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        應(yīng)用磁力儀探測(cè)海底電纜方法的探討

        2017-12-27 14:55:05前德門
        新商務(wù)周刊 2017年24期
        關(guān)鍵詞:磁力儀磁力航跡

        文/前德門

        應(yīng)用磁力儀探測(cè)海底電纜方法的探討

        文/前德門

        海洋石油工程股份有限公司

        近年來,如何應(yīng)用磁力儀探測(cè)海底電纜得到了業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注,研究其相關(guān)課題有著重要意義。本文首先對(duì)相關(guān)內(nèi)容做了概述,詳細(xì)分析了探測(cè)方法的原理等內(nèi)容,并結(jié)合相關(guān)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),分別從多個(gè)角度與方面就其數(shù)值處理方法展開了研究,闡述了個(gè)人對(duì)此的幾點(diǎn)看法與認(rèn)識(shí),望有助于相關(guān)工作的實(shí)踐。

        磁力儀;海底電纜;探測(cè);應(yīng)用

        1 前言

        作為一項(xiàng)實(shí)際要求較高的實(shí)踐性工作,應(yīng)用磁力儀探測(cè)海底電纜的特殊性不言而喻。該項(xiàng)課題的研究,將會(huì)更好地提升對(duì)磁力儀應(yīng)用方法的分析與掌控力度,從而通過合理化的措施與途徑,進(jìn)一步優(yōu)化海底電纜探測(cè)相關(guān)工作的最終整體效果。

        2 概述

        隨著海洋資源調(diào)查和海洋開發(fā)進(jìn)程的加快,海底電纜探測(cè)和識(shí)別已成為現(xiàn)代海洋工程測(cè)量中水下管線探測(cè)的一項(xiàng)重要內(nèi)容,并且,一直是海洋工程測(cè)量中的一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。由于海底電纜的直徑比較?。ㄒ话銥?0~80mm),傳統(tǒng)的精密測(cè)深、側(cè)掃聲納等探測(cè)手段不能對(duì)其進(jìn)行探測(cè)和識(shí)別,然而海底電纜的電磁特性為應(yīng)用磁力儀對(duì)其進(jìn)行探測(cè)和識(shí)別提供了物理基礎(chǔ)和技術(shù)手段。自海洋磁力儀問世以來,只要獲取高精度的區(qū)域海底磁場(chǎng)數(shù)據(jù),利用海底電纜產(chǎn)生的磁場(chǎng)異常特性(即海底電纜磁場(chǎng)模型),就可對(duì)實(shí)際地磁場(chǎng)異常特征進(jìn)行分析判斷,對(duì)海底電纜進(jìn)行識(shí)別和定位。本文對(duì)磁探測(cè)海底電纜模式及方法作了嘗試性的研究。

        海底電纜埋設(shè)于海底以下3m以內(nèi),而且通有50Hz交流電流,在電纜周圍就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)交變電磁場(chǎng),并向周圍傳播,利用特制的探頭(使之諧振于發(fā)射頻率)就可在電纜附近感應(yīng)出相同頻率的電壓信號(hào)。由于在應(yīng)用時(shí),考慮的都是近區(qū)(即研究點(diǎn)與場(chǎng)源的距離小于1/6電磁波波長(zhǎng)的范圍),所以海底電纜一般可以認(rèn)為是無限長(zhǎng)導(dǎo)線。

        3 探測(cè)方法的探討

        3.1探測(cè)原理

        海底電纜的外層是用鋼絲鎧裝的,鋼雖是強(qiáng)磁性物質(zhì),但它的體積很小,因而產(chǎn)生的磁力異常值較弱。從一個(gè)物體在空中產(chǎn)生磁場(chǎng)的原理可知,物體在空中產(chǎn)生磁場(chǎng)是球狀分布的;也就是說,在空中某點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度正比于靠近該物體的體積和物體的性質(zhì),而與距該物體的距離的3次方成反比。由于海底電纜的直徑很小,它產(chǎn)生的磁力異常值很弱,故要探測(cè)到海底電纜的磁力異常最關(guān)鍵的一條是磁力儀的“魚”(即磁力儀的探頭)要盡量靠近它,即解決磁力儀的“魚”與海底電纜的距離間題。在離“魚”10m處加一重物—鉛錘(8一12kg),系鉛錘的尼龍繩為6m,要求在探測(cè)過程中,船盡量放最慢速度航行,鉛錘斜拖于海底?!棒~”由于空腔中有空氣不會(huì)沉底,設(shè)想“魚”能保持在離海底4-5m處,這樣靈敏度較高、噪聲較低。在魚跨過海底電纜時(shí),能較理想地探測(cè)出海底電纜產(chǎn)生的磁力異常曲線。

        3.2“魚”離海底高度的確定

        磁力儀的“魚”在探測(cè)海底電纜的過程中,必須知道“魚”離海底的高度值。作者使用的“Seaspy”海洋質(zhì)子磁力儀本身帶有壓力傳感器,它能顯示“魚”離水面的深度,但是此壓力傳感器所顯示的數(shù)值不準(zhǔn)確,出入很大。通過對(duì)壓力傳感器的顯示數(shù)值作校正試驗(yàn),找到它的校正系數(shù)為“1/5”,即壓力傳感器的顯示數(shù)值乘以“1/ 5”為“魚”的真正離水面的深度。這樣就可以確定“魚”離海底的真正高度。

        3.3對(duì)工作船航行的要求

        在探測(cè)海底電纜的過程中,為了實(shí)現(xiàn)“魚”離海底高度處在較理想的深度范圍內(nèi)(在“魚”跨過已敷設(shè)的海底電纜的已知位置附近時(shí)),要求工作船的航行速度必須嚴(yán)格地與之配合,工作船的航行速度在2kn左右為宜,而且工作船航行的速度要根據(jù)壓力傳感器的讀數(shù)換算到“魚”離海底的高度值隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整,以確?!棒~”在到達(dá)海底電纜的已知坐標(biāo)附近時(shí)能在離海底較理想的高度。如果船速過高,“魚”沉不下去,離海底電纜太遠(yuǎn),磁力儀測(cè)不到海底電纜的磁力異常值(或磁力異常值很小),不能確定出海底電纜的真正位置。反之,由于船速太低,“魚”拖海底,雜亂的海底噪聲和海底存在的廢棄鐵磁物質(zhì)被測(cè)出來,呈現(xiàn)出雜亂的干擾磁力異常,沒法分辨出真正的海底電纜的位置。所以探測(cè)時(shí)要求工作船很好地與之配合,才能做好此探測(cè)工作。

        3.4儀器的電纜長(zhǎng)度

        磁力儀電纜放的長(zhǎng)度是根據(jù)工作船只的長(zhǎng)度和探測(cè)海域的海水的深度確定的,某次在進(jìn)行CZC光纜香港段探測(cè)時(shí),海深在35一10m間。為了保證“魚”能沉下海底,磁力儀電纜放的長(zhǎng)度為200,250,300m3種。

        4 數(shù)值處理方法

        由于GPS定位儀是以天線為定位基準(zhǔn),磁力儀的電纜放出的長(zhǎng)度離船尾20一250m,“魚”到達(dá)的時(shí)間總是遲后于定位天線。磁力儀的軟件又不能和GIS聯(lián)機(jī),測(cè)量時(shí)采用調(diào)磁力儀的時(shí)鐘與GPS時(shí)鐘同步的方法。通過“魚”的位置與定位儀〔干S的關(guān)系、電纜長(zhǎng)度、壓力傳感器的讀數(shù)和測(cè)深儀的讀數(shù)可以把航跡圖的marker關(guān)系計(jì)算到“魚”處,先找出海底電纜交匯點(diǎn)出現(xiàn)磁力異常處的時(shí)間,然后再在航跡圖上找出“魚”處相同時(shí)間的坐標(biāo),此時(shí)“魚”在航跡圖上所處的坐標(biāo)即為磁力異常的坐標(biāo),也即是海底電纜所處位置的坐標(biāo)。測(cè)量光纜路由線與海底電纜交匯點(diǎn)共穿測(cè)3次,也即有3次磁力異常出現(xiàn)。由3處磁力異常出現(xiàn)的時(shí)間找出3組坐標(biāo)值再點(diǎn)到航跡圖上,連接3組坐標(biāo)的連線就是被測(cè)海底電纜的走向。

        5 結(jié)束語

        綜上所述,加強(qiáng)對(duì)應(yīng)用磁力儀探測(cè)海底電纜問題的研究分析,對(duì)于其良好實(shí)踐效果的取得有著十分重要的意義,因此在今后的海底電纜探測(cè)工作過程中,應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)磁力儀應(yīng)用關(guān)鍵環(huán)節(jié)與重點(diǎn)要素的重視程度,并注重其具體實(shí)施措施與方法的科學(xué)性。

        [1]呂安強(qiáng),寇欣,尹成群,李永倩.三芯海底電纜中復(fù)合光纖與導(dǎo)體溫度關(guān)系建模[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào).2017.

        [2]張磊,俞恩科,陳國(guó)志等.提升海底電纜載流量的2種方法及其試驗(yàn)研究[J].高電壓技術(shù).2017.

        [3]趙健康,陳錚錚.國(guó)內(nèi)外海底電纜工程研究綜述[J].華東電力.2016.

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