值得關(guān)注的是，根據(jù)調(diào)查機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)，海上風(fēng)電行業(yè)快速發(fā)展的同時(shí)，在其后期運(yùn)維過程中，電纜和樁基占據(jù)了海上風(fēng)電總體保險(xiǎn)賠付金額的92.7%和數(shù)量的55.6%!由此也可以看出，針對(duì)電纜和樁基的后期檢測運(yùn)維工作非常重要。
海上構(gòu)筑物建設(shè)完成后，其海底及周圍地形地貌隨時(shí)間發(fā)生變化很常見。由于風(fēng)電場建設(shè)對(duì)該區(qū)域的原始水文地質(zhì)條件造成侵?jǐn)_，復(fù)雜水文條件會(huì)對(duì)海底產(chǎn)生沖刷和剝蝕，加上部分災(zāi)害地質(zhì)及水動(dòng)力作用，導(dǎo)致風(fēng)電場樁基基座及連接電纜局部裸露和懸空，懸空管線承受內(nèi)部作用力、外界水壓力以及振動(dòng)等，可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物及懸空電纜的疲勞破壞;裸露及懸空的管線受到水動(dòng)力作用，使得裸露及懸空區(qū)域不斷擴(kuò)大;此外，裸露及懸空的管線也更容易受到船只拋錨和漁業(yè)作業(yè)的破壞。
因此，定期對(duì)海上風(fēng)電纜線及樁基進(jìn)行外部檢測，調(diào)查海纜的實(shí)際路由位置，海纜的狀態(tài)，查明其埋藏、裸露及懸空情況，并對(duì)管線路由沿線及樁基周圍的海底地形地貌進(jìn)行調(diào)查監(jiān)控顯得十分關(guān)鍵。
傳統(tǒng)作業(yè)方式
在傳統(tǒng)作業(yè)方式中，對(duì)樁基水下部分及海纜的檢測主要依靠人工運(yùn)維船或?qū)I(yè)作業(yè)船，在船上搭載聲吶探測設(shè)備開展水下檢測。但風(fēng)電場水域的風(fēng)場及流場較為混亂，運(yùn)維船在風(fēng)電機(jī)組之間穿梭作業(yè)，人工駕駛存在操作難度和碰撞風(fēng)險(xiǎn)問題。目前，由于國內(nèi)海上風(fēng)電檢測工作成本較高且風(fēng)電場相對(duì)較新，檢查工作較少實(shí)施，但隨著大量海上風(fēng)電場的建成及服役期增長，海上風(fēng)電檢測作業(yè)需求將逐年增長，單艘船的作業(yè)效率將無法滿足高頻次檢測的需要。
新型解決方案
目前，一種新型的海上風(fēng)電檢測運(yùn)維平臺(tái)已經(jīng)投入使用，即采用無人艇作為檢測作業(yè)手段，它將能有效應(yīng)對(duì)傳統(tǒng)海上風(fēng)電檢測提出的挑戰(zhàn)。無人艇可從碼頭出航或隨母船(運(yùn)維船)作業(yè)，可通過公網(wǎng)、專網(wǎng)、衛(wèi)通或借助升壓站與陸地部分通信鏈路實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸，工作人員在岸端或母船上即能實(shí)現(xiàn)海上風(fēng)電檢測運(yùn)維工作。與有人船實(shí)施檢測運(yùn)維工作相比，無人艇具備較高的定位及控制精度，艇體靈活轉(zhuǎn)彎半徑小，可嚴(yán)格執(zhí)行計(jì)劃測線任務(wù)，避免人為操作失誤，作業(yè)安全性高，碰撞樁基風(fēng)險(xiǎn)低，同時(shí)無人艇實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)整動(dòng)力大小與方向，保證較高的貼線精度，有利于檢測作業(yè)整體效率。
無人艇作業(yè)方式
還具有如下其他優(yōu)勢：
· 人員無需隨船作業(yè)，勞動(dòng)強(qiáng)度低，安全風(fēng)險(xiǎn)低;
· 支持多艘協(xié)同作業(yè)，可成倍提高檢測運(yùn)維效率，有效利用海上作業(yè)時(shí)間窗口，為高頻周期性檢測提供可能性;
· 任務(wù)執(zhí)行高效、標(biāo)準(zhǔn)、重復(fù)性強(qiáng)，利于檢測運(yùn)維歷史數(shù)據(jù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)問題;
· 不受晝夜時(shí)間影響，提高單天作業(yè)量;
· 燃油及運(yùn)行費(fèi)用低。
以無人艇搭載多波束測深儀、側(cè)掃聲吶和淺地層剖面儀等常規(guī)海洋調(diào)查設(shè)備，可獲得海上風(fēng)電水下電纜及樁基檢測數(shù)據(jù)，如：樁基及電纜周邊海底沖刷及堆積狀況、海底電纜位置及埋深和海底電纜懸跨高度彎折角度等。
應(yīng)用案例
江蘇風(fēng)電場樁基及海纜沖刷檢測
時(shí)間：2019年1月
地點(diǎn)：江蘇省海域
使用設(shè)備：海洋探測無人艇、實(shí)時(shí)三維聲吶
2019年，云洲智能M80海底探測無人艇搭載Coda Octopus實(shí)時(shí)三維聲吶Echoscope對(duì)江蘇省海域的風(fēng)電樁基及海纜進(jìn)行檢測，檢測目標(biāo)為15公里110kV主海底電纜、80公里35kV回路海底電纜、38臺(tái)風(fēng)機(jī)和升壓站。經(jīng)過數(shù)天的作業(yè)，共檢測出樁基處海纜懸空多處，懸空高度數(shù)米;海纜沖刷裸露多處，J型管接出后持續(xù)裸露數(shù)十米;還發(fā)現(xiàn)海纜彎折半徑過小，海纜路由與已知施工坐標(biāo)偏差等現(xiàn)象。
本次風(fēng)電場樁基及海纜沖刷檢測實(shí)現(xiàn)12小時(shí)連續(xù)作業(yè)，檢測效率為20個(gè)樁基/天+20公里海纜/天。三維聲吶檢測結(jié)果實(shí)時(shí)形成并立即回傳，現(xiàn)場工作人員可及時(shí)調(diào)整任務(wù)航線及三維聲吶角度，對(duì)樁基周圍沖刷異常區(qū)擴(kuò)大檢測范圍。無人艇依照樁基位置和海纜路由自主航行，位置最大偏差小于1m，同時(shí)可保存任務(wù)航線，方便持續(xù)檢測形成歷史數(shù)據(jù)對(duì)比。
海上風(fēng)電市場方興未艾，發(fā)展迅猛，通過無人艇這一新興水面智能作業(yè)手段，探求一種新型海洋工程檢測運(yùn)維方法，發(fā)揮智能無人設(shè)備的特性，可解決海洋工程常態(tài)化檢測問題，還能不斷提高運(yùn)維質(zhì)量，降低運(yùn)維成本，創(chuàng)造風(fēng)電場收益最大化，為服務(wù)我國重大海洋戰(zhàn)略需求提供快速、高效、智能的無人運(yùn)維新模式，不斷推動(dòng)我國海上風(fēng)電運(yùn)維的可持續(xù)發(fā)展。
