T/CAOE 53-2023 海上风电场用海缆弯曲限制器

ICS27.180

CCSF11

团体标准

T/CAOE53-2023

海上风电场用海缆弯曲限制器

Subseacablebendrestrictorforoffshorewindfarm

2023-3-31发布2023-3-31实施

中国海洋工程咨询协会发布

T/CAOE53-2023

目次

前言................................................................................III

1范围...............................................................................1

2规范性引用文件.....................................................................1

3术语和定义.........................................................................1

4设计...............................................................................2

总体要求.......................................................................2

设计基础.......................................................................3

设计要求.......................................................................4

5分析...............................................................................6

整体分析.......................................................................6

局部分析.......................................................................6

热性能分析.....................................................................7

蠕变性能分析...................................................................7

疲劳分析.......................................................................7

6材料...............................................................................8

聚合物材料.....................................................................8

金属材料.......................................................................8

聚合物材料与金属材料混合应用...................................................8

7制造...............................................................................8

质量保证要求...................................................................8

尺寸控制.......................................................................9

制造工艺.......................................................................9

8检验..............................................................................10

测试要求......................................................................10

测试方法......................................................................11

9包装、标识、存储及运输............................................................13

包装..........................................................................13

标识..........................................................................13

存储..........................................................................13

运输..........................................................................13

10安装及运维.......................................................................13

安装.........................................................................13

运维.........................................................................14

附录A（资料性）弯曲限制器设计确认单................................................15

I

T/CAOE53-2023

附录B（资料性）局部分析示例........................................................17

附录C（规范性）自由锁定半径........................................................19

C.1试验目的......................................................................19

C.2试验方法......................................................................19

附录D（规范性）额定弯矩试验和极限弯矩试验..........................................21

D.1试验目的......................................................................21

D.2额定弯矩试验方法..............................................................21

D.3极限弯矩试验方法..............................................................21

附录E（规范性）冲击试验............................................................22

E.1试验目的......................................................................22

E.2试验方法......................................................................22

附录F（规范性）耐侧压试验..........................................................23

F.1试验目的......................................................................23

F.2试验方法......................................................................23

参考文献.............................................................................24

图1典型的聚合物弯曲限制器结构示意图.................................................7

图2由标准金属管制成的弯曲限制器结构示意图...........................................7

图3弯曲限制器单元制造工艺流程......................................................10

图4弯曲限制器单元尺寸测量示意图....................................................12

图5弯曲限制器装配和组装示意图......................................................12

图B.1荷载作用于弯曲限制器分型面上..................................................17

图B.2弯曲限制器半对称网格模型......................................................17

图B.3荷载作用平面与弯曲限制器分型面呈一定角度......................................18

图B.4弯曲限制器非对称有限元网格模型................................................18

图C.1弯曲限制器自由弯曲示意图......................................................20

图D.1弯曲限制器弯矩试验示意图......................................................21

图E.1弯曲限制器冲击试验示意图......................................................22

图F.1弯曲限制器耐侧压试验示意图....................................................23

表1弯曲限制器所承受的荷载分类和明细.................................................4

表2弯曲限制器用聚合物材料认证测试项目...............................................9

表3测试项目和类别..................................................................11

表A.1弯曲限制器设计确认单..........................................................15

II

T/CAOE53-2023

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定

起草。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

本文件由中国海洋工程咨询协会提出并归口。

本文件起草单位：青岛海检集团有限公司、宁波东方电缆股份有限公司、宁波泛叶海洋科技有限公

司、大连理工大学宁波研究院、中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司、中国能源建设集团广东省

电力设计研究院有限公司、上海勘测设计研究院有限公司、三峡新能源阳江发电有限公司、明阳智慧能

源集团股份公司、中国石油大学（华东）、大连大象新材料发展有限公司、江苏傲凯海洋系统科技有限

公司。

本文件主要起草人：刘太元、张宁、胡平、张红岩、钟科星、胡一鸣、谢赛宇、阎军、陈金龙、张

聪、王滨、祝周杰、孙启然、张振、常德龙、郭保东、吴迪、孙宝江、高永海、王志远、钟实、张国伟。

III

T/CAOE53-2023

海上风电场用海缆弯曲限制器

1范围

本文件规定了海上风电场用海缆弯曲限制器的设计要求、制造要求、测试要求、安装要求等。

本文件适用于海上风电场用海缆弯曲限制器的设计、制造、测试、安装。海上油气田开发用的海底

电缆、脐带缆等所使用的弯曲限制器也可参考使用。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

GB/T21412.5—2017石油天然气工业水下生产系统的设计和操作第5部分：水下脐带缆

GB/T21412.11—2019石油天然气工业水下生产系统的设计和操作第11部分：挠性管系统的推

荐作法

NB/T31117—2017海上风电场交流海底电缆选型敷设技术导则

APISPECIFICATION17L1—2013柔性管道辅助设备的规范(SpecificationForFlexiblePipe

AncillaryEquipment)

APIRECOMMENDEDPRACTICE17L2—2013柔性管道辅助设备的标准(RecommendedPracticefor

FlexiblePipeAncillaryEquipment)

3术语和定义

GB/T21412.5—2017、GB/T21412.11—2019、NB/T31117—2017、APISPECIFICATION17L1—2013

界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

弯曲限制器bendrestrictor

通过机械方法使海底电缆的弯曲半径受到限制的装置。

[来源：GB/T21412.5—2017,3.1.4]

