CN101644648A - 海缆及其水下设施的耐水压和渗水性能的试验方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海缆及其水下设施的耐水压和渗水性能的试验方法及试验装置，将被测试的海缆及其水下设施分别置入管形高压腔内，注满水并加压到相当于最大敷设水深的水压，维持336小时后打开，可在加压过程中或释放水压后观察和检测海缆及其水下设施的耐水压和抗渗水性能的各项参数指标，提供海缆及其水下设施的科研、设计、生产、应用和维修部门作为研究指导改进各项工作的依据。本发明的优点是在试验中模拟了海缆及其水下设施在水下的实际工作状态，具有较高的参考价值和指导意义。
Description
技术领域
本发明涉及一种对海缆及其水下设施的耐水压性能和抗渗水性能的试验方法及其试验装置。
背景技术
敷设在海底的各种海底通信光缆、海底通信电缆、海底电力电缆和海底光电复合海缆等统称为“海缆”及其与之配套的各类水下分支软硬接头、直通接头盒、分接头盒和水下有源或无源中继放大器等统称为“水下设施”，工作在肉眼看不见的海底，时刻承受着海水水压。对海缆及其水下设施的耐水压和抗渗水性能的要求较高，是海缆及其水下设施工作可靠性的重要指标。我国现有GBT18480-2001《海底光缆规范》、GJB4489-2002《海底光缆通用规范》、GJB5652-2006《海底光缆接头盒规范》、YD/T 814.3-2005《光缆接头盒第3部分：浅海光缆接头盒》等标准，缺乏对海底通信电缆、海底电力电缆和海底光电复合海缆的耐水压和抗渗水性能方而的试验方法和装置。现行海底光缆和海底光缆接头盒标准把缆和水下设施分成两个独立的部分，只分别对光缆缆芯或接头盒进行水压下的渗水试验，两者的相关性能试验没有直接的联系，缺乏对缆和接头盒连接为一体后的耐水压试验及与传输有关的光学、电学性能试验；光缆所采用的试验装置是一个约2米长的小型压力容器，只能对一小段光缆的缆芯加水压而成品光缆暴露在空气中；光缆接头盒所采用试验装置是一个圆罐形的压力容器，把接头盒单独放在里面施加水压；这样的试验装置和方法不能很好地模拟实际工作状态，试验结果对科研、设计、生产和应用缺乏指导意义。
发明内容
为了填补海缆及其水下设施的耐水压和抗渗水性能试验方法方面的空白，本发明提供一种海缆及其水下设施的耐水压和渗水性能的试验方法及装置，建立起海缆同水下设施直接关联的耐水压和抗渗水性能等方面的较全面试验，以指导科研、设计、生产和应用。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种海缆及其水下设施的耐水压和渗水性能的试验方法，被测试海缆包括海底通信光缆、海底通信电缆、海底电力电缆和海底光电复合海缆在内的各类海缆及其海底光缆软硬接头及接头盒、有源或无源中继放大器、海底通信电缆软硬接头及接头盒或中继放大器、海底电力电缆软硬接头及接头盒、海底光电复合海缆的光电或电软硬接头及接头盒及其相关的各类海底设施，对其进行耐水压和渗水性能的试验方法是：
(1)被试验海缆及其设施可分别或连接起来置入管形高压腔内；
(2)对管形高压腔内注满水并加压到最大敷设水深的水压，维持此水压14天即336小时；
(3)释放水压，打开管形高压腔，取出被测试海缆或其水下设施；
(4)可在加压过程中或释放水压后对被测试海缆及其水下设施的各项耐水压和抗渗水性能等各项参数指标进行观察和检测；
(5)将试验结果及数据提供给海缆及其水下设施的科研、设计、生产、应用和维修部分作为研究、指导各项工作的科学依据。
一种海缆及其水下设施的耐水压和渗水性能的试验装置，由管形高压腔和端帽组成，其特征是管形高压腔是一个密封的管状腔体，在其两端分别固定连接有端帽；为便于观察，上述注入管形高压腔的水中可加入一定量的萤光染料；上述的端盖中心有一通过密封件引出被测试海缆的通孔；上述管形高压腔内腔的轴向长度≥105米，其内腔横截面的面积≥被测海缆及其水下设施横截面面积的3倍以上。
本发明的积极效果是：在实验室内通过本发明的方法及试验装置，模拟实际工作情况，对海缆及其水下设施进行完整或单独的耐水压性能和渗水性能试验测定，同时可监测光、机、电性能，为海缆及其水下设施的研究、设计、生产、验收、敷设、运行和维护提供连续或定时取样测量验证和改进提供科学依据。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是海缆的纵向耐水压试验方法及试验装置图。
图2是海底设施结构的纵向耐水压试验方法及试验装置图。
图3是海缆在纵向水压下的传输性能试验方法及试验装置图。
图4是海底设施在纵向水压下的传输性能试验方法及试验装置图。
图5是海缆的静压轴向渗水性能试验方法及试验装置图。
图6是海缆一端在空气中另一端在管形高压腔内的轴向渗水性能试验方法及试验装置图。
在图1～图6中，1.管形高压腔，2.端帽，3.被测试海缆，包括海底通信光缆、海底通信电缆、海底电力电缆和海底光电复合海缆在内的各类海缆，4.海缆的密封帽，5.海底通信光缆软硬接头或接头盒、有源或无源中继放大器、海底通信电缆软硬接头或接头盒、或中继放大器、海底电力电缆软硬接头或接头盒、海底光电复合海缆的光/电软硬接头或接头盒在内的各类海底设施，6.检测用光功率输入光纤，7.稳定化光源、光时域反射仪、光纤分析仪等相应的光学仪表，8.检测用光功率输出光纤，9.光功率计等光学仪表，10.缆内多根光纤的串接端头，11.连接电线，12.电阻测量仪表，13.高电压发生器或高阻计。
具体实施方式
实施例1.海缆的纵向耐水压试验
该试验模拟在正常工作条件下，主要验证海缆的结构设计、选材和生产工艺。
如图1所示，将约100米长的海缆(3)的两头用密封帽(4)封住，放入管形高压腔(1)内，腔体两头用端帽(2)封住，然后注入相当于最大敷设水深的水压并维持，水中可放入适量萤光染料。
336小时后释放水压，打开管形高压腔(1)，取出海缆，解除两端密封帽：
a.测量电气绝缘指标应符合要求。
b.从任一头起全面解剖缆的结构，抽样测量结构中各部件尺寸，验证各结构部件有无变形和裂纹。
c.用肉眼或紫外光检查水的纵向渗透情况。
实施例2.海底设施结构的纵向耐水压试验
该试验模拟在正常工作条件下，主要验证水下设施的结构设计、选材和生产工艺，同时验证缆与水下设施的适配性和可靠性。
如图2所示，将已经通过实施例1结构验证的两段海缆(3)按要求连结被检验的水下设施(5)，总长约100米，两头用密封帽(4)封住，放入管形高压腔(1)内，腔体两头用端帽(2)封住，然后注入相当于最大敷设水深的水压并维持，水中可放入适量萤光染料。
336小时后释放水压，打开管形高压腔(1)，取出海缆和水下设施，解除缆两端密封帽后检测下列各项：
a.测量电气绝缘指标应满足要求。
b.解剖水下设施的所有结构件，测量结构中各部件尺寸，验证各结构部件有无变形、裂纹和损伤。
c.用肉眼或紫外光检查水下设施的纵向水渗透情况，也可用电学方法检测水的存在。
实施例3.海缆在纵向水压下的传输性能试验
该试验模拟在正常工作条件下，主要验证海缆在水压下的传输性能和可靠性。
以海底光缆为例，如图3所示，将120米长或更长的海底光缆(3)放入管形高压腔(1)内，腔体两端用密封装置经端帽(2)引出光缆，将缆内所有的光纤串接(10)，用一台稳定化光源(7)通过输入光纤(6)耦合进工作波长的光功率，用一台光功率计通过输出光纤(8)耦合输出光功率，在光缆两端的导体通过连结电线(11)接入电阻测量仪表(12)。然后注入相当于最大敷设水深的水压维持336小时，水中可放入适量萤光染料。
在试验过程中连续或定时取样测量验证：
a.光传输附加衰损变化应在规定范围内。
b.导体的直流电阻变化应在规定范围内。
c.最后可用肉眼或紫外光检查水的纵向渗透情况，也可用电学方法检测水的存在。
对海底通信电缆，缆中为导电芯线，则在两端芯线接入相应的电传输测量仪表，验证相关各项电信传输性能。
对海底电力电缆，缆中为导体，则在两端芯线接入相应的电力传输仪器仪表，验证相关各项电力输送性能。
对海底光电复合海缆，则在光单元和电单元分别接入相应的光学和电学仪表，验证相关各项光和电性能。
实施例4.海底设施在纵向水压下的传输性能试验
该试验模拟在正常工作条例下，验证水下设施的传输性能，同时验证海缆与水下设施的适配性和可靠性。
