深水海床CPT动力电源的改造

戚高启

应用研究

深水海床CPT动力电源的改造

戚高启

（中海油田服务股份有限公司物探事业部，天津 300459）

海床CPT设备的动力电源，由船舶后甲板的移动式柴油发电机提供，容易受到高温、潮湿、震动等因素的影响，导致故障频出。为了减少CPT动力电源故障，把供电方式由动力电源移动式柴油发电机供电改造为船舶电网供电。本文主要简述改造动力电源的原因、改造方式、施工过程以及结果。

船舶 柴油发电机供电 CPT动力电源改造 船舶全网供电

0 引言

随着我国的沿海风电工程勘察项目的日益兴起，海床CPT设备使用需求日益迫切。为了满足作业需要，在船舶上加装海床CPT设备是勘察工作的重中之重。近年来，中国电力发电量逐年增加。2022年中国电力发电量为8.4万亿千瓦小时，同比增长2.2%[1]，其中绝大部分依靠煤炭火力发电。尽快大力推进海上风电项目，有利于提升绿色能源在我国能源供应中的占比，缓解煤炭这种不可再生资源日益枯竭的现状。海床CPT设备的应用一直是海上风电项目开发的难点，该设备主要用于风电桩基的海床以下的地质勘察，只有收集到准确的CPT数据，才能为后继的桩基计算提供可靠的数据。

我国目前主要应用荷兰A.P. van den Berg Ingenieursburo bv公司的钻孔CPT、海床CPT[2]。荷兰范登堡公司有着几十年研发设计和生产海洋CPT设备的经验，Roson系列海床CPT设备是得益于这一经验所研发的深海床CPT设备，这套钻孔CPT设备能够在水深10-3000 m（加上钻井深度）进行工作[3]，目前已经成为国内和国际海洋工程勘察行业的普遍认可的优质装备。随着海床上建筑物逐渐增多，对水深的要求也逐渐加深，所以海底土体勘察设备也逐渐应用于深水作业环境。国产众多厂家技术水平虽有所进步，但是在装备的测量精度、稳定性、国际工业标准规范对其认可度等仍有很多的不足。

1 CPT改造原因及过程

1.1 改造原因

深水海床CPT动力电源由船舶后甲板移动式柴油发电机提供，而移动式柴油发电机发电所需的柴油由船舱外接柴油管路提供，这种供电方式在生产作业过程中并没有表现出良好的效果。首先，由船舱对移动式柴油发电机供给柴油发电工序繁琐、安全系数低；其次，移动式柴油发电机需要专职人员进行维护保养，消耗大量的人力、物力；更重要的是海上环境的潮湿、高温、船舶震动等因素，均会使可移动式柴油发电机故障频出，不能给深水海床CPT提供可靠的动力电源，这样就会影响工程进度，损失巨大。因此，为了保证海床CPT能安全可靠的投入作业生产，经过一系列的分析评估，决定把移动式柴油发电机供电方式改造为船舶电网供电。

1.2 评估计算

1）深水海床CPT需供电设备分别为：5 km绞车和综合电缆绞车。

设备功率情况：深水海床CPT起重配备5 km绞车动力电站包括两个主电动机（一用一备），一个辅助电动机，每台主电动机额定功率为160 kW，380 V，3 Ph，50 Hz；辅助电动机额定功率为15 kW，380 V，3 Ph，50 Hz。

由于两台主电动机一用一备的关系，所以5 km绞车正常运行时的功率为一台主电机和辅助电动机的功率和：160+15=175 kW。

深水海床CPT综合电缆绞车功率：30 km，380 V，3 Ph，50 Hz。

2）船舶380 V配电板功率计算

船舶380 V配电板由两台690/400 V变压器供电，原始设计是两台变压器为一用一备，单台变压器供给船舶所有380 V用电设备。可采用1#、2#配电板分别对5 km绞车和综合电缆绞车供电。

变压器规格：690/400 V 950 kVA，变压器输出功率，功率因数为0.8[4]：

950 kVA×0.8＝760（kW）

根据计算和记录观察得出1、2#380V配电板功率使用情况：

a）1#变压器：最大功率300 kW

300+175=475 kW＜ 760 kW或300+30=330 kW＜ 760 kW

b）2#变压器：最大功率240 kW

240+175=415 kW＜760 kW或240+30=270 kW ＜760 kW

根据船舶功率计算得出，船舶380 V配电板能够满足对深水海床CPT的用电要求，并且不会影响船舶自身电网的供电安全。

1.3 改造施工

1）改造所需备件：断路器2个（400 V 630 A）、电缆（3×95 mm² 多股铜芯铠装电缆20 m）、控制箱1个(长宽高80×60×22 cm)、铜母排（宽5 cm、厚3 mm、长5 m）、电流表、铭牌等。

2）根据船舶电力分配情况分别从1#380 V配电板和2#380 V配电板，各提供一路电源到电源转接箱，给5 km绞车和综合电缆绞车供电。综合电缆绞车的功率为30 km，可由后甲板对外供电箱提供电源，5 km 绞车则在1#380 V配电板母排上加装铜母排和断路器，供电到船舶后甲板电源控制箱对5 km 绞车供电。

图1 加装的母排和断路器

图2 CPT控制线路图

3）电缆线路径：船舱集中控室1# 380V配电板→底舱电缆架→电源转接箱→船舶后甲板控制箱。

2 安装测试结果

安装完成后，检查供电线路并测量绝缘正常，断路器合闸，电源转接箱电源指示灯亮，深水海床CPT设备供电正常，启动设备运转正常，设备保持运行并观察一个月，船舶电网设备均正常，各项数据在正常范围，由此判断改造结果很成功。

3 结语

本次改造完成后，可以为深水海床CPT提供一个更加安全可靠的动力供电源，不仅避免了使用移动式柴油发电机时的各种故障隐患，而且极大的提高工作效率，节约生产成本，还为国内深水海床CPT设备在船舶电网的使用打开了先河。

[1] 魏巍, 马媛, 苏东甫, 等. 海底电缆工程海域使用动态监测技术探讨[J]. 海洋开发与管理, 2013, 30(11): 19-21.

[2] 赵春风, 徐超, 高大钊, 等. 上海地区由CPT确定钻孔灌注桩承载力的分项系数研究[J]. 土木工程学报, 2004, 37(7): 78-81.

[3] 陆明, 陈贵. 基岩承载力原位测试方法[J]. 江苏建筑, 2000(1): 49-51.

[4] 蒋衍洋. 海上静力触探测试方法研究及工程应用[D]. 天津: 天津大学, 2012.

Transformation of CPT power supply in abyssal floor

Qi Gaoqi

（Geophysical Department of China Oilfield Services Co., Ltd. Tianjin 300459, China）

U665

A

1003-4862（2023）09-0012-02

2023-03-39

戚高启（1986-）男，本科。研究方向：电气工程及其自动化。E-mail：498163979@qq.com