CN106525312B - 一种海底电缆锚挂试验系统及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
一种海底电缆锚挂试验系统及其使用方法，涉及一种海底电缆锚挂试验系统及其使用方法。故障特征的寻找、锚挂程度的评估都需要通过反复的试验，而目前缺乏有效的锚挂试验系统。本发明包括用于给试验的海底电缆定位导向的定滑轮、连接在所试验的海底电缆两端的锚固装置，锚固装置连接到张力传感器，张力传感器连接到地锚，所试验的海底电缆的中部位置上方设有用于钩挂海底电缆的挂钩，挂钩尾端连接有张力位移传感器，张力位移传感器连接在张力机上，张力传感器、张力位移传感器和张力机通过数字接口连接到用于控制张力机运行的控制机。本发明结构简单、方法有效可行，可最大程度模拟海底电缆真实的锚挂过程，为锚挂故障的监测和损坏程度评估提供了试验支撑。
Description
技术领域
本发明涉及一种海底电缆锚挂试验系统及其使用方法。
背景技术
随着海洋事业的蓬勃发展，海上航运、渔业捕捞等活动日益频繁，船舶抛锚或撒网都会对海底电缆造成威胁。国际大电网会议CIGRE专门对海底电缆的机械试验提出了建议，并提到了锚挂对海底电缆的威胁。为了及时发现锚害，人们利用分布式光纤传感技术测量海底电缆内复合光纤的应变、振动等物理量，通过这些量的变化进行故障报警和定位。
发明内容
本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供一种海底电缆锚挂试验系统及其使用方法，以实现海底电缆的锚挂试验目的。为此，本发明采取以下技术方案。
一种海底电缆锚挂试验系统，包括用于给试验的海底电缆定位导向的定滑轮、连接在所试验的海底电缆两端的锚固装置，所述的锚固装置连接到张力传感器，所述的张力传感器连接到地锚，所试验的海底电缆的中部位置上方设有用于钩挂海底电缆的挂钩，所述的挂钩尾端连接有张力位移传感器，张力位移传感器连接在张力机上，所述的张力传感器、张力位移传感器和张力机通过数字接口连接到用于控制张力机运行的控制机。锚挂试验系统通过控制机控制张力机运行，使挂钩钩住的海底电缆实现拉紧移动，张力传感器和张力位移传感器把张力数据和位移数据传递给控制机实现试验数据的采集反馈。
作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本发明还包括以下附加技术特征。
所述的定滑轮间隔1.5~4米均匀排列。通过把海底电缆布置在间隔均匀的定滑轮轮槽中，能够有效地拉紧所试验的海底电缆，模拟海底电缆在海底受力场景。
定滑轮、地锚、张力机均采用浇筑方式固定在地面上。通过浇筑方式能牢固的固定定滑轮、地锚、张力机。
所述的数字接口为RS232接口。RS232接口普遍应用于工程设备领域，技术成熟。
所述的张力传感器与地锚和锚固装置之间通过缆绳连接；所述的张力位移传感器与张力机和挂钩之间通过缆绳连接。相比于完全的硬结构连接，缆绳具有一定的柔性，连接方式灵活。
所述的缆绳为钢丝绳。钢丝绳强度大，可靠性好。
所述的控制机包括用于控制张力机运行的控制模块、用于接收张力机的反馈数据、张力传感器和张力位移传感器的测量数据的数据反馈接收模块，所述的控制模块和数据反馈接收模块通过包括显示屏及键盘在内的人机交互模块实现交互操作或显示。控制模块可以控制张力机控制模拟锚挂的力度和距离，数据反馈接收模块用于接收和存储张力传感器和张力位移传感器所测得的张力和位移数据，人机交互模块便于人机交互操作和数据显示。
所述的控制机为计算机。计算机应用普遍，人力交互操作方便，可开发能力强。
所述的挂钩的内径尺寸大于20厘米。由于通用的海底电缆大多小于20厘米, 挂钩的内径尺寸大于20厘米能够有效地钩挂住海底电缆，并使钩挂部位受力均匀；而在挂钩内径在小于海底电缆的外径时，两者之间会存在间隙，当张力机拉伸时，会出现钩挂部位电缆受力差别太大而变形产生的损伤。
一种海底电缆锚挂试验系统的使用方法包括以下步骤：
1）根据锚挂施加海底电缆的范围确定中间闲置定滑轮的数量；
