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ROV对海工行业来说,不算新鲜事物,用来执行勘测、观察、作业任务。海上风电退役时,不同类型的ROV可以在项目的早期阶段进行海底观察和调查工作,同时,拆除一些水下结构时也能派上用场;退役工程完工后,也有必要使用ROV进行全面的海底环境评估。随着海上风电向更深更远的海域发展,ROV的使用率和使用范围会不断增加。
本文我们一起讨论下现有的各种类型的ROV、可用的工具在海上风场退役时的能够起的一些用途,特别是单桩基础,同时也分析一下现有装备的一些不足之处。
Blyth风电场退役时使用水力切割移除单桩
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对于水下机器人的类型,或分类,无需赘述,分别是观察级(Observation)、调查级(Inspect & Survey)、工作级(Work-Class)、AUV(自治型),或者还可以再加一种,走地型(Crawling)。
如今的大型作业级ROV可以操作大量的工具,基本都是为海上油气行业专门设计的。我们暂且不谈那些通用的工具,如快速卸扣,清理工具等,也忽略那些专用工具,飞头、阀门操作工具等,仅仅看退役这个过程,不难发现,最有可能用上的还是切割工具,金刚石线切割和水力切割。
线切割通常是在挑战环境中切割电缆的首选方法,因为以现有的ROV和工具配置完全可以胜任。对于单桩切割,现在的线割就有点力不从心了,一个是线切割在水平方向上切割时很容易堵塞,另外,石油平台导管架的单个腿柱粗细不过2-3米,而风电单桩要粗的多,对于切割工具而言,意味着要增加数倍体积和功率,不过体积和功率都可以解决,因为现在很多水下工具都可以使用独立液压系统,ROV只负责控制。
原则上,水刀是比较容易复制到海上风电领域的,因为它不挑厚度和直径,缺点就是慢。如果退役规范要求切割到泥面以下时,还要先清理走一定厚度的桩基周围的泥沙,这么看的话,就不如在桩筒内部使用水刀了。
现在有少量的海工平台退役使用了振动锤,也有一个风场退役使用振动锤拔桩的案例。貌似是比较方便的做法,但是对单桩这么做效率高,对多腿柱就无能为力了。
图 金刚石线割工具
图 水刀工具
图 塔筒内部水力切割
ROV的价值
海上风电的水深一般都小于50米,为了与潜水员竞争成本经济性,大多数ROV要具备更低的成本和更高的安全性,最好是能在更短的时间内完成潜水员可以完成的任务。观察级ROV可以部署在浅水区,体积更小,重量更轻,电力需求少,成本低廉,可以进行多种多样的定制化,帮助检查结构,以及高质量的成像,还可以执行过程监控。调查级ROV能够以3-5节左右的相对较高的速度覆盖广阔的区域,这意味着能够在短时间内绘制出桩基、防冲刷基础、电缆周围的海床图,并在拆除后监控该地点。经过多年的海底浸没,桩基基础会出现结构腐蚀和薄弱,通过调查级ROV深入检查的结果会影响移除单桩的方案制定。工作级机器人除了能够完成前面二类ROV的工作外,可以帮助进行更主动的作业,例如挖沟铺缆、引导切割工具和起重工具,以及一些重型ROV本身就配备了切割工具等等。此外,连接风场阵列的水下电缆等。
ROV设计的一个重要考量点是深水,对于安置在深水场所的海上风电来说,这是个明显的优势,但是对于只有单桩基础的风场来说,深水ROV略显多余。总体上说,风电上能用的到的是轻型作业任务,监视,疏浚,挖沟机器人,这些都是明确的应用。
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