11海上风电水下智能运维技术及发展.pdf

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1、www.crrcgc.cc上海中车艾森迪海洋装备有限公司海上风电水下智能运维技术及发展1 SMD产业介绍产业介绍2 海缆智能运维技术海缆智能运维技术3 基础智能运维技术基础智能运维技术目 录4 案例及行业思考案例及行业思考3SMD产业介绍1 1中车株洲电力机车研究所有限公司创立1 9 5 9 年株洲中车时代电气股份有限公司成立2 0 0 5 年时代电气在香港联交所上市（03898.HK）2 0 0 6 年时代电气收购英国SMD 公 司100%股权2 0 1 5 年上海中车艾森迪海洋装备有限公司成立2 0 1 7 年时代电气在科创板上市（688187）2 0 2 1 年上海中车艾森迪海洋装备有限

2、公司中国中车股份有限公司中车株洲电力机车研究所有限公司株洲中车时代电气股份有限公司SMD发展历程Alan Reece创立SMD第一台管道挖沟机器人第一台光缆挖沟机器人第一台履带式挖沟机器人全球最大挖沟ROV全球最大履带式挖沟机器人第一套深海采矿机器人第一套大功率电动作业机器人第一套风电挖沟机197119842008201620211983199220082019核能及极端环境作业机水下机器人（ROV）水下挖沟犁SMD产品分类深海采矿机器人全球首套商业用途甲板机械提供标准化、定制化甲板机械可再生能源潮汐发电、波浪发电挖沟产品累计交付超过200套，市场占有率超70%水下机器人累计交付超160套，排

3、名全球前三全球220台海底挖沟设备中，135台由SMD提供在公开市场上，排名前三的生产商为：SMD，FORUM(Perry)，IHC（EB）SMD公司占领了全球60%左右的市场份额，占领欧洲40%以上的市场份额挖沟铺缆业务的前3位客户：DEEPOCEAN,GLOBAL MARINE 和 PRYSMIAN制造商前3位：Oceaneering、FORUM(Perry)、SMD运营商前3位：Oceaneering、Fugro、Subsea7其中Oceaneering，Saipem，Subsea7、Fugro既是运营商又是制造商Oceaneering,27%Perry,17%SMD,11%Schill

4、ing,11%Fugro,11%Others,0.23SMD,135Perry Slingsby System,21IHC Mervede,16Travocean,14Simec,12Others,19全球 作业级ROV 制造商市场份额全球 挖沟产品 制造商市场份额SMD产品应用情况勘察/海缆建设/设备运维/退役拆解引自：USTEIN9360487221136831712 1BladesBuoyCablesCables/T&DContractors EquipmentFoundationsGearboxNacelleOtherSubstationThird PartyTowerTransfor

5、merTurbineVesselWeldingWind TurbineYaw Ring11653222111CablesGearboxBladesTurbineFoundationsTransformerBuoyOtherSwith GearSubstation842400683685586125781571726999411188650593610046689283467811783002192400BladesCablesContractors EquipmentFoundationsOtherTowerTurbineVesselWeldingYaw Ring565264019171591

6、330728180348GearboxCablesBladesSwith Gear截至2020年，全球海上风电故障索赔金额已经超过5亿英镑亿英镑（Gcube）超过40%的索赔次数和60%的索赔金额原因在于海上风电的水下设备部分（海缆、基础）水下设备部分（海缆、基础）rsted发现英国Race Bank风电场的电缆保护系统存在问题，其主要原因是桩基冲刷保护失效，造成CPS偏磨，进而导致海缆故障。在大规模排查后，rsted认定其他在运的9个项目也存在类似问题海上风电建设期故障损失金额(USD)统计海上风电建设期故障数量统计海上风电运营期故障数量统计水下运维紧迫性海上风电运营期故障数量统计观测级RO