2）穿设好海底电缆，除中间锚挂施加范围的海底电缆布置于定滑轮的上方轮槽中，海底电缆其余的位置穿设于定滑轮的下方轮槽中，海底电缆的两端依次连接锚固装置、张力传感器，最后连接到地锚；
3）挂钩勾住海底电缆中部，调节缆绳的长度，尽量使海底电缆绷紧；
4）通过控制机控制张力机的张力大小，并定速增加张力机张力，控制海底电缆锚挂的力度和距离，反馈数据和测量数据由控制机实时记录存储并显示在显示屏上。
有益效果：一种海底电缆锚挂试验系统结构简单、方法有效可行，可最大程度模拟海底电缆真实的锚挂过程，能够获取并绘制锚挂过程中海底电缆承受的实时张力和位移，并可直观展示锚挂过程和损坏情况，解决了海底电缆锚挂故障难以捕捉，试验开展困难的难题，为锚挂故障的监测和损坏程度评估提供了试验支撑。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
图中：1-地锚；2-缆绳；3-张力传感器；4-锚固装置；5-定滑轮；6-海底电缆；7-挂钩；8-张力位移传感器；9-张力机。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
如图1所示，本发明包括用于给试验的海底电缆6定位导向的定滑轮5、连接在所试验的海底电缆6两端的锚固装置4，锚固装置4连接到张力传感器3，张力传感器3连接到地锚1，所试验的海底电缆6的中部位置上方设有用于钩挂海底电缆6的挂钩7，所述的挂钩7尾端连接有张力位移传感器8，张力位移传感器8连接在张力机9上，张力传感器3、张力位移传感器8和张力机9通过数字接口连接到用于控制张力机9运行的控制机。锚挂试验系统通过控制机控制张力机9运行，使挂钩7钩住的海底电缆6实现拉紧移动，张力传感器3和张力位移传感器8把张力数据和位移数据传递给控制机实现试验数据的采集反馈。
为了有效地拉紧测试的海底电缆6，定滑轮5间隔2米均匀排列。通过把海底电缆6布置在间隔均匀的定滑轮5轮槽中，能够有效地拉紧所试验的海底电缆6，模拟海底电缆6在海底受力场景。
为了有效地固定定滑轮5、地锚1和张力机9，定滑轮5、地锚1、张力机9均采用浇筑方式固定在地面上。通过浇筑方式能牢固的固定定滑轮5、地锚1、张力机9。
为了便于连接控制机，数字接口为RS232接口。RS232接口普遍应用于工程设备领域，技术成熟。
为了实现较好的连接效果，张力传感器3与地锚1和锚固装置4之间通过钢丝绳连接；张力位移传感器8与张力机9和挂钩7之间通过钢丝绳连接。相比于完全的硬结构连接，钢丝绳强度大，可靠性好，具有一定的柔性，连接方式灵活。
为了有效地实现对张力机9的控制及反馈数据的存储和显示，控制机包括用于控制张力机9运行的控制模块、用于接收张力机9的反馈数据、张力传感器3和张力位移传感器8的测量数据的数据反馈接收模块，控制模块和数据反馈接收模块通过包括显示屏及键盘在内的人机交互模块实现交互操作或显示。控制模块可以控制张力机9控制模拟锚挂的力度和距离，数据反馈接收模块用于接收和存储张力传感器3和张力位移传感器8所测得的张力和位移数据，人机交互模块便于人机交互操作和数据显示。
为了实现较好的应用效果，控制机为计算机。计算机应用普遍，人力交互操作方便，可开发能力强。
为了便于钩挂不同规格的海底电缆6，挂钩7的内径尺寸为21厘米。由于通用的海底电缆6大多小于20厘米, 21厘米的挂钩7的内径尺寸能够有效地钩挂住海底电缆6，并使钩挂部位受力均匀；而在挂钩7内径在小于海底电缆6的外径时，两者之间会存在间隙，当张力机9拉伸时，会出现钩挂部位电缆受力差别太大而变形产生的损伤。
一种海底电缆锚挂试验系统的使用方法包括以下步骤：
1）根据锚挂施加海底电缆6的范围确定中间闲置定滑轮5的数量；
2）穿设好海底电缆6，除中间锚挂施加范围的海底电缆6布置于定滑轮5的上方轮槽中，海底电缆6其余的位置穿设于定滑轮5的下方轮槽中，海底电缆6的两端依次连接锚固装置4、张力传感器3，最后连接到地锚1；
3）挂钩7勾住海底电缆6中部，调节缆绳2的长度，尽量使海底电缆6绷紧；
4）通过控制机控制张力机9的张力大小，并定速增加张力机9张力，控制海底电缆6锚挂的力度和距离，反馈数据和测量数据由控制机实时记录存储并显示在显示屏上。
