海島復(fù)雜環(huán)境下全工況凈化艙模塊化研究和設(shè)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(jīng)濟(jì)、海洋交通、海洋安全、海洋科學(xué)研究等。由于《聯(lián)合國海洋法公約》中島嶼、礁石等的特殊位置，涉及到的有關(guān)權(quán)利和利益巨大，如領(lǐng)土、領(lǐng)海、毗連區(qū)、專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)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(lǐng)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(chǎn)起到了至關(guān)重要的作用。因此，在海島復(fù)雜環(huán)境下，開展全工況下的模塊化設(shè)計與設(shè)計，對確保設(shè)備的安裝質(zhì)量與安全，保障人員的生命安全具有重要意義。

關(guān)鍵詞：海島復(fù)雜環(huán)境;全工況凈化艙;模塊化

0.引言

島礁及周邊復(fù)合環(huán)境涉及到海洋、物理化學(xué)、地理、地質(zhì)、氣象、水文等多個學(xué)科，是多學(xué)科的交叉領(lǐng)域。除海島礁石和海洋環(huán)境因素外，岸灘和礁石的淹沒和暴露、干濕狀態(tài)和侵蝕均受海水動力學(xué)的作用而發(fā)生動態(tài)變化。為此，必須對海島復(fù)雜環(huán)境下全工況凈化艙進(jìn)行模塊化的研究與設(shè)計，為高壓電纜附件安裝現(xiàn)場提供集成的智能環(huán)境監(jiān)控與處理系統(tǒng)，以實現(xiàn)快速組裝，提高工作效率;結(jié)構(gòu)輕便精簡、安全可靠，進(jìn)一步降低成本。

1.項目背景

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

2.海島復(fù)雜環(huán)境下全工況凈化艙模塊化研究

2.1系統(tǒng)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(jù)使用需求設(shè)計制作。凈化房可在一般潔凈等級的區(qū)域中做出局部的高潔凈度的區(qū)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(huán)境的空氣凈化設(shè)備。現(xiàn)有技術(shù)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?shù)容o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(jīng)搭接而成，模塊化凈化艙的設(shè)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(jié)構(gòu)工作間、空調(diào)系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)構(gòu)成，是專門為電纜接頭施工開發(fā)研制的集多功能為一體的新型成套設(shè)備。

2.2功能設(shè)計

（1）對全工況智能凈化艙進(jìn)行模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計：實現(xiàn)凈化艙的模塊化結(jié)構(gòu)裝配，運(yùn)輸安裝拆卸快捷操作;

（2）對凈化艙的環(huán)境一體化實時監(jiān)控設(shè)計：實現(xiàn)凈化艙環(huán)境的一體化實時監(jiān)控研究，包括濕度、溫度、氧氣、灰塵、有毒氣體、視頻監(jiān)控;3）對凈化艙的環(huán)境一體化處理系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計：實現(xiàn)濕度、溫度、灰塵及有毒氣體的智能一體化凈化功能;

（3）實現(xiàn)凈化艙的防火功能：施工過程中需要用到動火;5）實現(xiàn)凈化艙防風(fēng)功能：由于海島環(huán)境的特殊需要做到防7-8 級風(fēng)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(shè)備進(jìn)出工井通道口，具有防雨及防止非工作人員進(jìn)入的作用，同時在施工現(xiàn)場樹立一個施工（警示）標(biāo)記功能;（2）確保接頭區(qū)域的環(huán)境溫度、相對濕度和空氣潔凈度在工藝標(biāo)準(zhǔn)要求的范圍內(nèi)，確保電纜接頭的施工質(zhì)量;（3）通過通風(fēng)系統(tǒng)保持接頭區(qū)域內(nèi)一定的新風(fēng)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(jiān)測和移動監(jiān)測相結(jié)合來監(jiān)測溫濕度、有害氣體濃度等環(huán)境指標(biāo)。

3.海島復(fù)雜環(huán)境下全工況凈化艙模塊化設(shè)計

本項目研制的適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境下基建柔性凈化房通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，滿足運(yùn)輸便利、安裝容易、施工期短、可移動和大小尺寸可調(diào)等特點。對全工況智能凈化艙進(jìn)行模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計，實現(xiàn)凈化艙的模塊化結(jié)構(gòu)裝配，運(yùn)輸安裝拆卸快捷操作。

3.1“窗體模塊”設(shè)計：

“C 型”模塊中“窗體模塊”按照現(xiàn)場的施工設(shè)備的情況設(shè)計出2 中不同的形狀和規(guī)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(cè)留出開放式的缺口，便于垂直組件穿過，缺口自帶魔術(shù)貼，便于密封。

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

3.2底層膜套裝

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

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

該設(shè)計方案具有便于安裝的特點，棚體輕便可靠， 結(jié)構(gòu)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(yùn)輸?shù)奶攸c，能夠反復(fù)使用，便于從一個現(xiàn)場運(yùn)輸?shù)搅硪粋€施工現(xiàn)場。同時PVC框架有優(yōu)良的耐氣候老化性，防火阻燃，抗 UV，抗靜電，優(yōu)異的抗拉，抗撕裂，抗剝離，能夠保證在惡劣的環(huán)境下施工作業(yè)。且成本方面來講，價格比較穩(wěn)定。

4.結(jié)束語

綜上所述，在海島復(fù)雜環(huán)境下，其空氣濕度和空氣鹽分高等問題顯得特別的嚴(yán)重，即使在晴天的環(huán)境下，濕度也無法滿足要求。因此基于現(xiàn)有電纜施工環(huán)境的研究，結(jié)合十四規(guī)劃政策背景及其現(xiàn)實背景，本文研究了海島復(fù)雜環(huán)境下全工況凈化艙模塊化，設(shè)備通過標(biāo)準(zhǔn)化模塊化設(shè)置，能夠快速拆裝，在提供良好舒適的作業(yè)環(huán)境的同時，提高施工效率，施工環(huán)境得到有效改善

參考文獻(xiàn)

[1]莊長友，楊余.海上風(fēng)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.