海島復雜環境下全工況凈化艙模塊化研究和設計

侯松生　謝仕挺　李靈兵

摘要：海洋占全球陸地70%以上，海洋資源十分豐富，按使用價值劃分，可分為海洋經濟、海洋交通、海洋安全、海洋科學研究等。由于《聯合國海洋法公約》中島嶼、礁石等的特殊位置，涉及到的有關權利和利益巨大，如領土、領海、毗連區、專屬經濟區等。我國的管轄水域面積約為3百萬平方公里，島嶼、礁石等，是我國領土上的重要組成部分。電纜是我國電力的重要載體，它的主要功能是把電力輸送到各用戶，這對我國人民的生活和生產起到了至關重要的作用。因此，在海島復雜環境下，開展全工況下的模塊化設計與設計，對確保設備的安裝質量與安全，保障人員的生命安全具有重要意義。

關鍵詞：海島復雜環境;全工況凈化艙;模塊化

0.引言

島礁及周邊復合環境涉及到海洋、物理化學、地理、地質、氣象、水文等多個學科，是多學科的交叉領域。除海島礁石和海洋環境因素外，岸灘和礁石的淹沒和暴露、干濕狀態和侵蝕均受海水動力學的作用而發生動態變化。為此，必須對海島復雜環境下全工況凈化艙進行模塊化的研究與設計，為高壓電纜附件安裝現場提供集成的智能環境監控與處理系統，以實現快速組裝，提高工作效率;結構輕便精簡、安全可靠，進一步降低成本。

1.項目背景

高壓電纜的安裝方法對現場條件的要求很高，在海島條件復雜的條件下，工作區域的平坦度和實際的氣候條件是很難掌握的，常規的集裝箱操作方法不適合于高電壓電纜的復雜線路，而且還需要使用大型的汽車和起重機，增加了高壓電纜的安裝難度，也不能滿足現場使用的要求。由于電纜的安裝和試驗往往是在惡劣的環境下進行的，而現在的國家和企業對施工環境的管理還很缺乏，所以我們要加強對施工環境的重視，就需要進行合理的調整和加固，以保證電纜施工的安全、穩定。

2.海島復雜環境下全工況凈化艙模塊化研究

2.1系統簡介

全工況智能化柔性施工凈化房具備多種潔凈等級及空間搭配，其可以根據使用需求設計制作。凈化房可在一般潔凈等級的區域中做出局部的高潔凈度的區域，以此降低成本。此外，凈化房還是一種可提供局部高潔凈環境的空氣凈化設備。現有技術中，一般的凈化房體的搭建材料重且安裝麻煩，材料之間的安裝連接需要焊接或者諸多螺絲鉚釘等輔助，不僅安裝耗時，成本非常高。包括：快裝凈化房框體，快裝凈化房框體由直徑尺寸相同的管體經搭接而成，模塊化凈化艙的設計基于按最小尺寸單元以及快速安裝的原則。全工況智能化柔性施工凈化房由可快速拆裝的模塊化框架結構工作間、空調系統、通風系統、照明系統構成，是專門為電纜接頭施工開發研制的集多功能為一體的新型成套設備。

2.2功能設計

（1）對全工況智能凈化艙進行模塊化的結構設計：實現凈化艙的模塊化結構裝配，運輸安裝拆卸快捷操作;

（2）對凈化艙的環境一體化實時監控設計：實現凈化艙環境的一體化實時監控研究，包括濕度、溫度、氧氣、灰塵、有毒氣體、視頻監控;3）對凈化艙的環境一體化處理系統進行設計：實現濕度、溫度、灰塵及有毒氣體的智能一體化凈化功能;

（3）實現凈化艙的防火功能：施工過程中需要用到動火;5）實現凈化艙防風功能：由于海島環境的特殊需要做到防7-8 級風要求。

2.3模塊化凈化艙功能特點

（1）工作間作為施工人員及設備進出工井通道口，具有防雨及防止非工作人員進入的作用，同時在施工現場樹立一個施工（警示）標記功能;（2）確保接頭區域的環境溫度、相對濕度和空氣潔凈度在工藝標準要求的范圍內，確保電纜接頭的施工質量;（3）通過通風系統保持接頭區域內一定的新風量，同時保證有毒有害氣體的排出，為安全施工提供保障;（4）采用定點監測和移動監測相結合來監測溫濕度、有害氣體濃度等環境指標。

3.海島復雜環境下全工況凈化艙模塊化設計

本項目研制的適應復雜環境下基建柔性凈化房通過結構優化設計，滿足運輸便利、安裝容易、施工期短、可移動和大小尺寸可調等特點。對全工況智能凈化艙進行模塊化的結構設計，實現凈化艙的模塊化結構裝配，運輸安裝拆卸快捷操作。

3.1“窗體模塊”設計：

“C 型”模塊中“窗體模塊”按照現場的施工設備的情況設計出2 中不同的形狀和規格：1）中間鏤空自封型窗體模塊 2）全面型窗體模塊。中間鏤空自封型窗體模塊主要為了垂直的電纜或者組件穿過凈化艙時的密封，尺寸為長2250mm*寬 2250mm。一側留出開放式的缺口，便于垂直組件穿過，缺口自帶魔術貼，便于密封。

全面型窗體模塊是不需要傳過設備的面進行密封組裝。窗體模塊的四周設計了魔術貼和快裝卡口，與“C 型”氣柱進行快速對接，并且能達到密封效果。

3.2底層膜套裝

凈化艙的底部采用高強度的 HDPE 膜套裝，穿刺強度達到480N，直角撕裂強度達到 187N，斷裂強度（應力）為 40N/mm， 完全滿足于重量10 噸以上物件的搬運。

底層 HDPE 防護套裝有 4 片組成，分別為：17m×0.9m 兩條，4m×2m 四條，分別敷設再凈化艙底部。

該設計方案具有便于安裝的特點，棚體輕便可靠， 結構輕便精簡、安全可靠， 便于施工單位制作，并且具有整體重量較輕，便于運輸的特點，能夠反復使用，便于從一個現場運輸到另一個施工現場。同時PVC框架有優良的耐氣候老化性，防火阻燃，抗 UV，抗靜電，優異的抗拉，抗撕裂，抗剝離，能夠保證在惡劣的環境下施工作業。且成本方面來講，價格比較穩定。

4.結束語

綜上所述，在海島復雜環境下，其空氣濕度和空氣鹽分高等問題顯得特別的嚴重，即使在晴天的環境下，濕度也無法滿足要求。因此基于現有電纜施工環境的研究，結合十四規劃政策背景及其現實背景，本文研究了海島復雜環境下全工況凈化艙模塊化，設備通過標準化模塊化設置，能夠快速拆裝，在提供良好舒適的作業環境的同時，提高施工效率，施工環境得到有效改善

參考文獻

[1]莊長友，楊余.海上風電安裝潮下對鋪纜船的市場需求[J].船舶物資與市場，2021，29（11）：49-50.DOI：10.19727/j.cnki.cbwzysc.2021.11.022.