一种海上风电海缆出J型管保护装置的制作方法

本发明涉及一种海上风电场海缆出J型管保护装置，尤其涉及近海海上风电场海缆出J型管保护装置。

背景技术：

随着海上风电场的大规模建设，海底电缆作为电能的传输媒介，其安全可靠性至关重要。在海上风电场中，海缆一般通过固定在风机桩基上的J型管上到风机底座平台，为便于海缆施工穿过J型管，J型管的内径一般是海缆外径的2-2.5倍，而且海缆从J型管尾部出来到与海床接触过渡段处于弧形悬空状态，特别在近海海上风电场，由于洋流、涌、浪较为剧烈，基桩四周易形成冲刷塌陷区，且在洋流冲刷作用下塌陷区越来越大，从而导致海缆悬空段越来越长，易发生海缆过度弯曲，一旦海缆弯曲半径小于其安全工作半径，使用性能将受到影响，同时海缆在长期的洋流作用下，会不断反复摆动，容易发生疲劳损伤，由于J型管内径远大于海缆外径，海缆与J型管也会不断碰擦，也会导致海缆外保护层磨损，最终破坏海缆使用性能。

针对上述问题，目前通常采用的方法有采用抛石或者抛投混泥土包的范式来填埋基桩附件的冲刷塌陷区，但是这些方法施工难度较大，且在洋流长时间冲刷作用下，石料或者混泥土包同样会被冲走，因此需要隔一段时间进行重新填埋加固，因此总体成本较高。还有一种方法是在J管后加一段球墨铸铁保护管进行加固，这种方法对海缆的过弯有一定的保护效果，但是没有考虑到海缆在J型管内的限位，缆仍然能够在J型管内任意摆动，会与J型管碰擦，同时球磨铸铁保护管材料为铸铁，在海水中非常容易腐蚀，一旦发生腐蚀破坏，就起不到保护作用，反而由于其重量大，增加海缆负重，更容易导致悬空段过弯。

技术实现要素：

发明目的：本发明针对目前出J管口海缆的保护措施 ，存在施工难度大，成本高，同时没有有效防止海缆摆动，仍然存在安全风险，长期可靠性低等问题，因此提出了一种新的保护装置，本保护装置有效防止海缆摆动，保护悬空段海缆，防止其过度弯曲，同时对海缆进行埋设，提高海缆整体稳定性，防止海缆随洋流摆动，避免磨损和外物冲击及锚害。

技术方案：本发明所述的一种海上风电海缆出J型管保护装置，在J型管尾部海缆上安装有中心定位保护装置，所述中心定位保护装置抱紧海缆，并且卡于J型管内，且使海缆处于J型管中心位置，所述定位保护装置尾部还连接有弯曲保护装置，所述弯曲保护装置采用关节咬合结构，且通过增加关节数量组成链状，所述弯曲保护装置中心设有通孔，用来穿引海缆。

进一步的，所述中心定位保护装置包括导向锥，锥形圈，定位轴以及连接轴，所述导向锥由对称两部分组成，头部为锥形结构，端面设置环向螺栓孔；所述锥形圈由对称两部分组成，外侧面为锥形结构，端面设置环向通孔；所述定位轴由对称两部分组成，两端设置连接法兰A，外表面设置加强筋，两侧边缘设置侧板，所述侧板上设置螺栓孔，通过螺栓孔利用螺栓连接定位轴对称两部分，并通过螺栓连接导向锥、锥形圈和定位轴；所述连接轴由对称两部分组成，头部设置有连接法兰B，所述连接法兰B与定位轴和锥形圈通过螺栓连接，所述连接轴尾部设置有安装凸起，两侧边缘设置连接侧板，所述连接侧板上设置有螺栓孔，通过螺栓连接连接轴对称两部分。

进一步的，所述定位轴和连接轴对称两部分间设置有安装间隙。

进一步的，所述锥形圈分别设置在定位轴的一侧或两侧，且采用弹性材料制成。

进一步的，所述弯曲保护装置包括至少两节弯曲限制器模块相互咬合组成的链状结构，每节弯曲限制器模块由两块对称结构单元通过螺栓锁紧连接，并通过定位销定位，所述对称结构单元包括依次连接的头部、颈部和尾部三部分，所述头部设置为凸环结构，所述尾部内侧设置为凹槽结构，所述凸环结构与所述凹槽结构相互咬合连接，所述对称结构单元的中心设有供海缆穿过的通孔，所述对称结构单元的侧面对称位置设置有螺栓孔，侧面靠边缘位置对称设置定位销孔。

进一步的，所述限制器模块的壳体采用发泡高分子材料制造而成，且外层还喷涂有聚脲涂层。

进一步的，所述通孔的直径稍大于海缆的直径。

进一步的，所述弯曲保护装置从中心定位保护装置一直过渡到基桩四周塌陷区的后方，且对弯曲保护装置的尾部处海缆进行挖沟埋设。

有益效果：本发明专利有效解决了海缆出J管后保护，能够限制海缆在J管内摆动，防止悬空段海缆过度弯曲，避免洋流冲刷磨损和外物冲击及锚害，所有安装都在施工船上完成，安装简单，施工方面，安装到位后，不需要后期维护，大大降低了施工成本和后期维护成本，同时所有材料都采用耐海水腐蚀材料，大大提高了此方法的安全可靠性和长期有效性。

