一种电力脐带缆、DEH电力电缆或通用脐带缆（U”），包括用于传递大量电能的多个高功率电缆（7”）、以至少部分地位于高功率电缆（7”）周围和之间的坚硬细长的塑料元件形式的填充材料（2”、3”、4”），通过铺设和封闭操作将所述高功率电缆和填充材料整体聚集成螺旋束，以及显示了包封高功率电缆（7”）和填充材料（2”、3”、4”）的保护性护套（1）。高功率电缆（7”）以在电缆的纵向方向上间隔地设置有摩擦装置（F），所述摩擦装置与填充材料（2”、3”、4”）共同作用以相互摩擦接合并且相互之间进行负载转移。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】硫化的电カ脐带缆本专利技术涉及电カ脐带缆(umbilical)、DEH电カ电缆或通用脐带缆，包括多个高功率电缆，其用于传递大量电能；填充材料，其以至少部分地位于高功率电缆周围和之间的刚性细长形的塑料元件的形式，并且其通过铺设和封闭操作而共同地聚集成在螺旋束中；以及保护性护套，其包封高功率电缆和填充材料。因此本专利技术可以被使用在至少三种主要类型的脐带缆/电カ电缆上；主要被使用在所称的电カ脐带缆上，其性质在WO 2005/124213中有所描述；被使用在EffiH电缆(直接电加热)上，其类型在PCT/N02010/000395中有所描述；以及被使用在更多的传统脐带缆上，其性质在WO 2005/124095中有所描述。随着石油和天然气エ业寻找与日益增长的全球石油需求保持同步的方法，海底开发正进入日益増加的水深并且操作者将海底增压技术视为最有效地使用他们的蓄水池的ー种手段。配电脐带缆，其需要用来给海底增压泵供电，由于更深的水使得其将受到更极端 的张カ负载的挑战。限制在脐带缆上的张カ的传统方法是通过添加钢铁护甲来増加轴向刚性。但是对于非常深的水下应用而言，现在变得明显的是，钢铁作为护甲材料将不能有效地起到减小脐带缆的张カ的作用。如果从顶点悬挂的结构部件垂直吊挂并且仅接触其重力载荷，则接近悬挂点的张カ与自由悬挂的长度和密度成比例，但关于其刚性则成反比。因此，当水深增加时，很明显用于增强刚性的材料将失去效力。在某一水深处，所添加的来自钢铁护甲的重量増加了张カ而不是减小张力。使用钢铁作为护甲材料通常从2000-2500米的水深处开始出现问题。这已经使得该エ业寻求轻质材料但仍是用于脐带缆刚性增强的坚硬材料。作为多年开发和测试的结果，本申请人已经开发并且取得了一种碳纤维杆加固脐带缆系统的专利权。碳纤维杆与脐带缆中的其他元件一起捆绑到脐带缆中，具有与钢铁相比大约相同的刚性，但仅有钢铁密度的五分之一。这种改变已经消除了关于重力负载引起的张カ和应カ方面的、所有实际的水深限制。对于高的和中等的电压电功率脐带缆而言，张カ的控制特别重要。高功率电缆典型的安全的长期张力限制处于O. 15%的范围内，并且使用碳纤维杆系统可容易地为动态高功率电缆实现该范围。已经在近期的项目中证明了碳纤维杆系统在3000米的水深处的效率。本申请人的脐带缆设计基于以沿着脐带缆长度的渐进式螺旋方式来捆绑内部元件。在一些情况下，并且如果有必要作为电气方面的要求，第二层以相反的螺旋旋转被捆绑在内束上。在这种情况下，脐带缆将具有螺旋核心和沿着长度彼此逆向旋转的螺旋层。螺旋相对于脐带缆的中心线的角度仅在I度至3度之间的范围内。这种渐进式螺旋提供多种优势，如低旋转カ和大容量，以承受脐带缆的轴向压缩カ。脐带缆的内部被保持在适当的位置处并且由刚性的塑料间隔物分开，所述刚性的塑料间隔物也被称为填充材料，其沿着脐带缆的长度延伸。这些间隔物是呈某种形状的，以致于当被捆绑在一起时它们形成让管或管道和电缆穿过的内部纵向空间或空腔。每一空间被精确地确定尺寸以适合其将要容纳的内部元件比如管或电缆，所述每一空间具有大约Imm的周围间隙。这样为在处理期间在脐带缆内自由移动创造了条件，并且允许要被卷绕和旋转的脐带缆满足内部元件柔性的相应弯曲限制。塑料间隔物、填充材料的使用还当脐带缆遭受高紧缩压カ时提供在脐带缆的横截面上的力的分配方面的益处。由于有助于防止履带握压(caterpillar grip pressure)造成脐带缆内部损坏，所以这种益处特别有利于深水安装。由于组件之间的低摩擦，使得申请人的、具有以沿着脐带缆的长度的渐进式螺旋的捆绑元件的脐带缆的另一重要特征是被提高的疲劳寿命(fatigue l ife)。通常来说，申请人的脐带缆足够坚硬并且不需要沿着其长度的额外加硬材料。但是在ー些情况下，特别在非常深的水中和高功率电缆的情况下，脐带缆需要被加强以便限制在捆绑元件上过度的张カ和应力。仅在包封捆绑元件的外部护套以下使用钢铁护甲出于以下两个原因是不适合的a)护甲的重量与水深成比例并且因此张カ増大与水深成比例，以及b)护甲的压缩的螺旋编织导致刚性的损失。因此在这种情况下，申请人的脐带缆使用碳纤维杆来加強。这些杆以与内部元件如管和电缆相同的方式被捆绑到脐带缆中。与钢铁(其相对密度是水的相对密度的7. 