以海底光缆为例，如图4所示，将已通过结构和传输性能验证的两段海底光缆(3)按规定连接海底设施(5)，总长约为120米，放入管形高压腔(1)内，两端用密封装置经端帽(2)引出光缆，将缆内所有的光纤串接(10)，用一台稳定化光源(7)通过输入光纤(6)耦合出光功率，在光缆两端的导体通过连结电线(11)接入电阻测量仪表(12)。然后注入相当于最大敷设水深的水压维持336小时，水中可放入适量萤光染料。
在试验过程中连续测量光功率和导体电阻的变化。
a.光传输附加衰损变化或中继放大器增益应在规定范围内。
b.导体的直流电阻变化应在规定范围内。
c.最后可用肉眼或紫外光检查水的纵向渗透情况，也可用电学方法检测水的存在。
对海底通信电缆，缆中为导电芯线，则在两端芯线接入相应的电传输测量仪表，验证相关各项电信传输性能。
对海底电力电缆，缆中为导体，则在两端芯线接入相应的电力传输仪器仪表，验证相关各项电力输送性能。
对海底光电复合海缆，则在光单元和电单元分别接入相应的光学和电学仪表，验证相关各项光和电性能。
实施例5.海缆的静压轴向渗水性能试验
该试验模拟海缆在故障条件下，验证缆在水下破损或断裂后在静压下的渗水性能。
如图5所示，将约100米长的海缆(3)的一头用密封帽(4)封住，另一头则暴露在水中，放入管形高压腔(1)内，腔体两头用端帽(2)封住，然后注入相当于最大敷设水深的水压并维持，水中可放入适量萤光染料。
336小时后释放水压，打开管形高压腔(1)，取出海缆，解除密封帽：
a.从任一头起逐步截断解剖缆的结构。
b.用肉眼或紫外光检查水的纵向渗透长度。
c.可用电学的方法检查水的存在。
实施例6.海缆一端在空气中的轴向渗水性能试验
该试验模拟海缆在离岸近端的故障，也是实施例6的加速试验。
如图6所示，将两二端均开口的约100米长的海缆(3)放入管形高压腔(1)内，腔体一头用端帽(2)封住，光缆另一头用密封装置经端帽(2)将尾端引出，暴露在空气中，在海缆导体与管形高压腔(1)金属外壳间用电线(11)接入高阻计(13)，然后尽快注满水，并加入适量萤光染料，加压至相当于最大敷设水深的水压，维持336小时后，减压并检测：
a.记录水从暴露在空气中缆端口流出来的时间；
b.如果水没有流出则维持24小时以上，记录高阻计(13)读数的变化；
c.用肉眼或紫外光检查水的纵向渗透长度，或用电学的方法检查水的存在。
Claims (4)
1、一种海缆及其水下设施的耐水压和渗水性能的试验方法，被测试海缆包括海底通信光缆、海底通信电缆、海底电力电缆和海底光电复合海缆在内的各类海缆及其海底光缆软硬接头及接头盒、有源或无源中继放大器、海底通信电缆软硬接头及接头盒或中继放大器、海底电力电缆软硬接头及接头盒、海底光电复合海缆的光电或电软硬接头及接头盒及其相关的各类海底设施，对其进行耐水压和渗水性能试验的方法是：
(1)将被试验海缆(3)及其设施分别置入管形高压腔(1)内；
(2)对管形高压腔(1)内注满水，加压到最大敷设水深的水压并维持压力14天即336小时；
(3)释放水压，打开管形高压腔(1)，取出被试海缆(3)或者其水下设施；
(4)可在加压过程中或释放水压后对被测海缆或其水下设施的耐水压和渗水性能等各项参数指标进行观察和检测；
(5)将试验结果数据提供给海缆及其水下设施的科研、设计、生产、应用和维修部门作为研究、改进、指导各项工作的参考依据；
一种海缆及其水下设施的耐水压和渗水性能的试验装置，由管形高压腔(1)和端帽(2)组成，其特征是管形高压腔(1)是一个密闭的管形腔体，在其两端分别固定连接有端帽(2)。
2、根据权利要求1所述的海缆及其水下设施的耐水压和渗水性能的试验方法及装置，其特征是管形高压腔(1)的水中可加入一定量为便于观察的萤光染料。
3、根据权利要求1所述的海缆及其水下设施的耐水压和渗水性能的试验方法及装置，其特征是端盖(2)的中心有一通过密封件引出被测海缆的通孔。
4、根据权利要求1所述的海缆及其水下设施的耐水压和渗水性能的试验方法及装置，其特征是管形高压腔(1)内腔的轴向长度≥105米，其内腔横截面面积≥被测海缆及其水下设施横截面面积的3倍以上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20100210 |