7、V快速巡检ROV作业级ROV特种ROV挖沟机器人 观察 搭载摄像头/照明灯 观察、探测、检查 搭载摄像头、照明灯、无损检测仪、声学和跟踪传感器 探测、检查、建造 搭载摄像头、照明灯、无损检测仪、声学、跟踪传感器、水下作业工具 完成抛石等特殊作业 用于水下结构物退役 边敷边埋、后冲埋、预挖沟 先进海缆检测系统11海缆智能运维技术2 2海缆快速检测通电电缆不通电，有脉冲信号的电缆不通电故障电缆正在施工的电缆管道Artemis最深10米最深10米最深45米最深45米最深5米Orion最深10米最深10米不可用不可用不可用Innovation仅当磁化时可用最深5米仅当磁化时可用仅当磁化时可用不可用TS

8、S 440不可用1.7米1.7米1.7米1.7米TSS 350不可用最深5米不可用不可用不可用 为探测和检测作业工况而优化设计 可携带大量高质量探测设备和传感器 抗洋流工作能力可达4节 工作窗口是一般传统ROV的2倍 可执行达6节的高速探测工作 相比一般传统ROV，可节省一半作业时间 搭载可选模块时，可承担一些轻量级的作业工作 体积紧凑，可动员至小型船舶 可在高海况下布放回收2022-11-1513海缆检修潮间带或浅水区的海缆检修尚可通过潜水员完成，一旦水深较大、能见度较低，采用机器取代人的方式更加安全、可靠、高效挖沟埋设解决方案拖曳滑橇式冲埋机浮游式冲埋机 世界最大浮游式冲埋机 功率：210

9、0kW 破土能力：100kPa针对复杂混合型土壤：喷冲/切割两用挖沟敷缆机拖曳犁式挖沟敷缆机轮式切割敷缆机链式切割敷缆机 世界最大切割敷缆机 功率：2400kW 破岩能力：40MPa松散砂土软质黏土固结砂土硬质岩石非粘聚性土壤密度粘聚性土壤强度挖沟埋设解决方案模块化、后冲埋挖沟设备可水力切割和机械切割，满足绝大多数施工场景满足最大1450mm缆径的电缆施工超强的作业环境适应能力，满足海缆后治理需求履带式挖沟设备可水力切割和机械切割，满足绝大多数施工场景最大5.8m的电缆埋设深度，满足航道作业需求满足海缆后冲埋和后治理需求，灵活作业窗口智能浅水挖沟机机可实现高效的海缆后冲埋、后治理作业可搭载在国

10、内大多数海缆施工船可采取租赁服务模式控制流挖掘系统满足多尺寸海缆埋设作业作业不受海缆弯曲、海底地形影响非接触式作业，实现海缆最大程度保护挖沟埋设解决方案17基础智能运维技术3 3检查方法 海生物清理 阳极块调查 水下结构测厚 水下结构裂纹检测检查方法 海缆路由、悬空、裸露调查 海缆桩基连接处悬空、跨度等检测 桩基冲刷检测水下结构物桩基、冲刷和地形、海缆海上风电解决方案-智能安装/运维检查方法 定期视觉检查浮力舱内外侧腐蚀或裂纹情况 定期检测浮力舱水位及舱底泵系统功能 大多数遵循油气领域的规范 使用统计方法等进行预测性维护检查方法 一般性视觉检查是最常用方法 定期通过持续的ROV或潜水员慢速巡检

11、 动态电缆与系泊缆情况相似 电缆末端的连接器需要重点关注检查方法 视觉检测 无损检测（NDT）电化学电位测量 冲刷防护检查 海洋生物检查浮体结构动态缆锚链ROV进行水下检查的优势近海的海流流速较大，桩基分布会导致海流更加错综复杂产品AtomQuasarEV AtomFLO垂向推进器数量两个三个三个三个水平推进器数量四个四个四个四个尺寸长：2520mm宽：1500mm高：1500mm长：3200mm宽：1800mm高：1800mm长：2600mm宽：1500mm高：1560mm长：3500mm宽：1900mm高：1000mm最大航速纵向：3.5kn侧向：2.8kn垂直：2.0kn纵向：3.5kn