弯曲限制器模块bendrestrictormodule

实现海底电缆弯曲限制器的基本结构模块。

注：两个或两个以上弯曲限制器模块可以串联组装成完整长度的弯曲限制器。

弯曲限制器单元bendrestrictorelement

实现海底电缆弯曲限制器的基本结构单元。

注：两个弯曲限制器单元可以通过紧固件或其他形式组成一个弯曲限制器模块。

弯曲加强器bendstiffener

通过提供局部附加弯曲刚度，在指定弯曲力矩条件下限制海底电缆最小弯曲半径的装置。

[来源：GB/T21412.11—2019,3.1.12]

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T/CAOE53-2023

海底电缆Subseacable

敷设在江、河、湖、海等水域环境中，直接与水接触或埋设在水底，具有较强的抗拉抗压、纵向阻

水和耐腐蚀能力的电缆，包括海底通信电缆、光缆、电力电缆或光电复合电缆。

[来源NB/T31117—2017,2.0.1]

锁定lock-up

弯曲限制器弯曲时模块之间相互紧密咬合、，不发生相对位移的状态。

[来源：APISPECIFICATION17L1—2013,3.1.59]

自由锁定半径free-lockingradius

弯曲限制器锁定后，在不受外力，未发生变形状态下的弯曲半径。

[来源：APIRECOMMENDEDPRACTICE17L2—2013,3.1.41]

变形锁定半径deformedlockingradius

弯曲限制器锁定后，在承受额定荷载、发生变形时的弯曲半径。

[来源：APIRECOMMENDEDPRACTICE17L2—2013,3.1.29]

最小弯曲半径minimumbendradius

海底电缆在拉伸荷载为零，不违反应力准则要求或不发生性能降低的情况下，能够弯曲的最小半径。

[来源：GB/T21412.5—2017,3.1.34]

功能荷载functionalload

不考虑环境或偶然效应，因系统存在和使用而引起的荷载。

[来源：GB/T21412.11—2019,3.1.51]

环境荷载environmentalload

直接或间接由海洋或大气环境引起的荷载。

[来源：GB/T21412.11—2019,3.1.50]

偶然荷载accidentalload

由意外事件引起的荷载。

[来源：GB/T21412.11—2019,3.1.49]

接口结构interfacestructure

将荷载从弯曲限制器传递到其他结构(如中心夹具)的连接结构。

[来源：APISPECIFICATION17L1—2013,3.1.34]

4设计

总体要求

根据海上风电场环境条件、基础结构设计提出弯曲限制器设计需求、设计输入参数作为设计基础。

设计基础应包含对弯曲限制器类型、覆盖海底电缆长度、承载能力等方面的需求，以及海底电缆、支撑

结构等输入参数。设计基础一般由购买方提供，内容和形式可参考附录A。

基于设计基础，供应商应提供设计文件证明弯曲限制器性能满足如下要求：

a)能够承受所有指定设计荷载，保证结构完整性；

b)在服役寿命期内保证功能完整性；

2

T/CAOE53-2023

c)在服役寿命内，保障海底电缆在安装、运行期间的最小弯曲半径大于购买方要求的最小值；

d)所用材料与暴露环境、接触介质相兼容；

e)金属材质的弯曲限制器单元、紧固件、连接结构满足防腐要求；

f)与支撑结构连接的安全性。

必要时，可通过买、卖双方认可的第三方对弯曲限制器设计文件进行审核或认证。

设计基础

4.2.1设计需求

4.2.1.1必备需求

弯曲限制器的设计需求应至少包含如下内容：

a)静态应用或动态应用；

b)覆盖海底电缆长度；

c)暴露温度：

1)提供储存、运输、安装、运行（仅适用于水面上应用）过程中空气温度；

2)海水温度；

3)海底电缆外表面温度。

d)是否会长期暴露在高强度阳光下：

1）规定运输、储存、安装、服役、运维过程中的累计暴露时间；

2）规定使用位置（水面以上、海底或者二者中间区域），明确是否会因潮位变化等因素完全

暴露于阳光下。

e)弯曲限制器材料属性；

f)防腐需求：

1）应指定金属结构（含紧固件）的防腐涂层要求，包括特殊涂层材料；

2）可指定采用腐蚀余量设计或使用抗腐蚀材料替代防腐涂层；

3）可对牺牲阳极提出需求，包括对牺牲阳极的材料、连接方式、质量计算进行要求。

g)备件需求：应指定接口结构所需的备用弯曲限制器元件和备用紧固件的比例；

h)磨损量需求。

4.2.1.2可选需求

弯曲限制器的设计需求还可包含如下内容：

a)承载力需求：

1）规定弯曲限制器锁定后，作用在其上的弯矩和剪力情况；

2）规定冲击荷载；

3）规定安装设计荷载。

b)重量限制。例如：在需要零浮力弯曲限制器时，可指定材料密度；

c)最大外径限制。例如：当弯曲限制器需要被拉入海底电缆护管的情况下，可限制其最大外径；

d)考虑海生物对弯曲限制器的影响。

4.2.2设计输入

4.2.2.1海底电缆参数

至少包含如下参数：海底电缆外径及公差、作业和储存工况下的最小弯曲半径、单位长度质量、外

层材质、弯曲刚度、拉伸刚度。

4.2.2.2支撑结构参数

应提供弯曲限制器接口结构和支撑结构的详细图纸，