлению устойчивости, такие как установка бетонных матрасов, мешков с камнями или отсыпка камней.

Сила подвески [ править ]

Когда CPS устанавливается для сопряжения с моноблочной конструкцией, вероятно, в некоторой степени будет проводиться размыв морского дна. Если очистка станет чрезмерной, система CPS может быть подвешена в промывной яме и должна быть способна выдерживать собственный вес и вес кабеля внутри. Неспособность выдержать этот сценарий нагрузки приведет к отказу CPS, что, в свою очередь, позволит силам воздействовать на кабель внутри, что в конечном итоге приведет к повреждению кабеля.

Установка [ править ]

В частности, на рынке возобновляемых источников энергии предпочтительнее установка CPS без использования дайвера, поскольку это снижает затраты разработчиков и устраняет риск для жизни людей из-за погружений в опасной зоне.

Удаление / повторная установка [ править ]

Последним соображением для CPS является удаление кабеля в случае отказа. Некоторые конструкции требуют вмешательства дайвера для восстановления кабеля с помощью CPS. Следует также уделить должное внимание удалению CPS в случае отказа самой CPS. Затраты, связанные с заменой СУЗ в течение срока эксплуатации морской ветряной электростанции, не являются незначительными, поскольку кабель, скорее всего, потребует ремонта / замены как часть процесса.

Ограничители изгиба [ править ]

Внешнее видео
значок видео Пример этих полимерных ограничителей изгиба
значок видео Один поставщик с металлическими половинками для статической зоны и ограничителем изгиба на полимерной основе
значок видео Другой пример полимерно-металлической системы

Были разработаны различные инновационные системы, обеспечивающие ограничение изгиба, в том числе шарнирные трубы из ковкого чугуна и системы позвонков на полимерной или металлической основе. Ограничители изгиба позвонков доступны как в металлической, так и в полимерной форме. Некоторые системы защиты кабеля включают систему позвонков на полимерной основе, которая ограничивает радиус изгиба максимум до нескольких градусов на сегмент. Эти системы легче (в воде), чем их металлические эквиваленты, и часто более дороги в производстве, но их долговечность в предлагаемом применении необходимо тщательно оценивать. Из-за использования полимеров эти системы имеют тенденцию иметь больший диаметр, чем их металлические аналоги, что дает большую площадь поверхности для сил сопротивления, вызванных токами.

Ребра жесткости изгиба [ править ]

Основная статья: Ребро жесткости изгиба

Элементы жесткости на изгиб представляют собой полимерные формованные изделия конической формы, предназначенные для добавления локальной жесткости содержащемуся внутри продукту, ограничивая изгибающие напряжения и кривизну до приемлемых уровней. Ребра жесткости на изгиб обычно подходят для воды на глубине 35 метров или меньше, и их пригодность в значительной степени зависит от течений и состояния морского дна на площадке. При выборе ребер жесткости необходимо проявлять особую осторожность, особенно в отношении срока службы системы, поскольку они сами могут стать изношенными / хрупкими. Поскольку жесткость этих продуктов зависит от природы используемого пластика, следует тщательно рассматривать тщательные испытания и контроль качества пластмасс как дефекты, возникающие при производстве, обработке, механической обработке и формовании материалов. [3]

Другие системы [ править ]

Были разработаны различные другие системы на основе полимеров, которые обеспечивают гибкую «трубку», которую можно прикрепить к конструкции до прокладки кабеля, хотя они являются относительно новыми для отрасли и некоторыми считаются недоказанными.

Применимые стандарты [ править ]

Несмотря на отсутствие конкретных стандартов для систем защиты кабелей, подводные силовые кабели DNVGL-RP-0360 на мелководье включают раздел о защите кабеля на стыке с конструкцией (раздел 4.7).

Ссылки [ править ]

  1. ^ O, Hoeftmann Александр (изобретатель) (8 сентября 1931). «Экран кабеля - US1822624 A» . Патенты Google . Проверено 15 марта 2017 .
  2. ^ "Вос Продект" . www.vos-prodect.com . Проверено 15 марта 2017 .
  3. ^ a b c d "CPNL Engineering | решения по защите кабеля" . CPNL Engineering | решения для защиты кабеля . Проверено 15 марта 2017 .
  4. ^ "Труба Protectorshell сочлененная / раздельная" . www.protectorshell.com . Проверено 15 марта 2017 .
  5. ^ «Данные из ковкого чугуна - Раздел 3 - Часть 1» . www.ductile.org . Проверено 15 марта 2017 .