附图说明

图1为本发明的保护装置整体结构示意图；

图2为本发明的中心定位保护装置立体结构示意图；

图3为图2的主视图；

图4为本发明的弯曲保护装置中的弯曲限制器模块整体结构示意图；

图5为本发明的弯曲保护装置中的对称结构单元结构示意图；

图6为本发明的弯曲保护装置形成的链状结构示意图。

具体实施方式

如图1所示的一种海上风电海缆出J型管保护装置，通过在J型管4尾部段海缆5上安装一种中心定位保护装置1，该中心定位保护装置1抱紧海缆5，并且卡于J型管4内，能够使海缆5处于J型管4中心位置，防止海缆5在J型管4内摆动和碰擦，J管中心定位保护装置1尾部连接一种弯曲保护装置2，该弯曲保护装置2为关节咬合结构，可以通过增加关节数量，组成链状，弯曲保护装置2中心为通孔，用来穿引海缆5，链状的弯曲保护装置2设计有一定的弯曲半径，在使用过程中，其弯曲半径不小于海缆4的安全工作半径，确保海缆4不会发生过度弯曲。

弯曲保护装置2从J管中心定位保护装置1一直过渡到基桩7四周塌陷区6后方，对悬空段海缆5进行有效的弯曲保护，弯曲保护装置2采用耐腐蚀、非金属材料，密度接近海水密封，在海水里面对海缆5几乎没有附加负载。为进一步增加海缆5的稳定性，对弯曲保护装置2的尾部3处海缆进行挖沟埋设，使没有弯曲保护装置2保护的海缆5不受洋流冲刷影响，同时也能够有效防止外物冲击和锚害。

具体的，如图2和图3所示的中心定位保护装置结构示意图。所述的中心定位保护装置1包括导向锥11，锥形圈12，定位轴13以及连接轴14，所述导向锥11由对称两部分组成，头部为锥形结构，端面设置环向螺栓孔17；所述锥形圈12由对称两部分组成，外侧面为锥形结构，端面设置环向通孔；所述定位轴13由对称两部分组成，两端设置连接法兰A 18，外表面设置加强筋19，两侧边缘设置侧板110，所述侧板110上设置螺栓孔111，通过螺栓孔111利用螺栓连接定位轴13对称两部分，并通过螺栓连接导向锥11、锥形圈12和定位轴13；所述连接轴14由对称两部分组成，头部设置有连接法兰B 112，所述连接法兰B 112与定位轴13和锥形圈12通过螺栓连接，所述连接轴14尾部设置有安装凸起113，两侧边缘设置连接侧板114，所述连接侧板114上设置有螺栓孔115，通过螺栓连接连接轴14对称两部分。

所述定位轴13和连接轴14对称两部分间设置有安装间隙。

所述锥形圈12分别设置在定位轴13的一侧或两侧，且采用弹性材料制成。

本中心定位保护装置能够把护管下端口段电缆限制在护管中心位置，能够有效控制海缆在护管内摆动，防止与刚性护管产生碰撞，避免海缆在洋流的长期作用下发生疲劳破损，同时该装置结构简单、安装方便，可靠性高，使用年限长。本装置采用哈弗式对称结构便于安装，导向锥头部锥形设计，便于穿入护管；锥形圈外侧锥形设置，便于穿入护管，同时采用弹性材料，且与护管过盈转配，与护管之间形成弹性缓冲层；阳极保护块能够降低海缆中心定位保护装置本体腐蚀，提高使用寿命；本海缆中心定位保护装置能够抱紧海缆，同时卡于护管，实现电缆在护管内的中心定位，能够避免海缆在护管内随意摆动和与护管碰撞造成的疲劳破损，提高海缆在使用过程中的安全可靠性，同时结构简单，安装方便，无需潜水员水下操作。

如图4到图6所示的弯曲保护装置结构示意图。所述的弯曲保护装置2包括至少两节弯曲限制器模块21相互咬合组成的链状结构，每节弯曲限制器模块21由两块对称结构单元22通过螺栓23锁紧连接，并通过定位销24定位，所述对称结构单元22包括依次连接的头部25、颈部26和尾部27三部分，所述头部25设置为凸环结构28，所述尾部27内侧设置为凹槽结构29，所述凸环结构28与所述凹槽结构29相互咬合连接，所述对称结构单元22的中心设有供海缆穿过的通孔210，所述对称结构单元22的侧面211对称位置设置有螺栓孔212，侧面211靠边缘位置对称设置定位销孔213。

所述限制器模块21的壳体采用发泡高分子材料制造而成，且外层还喷涂有聚脲涂层。

所述通孔210的直径稍大于海缆5的直径。

本弯曲保护装置具体安装过程如下：首先把定位销24安装到对称结构单元22上定位销孔213中，再把一对对称结构单元22卡在电缆上，电缆至于中心通孔210中，利用螺栓23锁紧对称结构单元22。一节弯曲限制器模块21安装完成，再安装下额一节弯曲限制器模块21，下一节弯曲限制器模块21的对称结构单元22尾部的凹槽结构29，卡住上一节弯曲限制器模块21的对称结构单元22头部25的凸环结构28上，同样安装定位销24和螺栓23，完成第二节弯曲限制器模块21安装，下面的弯曲限制器模块依次按照相同方法安装。

本保护装置具体的施工方法如下：计算好海缆5在J型管4内的长度L1和平台上需要接线预留的长度L2，在距离海缆5端头L1+L2距离位置安装中心定位保护装置1，再逐节安装弯曲保护装置2。下一步对海缆5端头进行密封处理，再在端头安装牵引网套，上述安装步骤都在施工船上完成，下面通过牵引网套，把海缆5牵引至J型管4，并上风机平台，J管中心定位装置1会沿着J型4管尾部喇叭口进入J型管内，当J管中心定位装置1完成进入J型管4后，停止拖拽海缆5，即J管中心定位装置4安装到位，接下来对弯曲保护装置2后面海缆5进行冲沟埋设。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。