12、侧向：2.8kn垂直：2.2kn纵向：4.0kn侧向：3.1kn垂直：2.6kn纵向：6.1节侧向：4.0节近海海底电缆检测过程中，通过对ROV搭载的检测设备进行组合+优化配置，以取得最好的检测效果。我国近海属于多泥沙底质，能见度低液压清洗工具盘式切割机齿条锯线缆切割器大功率冲射泵电缆检测系统.ROV进行水下检查的优势CRRE实验室总结的报告“ERDC TR-07-4”中总结：使用ROV进行检查，更高效且更安全，并使潜水员免于危险ROV潜水员作业流速3-6节平潮期作业时长724小时25米以内60-80分钟25米以上30-60分钟作业频次（/day）6-8次1次作业小组4人根据作业水深和工作内容

13、而定，不少于5人作业风险设备风险生命安全24案例及行业思考4 4Galloper 海上风电项目：施工方：Boskalis 与萨福克郡海岸最近距离27公里，水深27米36米共56台风机，总装机容量353MW两条输出电缆，每条长度约45公里，使用犁式系统施工敷埋系统：SMD HD3 PloughRace Bank 海上风电项目（2016-2017）：施工方：Deepocean、Jan De Nul与海岸最近距离27公里，最大水深26米共91台风机，总装机容量573MW91条33kV阵列电缆（总计170km）2条220kV输出电缆（总计100km）HKZ 海上风电输出电缆项目（2020-2021）：

14、施工方：Boskalis与海岸最近距离18公里4条220kV输出电缆（总计160km）登录端10公里需要5.5米埋深敷埋系统：DBT2400（履带式、2400马力，5.8米埋深能力）南方某海上风电后冲埋项目（2022）：X条33kV阵列电缆（总计约10km）需要3米埋深敷埋系统：SWT（履带式、1100马力，3米埋深能力）Artemis精准找缆、寻缆自行走实现3m埋设最高速度达400米/小时海油工程配备DP2作业船，使用工作级ROV执行水下作业ROV作业主要内容为风机至风机间、风机至升压站间海缆敷设着泥点监控，海缆湿存、海缆抽拉支持等工作由于冬季风急浪高，最高浪高达4.5米，实现风机间电缆铺设

15、抽拉最短8.5小时的佳绩31据DNV预测，离岸超过30公里，60-100万千瓦风场需配备一艘运维母船，平均单机容量按5MW计算基于运维母船（SOV）的深远海运维模式，实现长时间的海上作业，以及更多专业化、智能化装备的研制和应用，能够实现海上风电运维的降本和高效欧洲首艘SOV出现在2015年，截至2019年底已经投入运营18艘，预计到2028年其SOV数量将达到40艘技术及产品发展思考驻留式ROV电缆巡检AUV重型作业ROV中继通信AUV无人艇地质传感基阵作业支持母船遥控中心无人机开发水下电驱动驻留型ROV，智能巡检AUV，水下智能传感节点；逐步打造无人机+无人船+水下机器人的全自动化作业系统。

16、技术及产品发展思考技术发展路线智能控制平台辅助驾驶、远程控制自主控制、多机协同全自助智能学习核心技术平台电动工作级ROV电动甲板设备水下变流及传动观测型ROV/AUV运营系统技术ARTEMIS电缆检测系统DVS可视化系统系统超视距控制安装阶段运维阶段探测阶段水下常驻ROV与无人船的适配能力水下驻留、高效测绘 自动定位轻型喷冲挖沟机高速航行 3kn体积小、灵活的安装能力轻型喷射式+自动机械手电动ROV 快速、自动定位中等作业强度高效测绘能力可靠性、快速服务、少人化、不受天气干扰、减少运营成本解决“卡脖子”技术，打破海外技术垄断加速设备国产化，培育、带动国内水下装备供应链发展推动示范应用，成为“人人用得上、人人用得起”的产品，助力海上风电行业发展愿景Vision邮箱：