85倍)相比，碳纤维的相对密度是水的相对密度的I. 6倍，并且因此碳纤维杆有助于实现其完整刚性而不存在由于钢铁护甲的使用所导致的増加重量的负面影响。通过使用这种技术，脐带缆可以与任何水深“协调”并且沿其长度保持所需的刚性。设计用于深水应用的安全且可靠的高功率动态脐带缆的主要挑战之ー是控制在电缆的铜芯中的受カ和张力。铜的材料属性使得难以预测在铜芯中当材料蠕变和温度效应结合，即膨胀和收缩时，随着时间改变的力，使得疲劳寿命的评估非常不确定。为了最小化在动态弯曲区域中的电缆的疲劳，申请人已经发展一种让电力电缆在动态弯曲区中“自由浮动”的概念，因此避免了在该区中的电缆上的任何不受控制的负载。脐带缆束的其他负载承载元件是钢管(若有的话)并且碳纤维杆被固定在顶部悬挂，但是电缆延伸穿过该悬挂而没有任何限制并且因此自由地膨胀和收缩。代替上部电缆终端，电缆被悬挂在依据本专利技术的、具有“软夹钳系统”的脐带缆的内部。在一个实施方式中，“软夹钳系统”基本上是被应用在电缆的外部超过大约十米的长度的硫化的橡胶护套，其増加了外直径并且提供相对脐带缆中的电缆导管的内部的摩擦，而没有在表面之间产生“硬点(hard point)”。这种“软夹钳”位于弯曲加强筋(bend stiffener)以下大约15至20米处,并且成为电カ电缆的悬挂点。从该点起并且向上穿过动态弯曲区域，电缆自由地膨胀，并且仅暴露于弯曲，并且因此在电缆上的カ变得高度可预测。在一个实施方式中，在下降到悬挂点以下时，电カ电缆在以大约50米为间隔的、有超过大约两米的特殊模式的摩擦点处固定，以抵消铜芯的任何长期的蠕变/变形。“软夹钳系统”保护电缆在动态部分中免于张カ硬化和疲劳失效。通常地，如以上所指出的，就深水、实质性跨度或当电缆承受高负载时的不同情况来说，电缆的強度是ー项重要问题。不是很容易检测的现象同样发生。由于在操作期间在电缆中产生温度和铜的长期蠕变，所以动态的电カ脐带缆是在电カ传导电缆将不能有助于任何轴向刚性而是仅通过其重量的基础上来设计的。稍后将在本说明书中进ー步描述这ー点。依据本专利技术，提供了引言部分所述类型的脐带缆/电カ脐带缆，其不同之处在干，以在电缆的纵向方向上，间隔地为高功率电缆设置有摩擦装置，这些摩擦装置与填充材料共同作用以相互摩擦接合并且相互之间进行负载和重量的转移，同时由于在高功率电缆的导体内的温度交替改变期间让每条高功率电缆能够膨胀和收缩，在所述硫化点之间，高功率电缆在填充材料内的纵向空腔中自由地延伸。以这种方式，摩擦装置将为填充材料内的电カ电缆提供悬挂点。除了环境温度之外，由于导体电阻还与电压、功率和能量转换相呼应而改变，使得将出现转变温度。因此，本专利技术的原理是使用高摩擦系统，即在沿着脐带缆的点式分布的或在ー些区域中的“软夹鉗”，将每个高功率电缆“锁定”至填充材料。摩擦点，其可以被理解为用于沿着脐带缆的高功率电缆的离散的内部悬挂点，具有一定本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.11.27 NO 200934371.一种电力脐带缆、DHl电力电缆或通用脐带缆(U)，包括用于传递大量电能的多个高功率电缆(7)、以至少部分地位于所述高功率电缆(7)周围和之间的坚硬细长的塑料元件形式的填充材料(2、3、4)，以及包括包封所述高功率电缆(7)和所述填充材料(2、3、4)的保护性护套(1)，且所述高功率电缆和所述填充材料通过铺设和封闭操作被整体聚集成螺旋束，其特征在于，所述高功率电缆(7)在所述电缆的纵向方向上间隔地设置有摩擦装置(F)，所述摩擦装置与所述填充材料(2、3、4)共同作用以相互摩擦接合并且相互之间进行负载和重量的转移，同时所述高功率电缆(7)在所述硫化地点之间在所述填充材料(2、3、4)内的纵向空腔中自由地延伸，用于在所述高功率电缆的导体内的温度交替改变期间让每条高功率电缆(7)能够膨胀和收缩。2.如权利要求I所述的电力脐带缆、DHl电力电缆或通用脐带缆(U)，其特征在于，所述摩擦装置(F)是以硫化的形式，可选地是以弹性胶的形式。3.如权利要求I或2所述的电力脐带缆、DHl电力电缆或通用脐带缆(U)，其特征在于，使用硫化胶带发生所述硫化，所述硫化胶带被在专用地点处盘绕在所述高功率电缆(7)的周围。4.如权利要求1、2或3所述的电力脐带缆、DHl电力电缆或通用脐带缆(U)，其特征在于，所述高功率电缆(7)和所述填充材料(2、3、4)是SZ铺设方式的，即在所述电力脐带缆的纵向延伸的整体或一部分上，通过定期地转变方向来进行交替地铺设和封闭，与之结合，SZ铺设方式的所述束通过所述保护性护套(I)被实质上旋转牢固地保持，可选地被以螺旋形式铺设。5.如权利要求1、2、3或4所述的电力脐带缆、...
【专利技术属性】
技术研发人员：艾瑞尔德·费根周，
申请(专利权)人：阿克海底公司，
类型：发明
国别省市：
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