试验时，首先确定锚挂过程中海底电缆6中间弯曲部分的长度，该长度的海底电缆6绕在定滑轮5的上方，其他部分绕在定滑轮5的下方；然后，依次连接锚固装置4、张力传感器3、地锚1，通过调节它们之间的钢丝绳长度对海底电缆6施加预紧力，让海底电缆6尽量拉直，以节约张力机9的有效位移；将铁钩勾在海底电缆6中间，再依次连接张力位移传感器8、张力机9；操作计算机上的控制模块，使张力机9回到零位，调节张力位移传感器8两端的钢丝绳，施加预紧力；至此，试验前的准备完毕。开始试验后，首先操作计算机上的控制模块，输入施加的张力值和持续时间，然后启动计算机上的“锚挂”功能，锚挂开始，整个过程中的实时张力和位移由传感器通过RS232接口传给计算机，计算机接收、记录并显示在屏幕上。
本实例中，张力机9采用液压式结构，最大施加位移大于5米，张力机9的最大张力大于1000KN；张力传感器3和张力位移传感器8测量响应时间为小于1MS，张力最大测量值大于1000kN；张力位移传感器8位移测量范围大于50厘米。
以上图1所示的一种海底电缆锚挂试验系统及其使用方法是本发明的具体实施例，已经体现出本发明实质性特点和进步，可根据实际的使用需要，在本发明的启示下，对其进行形状、结构等方面的等同修改，均在本方案的保护范围之列。
Claims (10)
1.一种海底电缆锚挂试验系统，其特征在于：包括用于给试验的海底电缆（6）定位导向的定滑轮（5）、连接在所试验的海底电缆（6）两端的锚固装置（4），所述的锚固装置（4）连接到张力传感器（3），所述的张力传感器（3）连接到地锚（1），所试验的海底电缆（6）的中部位置上方设有用于钩挂海底电缆（6）的挂钩（7），所述的挂钩（7）尾端连接有张力位移传感器（8），张力位移传感器（8）连接在张力机（9）上，所述的张力传感器（3）、张力位移传感器（8）和张力机（9）通过数字接口连接到用于控制张力机（9）运行的控制机。
2.根据权利要求1所述的一种海底电缆锚挂试验系统，其特征在于：所述的定滑轮（5）间隔1.5~4米均匀排列。
3.根据权利要求1所述的一种海底电缆锚挂试验系统，其特征在于：定滑轮（5）、地锚（1）、张力机（9）均采用浇筑方式固定在地面上。
4.根据权利要求1所述的一种海底电缆锚挂试验系统，其特征在于：所述的数字接口为RS232接口。
5.根据权利要求1所述的一种海底电缆锚挂试验系统，其特征在于：所述的张力传感器（3）与地锚（1）和锚固装置（4）之间通过缆绳（2）连接；所述的张力位移传感器（8）与张力机（9）和挂钩（7）之间通过缆绳（2）连接。
6.根据权利要求5所述的一种海底电缆锚挂试验系统，其特征在于：所述的缆绳（2）为钢丝绳。
7.根据权利要求1所述的一种海底电缆锚挂试验系统，其特征在于：所述的控制机包括用于控制张力机（9）运行的控制模块、用于接收张力机（9）的反馈数据、张力传感器（3）和张力/位移传感器的测量数据的数据反馈接收模块，所述的控制模块和数据反馈接收模块通过包括显示屏及键盘在内的人机交互模块实现交互操作或显示。
8.根据权利要求7所述的一种海底电缆锚挂试验系统，其特征在于：所述的控制机为计算机。
9.根据权利要求1所述的一种海底电缆锚挂试验系统，其特征在于：所述的挂钩（7）的内径尺寸大于20厘米。
10.采用权利要求1所述的一种海底电缆锚挂试验系统的使用方法，其特征在于包括以下步骤：
1）根据锚挂施加海底电缆（6）的范围确定中间闲置定滑轮（5）的数量；
2）穿设好海底电缆（6），除中间锚挂施加范围的海底电缆（6）布置于定滑轮（5）的上方轮槽中，海底电缆（6）其余的位置穿设于定滑轮（5）的下方轮槽中，海底电缆（6）的两端依次连接锚固装置（4）、张力传感器（3），最后连接到地锚（1）；
3）挂钩（7）勾住海底电缆（6）中部，调节缆绳（2）的长度，尽量使海底电缆（6）绷紧；
4）通过控制机控制张力机（9）的张力大小，并定速增加张力机（9）张力，控制海底电缆（6）锚挂的力度和距离，反馈数据和测量数据由控制机实时记录存储并显示在显示屏上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |