CN113572118B - 一种用于海上风力发电的海底电缆护管组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于海上风力发电的海底电缆护管组件，属于电缆护管领域，通过根据实际需要在电缆安装多个双层护管，实现部分电缆在双层护管内部的松弛放置，形成预留电缆区域，当电缆在海底发生过度迁移时，双层护管可自动拉伸，释放出预留电缆，适应外界环境拉力，从而有效降低电缆受到的拉力损坏，当外界作用力消失时，双层护管自动回缩，重新形成预留电缆，为下次电缆受拉过程提供防护，并且，当电缆受外物拦截造成双层护管无法回缩时，通过气泵可同时向多个双层护管内部充气，使其膨胀带动电缆共同上浮，快速有效实现脱离外物，既降低了外物对电缆的破坏，同时也促进了预留电缆的重新形成，实现了对电缆的有效保护。

Description

一种用于海上风力发电的海底电缆护管组件

技术领域

本发明涉及电缆护管领域，更具体地说，涉及一种用于海上风力发电的海底电缆护管组件。

背景技术

风力发电是世界上发展最快的绿色能源技术，在陆地风电场建设快速发展的同时，人们已经注意到陆地风能利用所受到的一些限制，如占地面积大、噪声污染等问题。由于海上丰富的风能资源和当今技术的可行性，海洋将成为一个迅速发展的风电市场。

海底电缆是用绝缘材料包裹的导线，铺设在海底及河流水下，用于电信传输。现代的海底电缆都是使用光纤作为材料，传输电话和互联网信号。光纤具有安全稳定，抗干扰能力强，保密性能好的特点，

但由于海底海况复杂，随着海水底流对海底淤泥的长期冲刷，以及风力发电机在海上的晃动，容易发生海底电缆悬空，并随着海水、风力发电机进行悬浮、移位的现象，造成电缆受拉损坏的情况。

发明内容

1．要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于海上风力发电的海底电缆护管组件，它可以实现部分电缆在双层护管内部的松弛放置，形成预留电缆区域，当电缆在海底发生过度迁移时，双层护管可自动释放出预留电缆，适应外界环境拉力，从而有效降低电缆受到的拉力损坏，当外界作用力消失时，双层护管内部重新形成预留电缆，并且，当电缆受外物拦截造成双层护管无法回缩时，通过双层护管膨胀带动电缆共同上浮，快速有效实现脱离外物，既降低了外物对电缆的破坏，同时也促进了预留电缆的重新形成。

2．技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种用于海上风力发电的海底电缆护管组件，包括气泵、储气箱和设于电缆外侧的多个双层护管，所述气泵和储气箱均安装于风力发电机的内部，所述双层护管包括外开合管和内开合管，所述外开合管包括一对相互转动连接的外半筒，所述外半筒的外表面固定连接有气袋，所述气袋的外端固定连接有一对充气管，所述外半筒的一端固定连接有主限位板，所述内开合管包括一对相互转动连接的内半筒，所述内半筒的外圈直径小于外半筒的内圈直径，所述内半筒远离主限位板的一端固定连接有副限位板；

所述双层护管两侧均设有定点套，所述定点套固定连接于电缆外端，所述定点套靠近双层护管的一端开设有环槽，所述主限位板和副限位板分别插设于一对环槽的内侧，所述主限位板和副限位板与定点套之间均连接有螺栓；

其中一个所述外半筒靠近主限位板的内壁上固定连接有拉力传感器，所述拉力传感器和气泵均与风力发电系统电性连接，所述拉力传感器的感应端固定连接有弹性带，所述弹性带远离拉力传感器的一端固定连接有挂扣，其中一个所述内半筒靠近主限位板的一端固定连接有挂环，所述挂扣与挂环相匹配。

进一步的，所述外半筒的外端固定连接有横板，一对所述横板之间连接有多个主紧固件，所述横板上开设有多个均匀分布的主螺孔，多个所述主紧固件分别螺纹连接于一对主螺孔之间。

进一步的，所述内半筒的外端固定连接有短板，一对所述短板之间连接有副紧固件，所述短板上开设有副螺孔，所述副紧固件螺纹连接于一对副螺孔之间。

进一步的，所述环槽的内壁上开设有一对圆孔，所述主限位板和副限位板上均开设有与圆孔相对应的锁孔，所述圆孔和锁孔均与螺栓螺纹连接。

进一步的，不含有所述拉力传感器的外半筒内壁上固定连接有立板，不含有所述挂环的内半筒上开设有条孔，所述立板与条孔内部滑动连接。

进一步的，相邻所述双层护管之间设有主柔性管，所述主柔性管的两端分别与一对充气管螺纹连接。

进一步的，其中一个所述双层护管与气泵之间连接有副柔性管，所述副柔性管的一端与充气管螺纹连接，所述副柔性管的另一端与气泵的出气端固定连接，所述气泵的进气端与储气箱之间固定连接有传送管。

进一步的，位于相邻一对所述定点套之间的电缆长度大于其外侧双层护管的长度。

一种用于海上风力发电的海底电缆护管组件，其使用方法为：

S1、安装：准备多个双层护管，将其分别安装在电缆的相邻一对定点套之间，一对定点套之间的电缆呈松弛状存储于双层护管的内部，形成预留电缆，并通过主柔性管和副柔性管进行多个双层护管和气泵之间的连通；

S2、当电缆受海水或风力发电机晃动影响发生过度移动时，双层护管受电缆牵引作用进行拉伸，释放内部预留电缆，降低电缆受拉力度，拉力降低时，双层护管自动回缩形成预留电缆；

S3、当电缆受拦截物阻拦，造成双层护管长时间未回缩时，风力发电系统控制气泵向气袋内部充气，实现电缆的上浮，脱离拦截物，促进双层护管回缩，再次形成预留电缆；

S4、双层护管回缩后，气泵抽出气袋中气体，使双层护管形成初始形态。

进一步的，步骤S1所述双层护管的具体安装方法为：

S1-1、先将一对内半筒置于一对定点套之间，并套于电缆外侧，将副限位板插入与其靠近的环槽中，并采用螺栓固定，通过副紧固件固定一对短板；

S1-2、将一对外半筒套于内半筒的外侧，先将挂扣与挂环连接，再将主限位板插入另一环槽中，同样采用螺栓固定，再通过主紧固件固定一对横板。

3．有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

（1）本方案根据实际需要在电缆安装多个双层护管，实现部分电缆在双层护管内部的松弛放置，形成预留电缆区域，当电缆受到海水或风力发电机晃动影响发生过度迁移时，双层护管可自动拉伸，释放出预留电缆，适应外界环境拉力，从而有效降低电缆受到的拉力损坏，当外界作用力消失时，双层护管自动回缩，重新形成预留电缆，为下次电缆受拉过程提供防护，并且，当电缆受外物拦截造成双层护管无法回缩时，通过气泵可同时向多个双层护管内部充气，使其膨胀带动电缆共同上浮，快速有效实现脱离外物，既降低了外物对电缆的破坏，同时也促进了预留电缆的重新形成，实现了对电缆的有效保护。

（2）通过横板和主紧固件的配合使用，实现控制外开合管的开启和关闭，便于根据实际需要其安装在电缆上，以及在受损时便于更换，通过短板和副紧固件的配合使用，实现控制内开合管的开启和关闭，同样便于根据实际需要其安装在电缆上，以及在受损时便于更换。

（3）一对定点套之间的电缆呈松弛、弯曲状放置于双层护管内部，可作为预留电缆，因海水经常发生涨落震荡现象，电缆在海水中也会随海水或风力发电机晃动产生移动，受到拉扯力作用，当电缆受拉过度时，外半筒和内半筒受电缆拉力作用会相互远离，双层护管进行拉伸，释放出其内部的预留电缆，适应海水或风力发电机晃动，从而减少电缆受到的拉力损坏；与此同时弹性带受拉伸长，通过弹性带的弹力对拉力传感器施加拉力，使拉力传感器发生信号变化。

（4）当海水或风力发电机晃动幅度减低直至停止，在弹性带的弹力作用下，双层护管可自动进行回缩，电缆重新存储于双层护管内部，作为下次受拉过程中的预留电缆，拉力传感器感受的信号再次变化，恢复正常范围值；当拉力传感器检测到长时间处于高力度受拉状态时，表明电缆可能受外界拦截物阻拦，造成双层护管无法正常回缩，此时，拉力传感器将信号传递至风力发电系统，风力发电系统控制气泵抽取储气箱中气体，并将其输送至多个气袋中，气袋充气膨胀，增大所受海水浮力，逐渐上浮，从而带动电缆上浮，有效实现远离拦截物，当其不收拦截物影响时，双层护管在弹性带作用下自动回缩。因此，通过上述过程，可有效实现对电缆的过拉保护，使电缆不易因海水或风力发电机晃动产生过拉损坏。

附图说明

图1为本发明的安装结构示意图；

图2为本发明的双层护管的立体图一；

图3为本发明的双层护管的立体图二；

图4为本发明的内开合管的立体图一；

图5为本发明的双层护管的正面结构示意图一；

图6为图5中A处的结构示意图；

图7为本发明的内开合管的立体图二；

图8为本发明的双层护管的正面结构示意图二；

图9为本发明的双层护管的正面结构示意图三；

图10为本发明的双层护管和定点套拆分时的正面结构示意图。

图中标号说明：

1气泵、2储气箱、31外半筒、32横板、33气袋、34充气管、35主限位板、41内半筒、4101条孔、42短板、43副限位板、5定点套、501环槽、502圆孔、6拉力传感器、7弹性带、8挂扣、9挂环、10立板、11主柔性管、12副柔性管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然；所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例；而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例；本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例；都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例：

请参阅图1，一种用于海上风力发电的海底电缆护管组件，包括气泵1、储气箱2和设于电缆外侧的多个双层护管，气泵1和储气箱2均安装于风力发电机的内部，请参阅图2和图3，双层护管包括外开合管和内开合管，外开合管包括一对相互转动连接的外半筒31，外半筒31的外表面固定连接有气袋33，气袋33的外端固定连接有一对充气管34，外半筒31的一端固定连接有主限位板35，外半筒31的外端固定连接有横板32，一对横板32之间连接有多个主紧固件，横板32上开设有多个均匀分布的主螺孔，多个主紧固件分别螺纹连接于一对主螺孔之间，通过横板32和主紧固件的配合使用，实现控制外开合管的开启和关闭，便于根据实际需要其安装在电缆上，以及在受损时便于更换。

请参阅图4，内开合管包括一对相互转动连接的内半筒41，内半筒41的外圈直径小于外半筒31的内圈直径，内半筒41远离主限位板35的一端固定连接有副限位板43，内半筒41的外端固定连接有短板42，一对短板42之间连接有副紧固件，短板42上开设有副螺孔，副紧固件螺纹连接于一对副螺孔之间，主紧固件和副紧固件均有螺杆和螺母组成，通过短板42和副紧固件的配合使用，实现控制内开合管的开启和关闭，同样便于根据实际需要其安装在电缆上，以及在受损时便于更换。

请参阅图4和图5，双层护管两侧均设有定点套5，定点套5固定连接于电缆外端，定点套5靠近双层护管的一端开设有环槽501，主限位板35和副限位板43分别插设于一对环槽501的内侧，主限位板35和副限位板43与定点套5之间均连接有螺栓，环槽501的内壁上开设有一对圆孔502，主限位板35和副限位板43上均开设有与圆孔502相对应的锁孔，圆孔502和锁孔均与螺栓螺纹连接，通过主限位板35和副限位板43与环槽501的配合，实现外半筒31和内半筒41与定点套5之间的连接、限位，并通过螺栓对其进行紧固，从而实现将双层护管安装在一对定点套5之间。

请参阅图5和图6，其中一个外半筒31靠近主限位板35的内壁上固定连接有拉力传感器6，拉力传感器6和气泵1均与风力发电系统电性连接，拉力传感器6的感应端固定连接有弹性带7，弹性带7远离拉力传感器6的一端固定连接有挂扣8，其中一个内半筒41靠近主限位板35的一端固定连接有挂环9，挂扣8与挂环9相匹配。补充说明：短板42位于靠近副限位板43的一侧，在安装外半筒31和内半筒41时，外半筒31位于短板42远离副限位板43的一侧，外半筒31可以受到短板42的阻拦作用，使内半筒41不易过度向外半筒31内侧移动，从而不易对拉力传感器6造成撞击，也不易造成挂扣8和挂环9之间发生松弛情况。

位于相邻一对定点套5之间的电缆长度大于其外侧双层护管的长度，在完成安装后，一对定点套5之间的电缆呈松弛、弯曲状放置于双层护管内部，可作为预留电缆，因海水经常发生涨落震荡现象，电缆在海水中也会随海水或风力发电机晃动产生移动，受到拉扯力作用，当电缆受拉过度时，外半筒31和内半筒41受电缆拉力作用会相互远离，双层护管进行拉伸，释放出其内部的预留电缆，适应海水或风力发电机晃动，从而减少电缆受到的拉力损坏；与此同时弹性带7受拉伸长，通过弹性带7的弹力对拉力传感器6施加拉力，使拉力传感器6发生信号变化。

正常情况下，当海水或风力发电机晃动幅度减低直至停止，在弹性带7的弹力作用下，双层护管可自动进行回缩，电缆重新存储于双层护管内部，作为下次受拉过程中的预留电缆，拉力传感器6感受的信号再次变化，恢复正常范围值；在非正常情况下，即当拉力传感器6检测到长时间处于高力度受拉状态时，表明电缆可能受外界拦截物阻拦，造成双层护管无法正常回缩，此时，拉力传感器6将信号传递至风力发电系统，风力发电系统控制气泵1抽取储气箱2中气体，并将其输送至多个气袋33中，气袋33充气膨胀，增大所受海水浮力，逐渐上浮，从而带动电缆上浮，有效实现远离拦截物，当其不收拦截物影响时，双层护管在弹性带7作用下自动回缩。因此，通过上述过程，可有效实现对电缆的过拉保护，使电缆不易因海水或风力发电机晃动产生过拉损坏。

本发明中通过结合多个拉力传感器6的检测结果，可实现对电缆所处环境进行较为准确的检测，并且当气袋33膨胀后，拉力传感器6检测到的拉力仍无明显变化时，风力发电系统可将结果传递至陆地控制基站，便于对电缆环境进行检测及维护。

请参阅图5和图7，不含有拉力传感器6的外半筒31内壁上固定连接有立板10，不含有挂环9的内半筒41上开设有条孔4101，立板10与条孔4101内部滑动连接，通过立板10和条孔4101的配合，方便在安装双层护管时，对外半筒31和内半筒41进行限位，使其在使用时不易发生相对旋转情况，不易使弹性带7产生弯曲，干扰拉力传感器6的检测结果。

请参阅图1，相邻双层护管之间设有主柔性管11，主柔性管11的两端分别与一对充气管34螺纹连接，其中一个双层护管与气泵1之间连接有副柔性管12，副柔性管12的一端与充气管34螺纹连接，副柔性管12的另一端与气泵1的出气端固定连接，气泵1的进气端与储气箱2之间固定连接有传送管，通过主柔性管11实现多个气袋33的相通，即实现多个双层护管之间的相通，副柔性管12用于气泵1和双层护管的连通，便于实现多个双层护管同时充气上浮，辅助电缆脱离拦截物。

一种用于海上风力发电的海底电缆护管组件，其使用方法为：

S1、安装：准备多个双层护管，将其分别安装在电缆的相邻一对定点套5之间，一对定点套5之间的电缆呈松弛状存储于双层护管的内部，形成预留电缆，并通过主柔性管11和副柔性管12进行多个双层护管和气泵1之间的连通；

S2、当电缆受海水或风力发电机晃动影响发生过度移动时，双层护管受电缆牵引作用进行拉伸，释放内部预留电缆，降低电缆受拉力度，拉力降低时，双层护管自动回缩形成预留电缆；

S3、当电缆受拦截物阻拦，造成双层护管长时间未回缩时，风力发电系统控制气泵1向气袋33内部充气，实现电缆的上浮，脱离拦截物，促进双层护管回缩，再次形成预留电缆；

S4、双层护管回缩后，气泵1抽出气袋33中气体，使双层护管形成初始形态。

步骤S1双层护管的具体安装方法为：

S1-1、先将一对内半筒41置于一对定点套5之间，并套于电缆外侧，将副限位板43插入与其靠近的环槽501中，并采用螺栓固定，通过副紧固件固定一对短板42；

S1-2、将一对外半筒31套于内半筒41的外侧，先将挂扣8与挂环9连接，再将主限位板35插入另一环槽501中，同样采用螺栓固定，再通过主紧固件固定一对横板32。

本发明根据实际需要在电缆安装多个双层护管，实现部分电缆在双层护管内部的松弛放置，形成预留电缆区域，当电缆受到海水或风力发电机晃动影响发生过度迁移时，双层护管可自动拉伸，释放出预留电缆，适应外界环境拉力，从而有效降低电缆受到的拉力损坏，当外界作用力消失时，双层护管自动回缩，重新形成预留电缆，为下次电缆受拉过程提供防护，并且，当电缆受外物拦截造成双层护管无法回缩时，通过气泵1可同时向多个双层护管内部充气，使其膨胀带动电缆共同上浮，快速有效实现脱离外物，既降低了外物对电缆的破坏，同时也促进了预留电缆的重新形成，实现了对电缆的有效保护。

以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种用于海上风力发电的海底电缆护管组件，其特征在于：包括气泵（1）、储气箱（2）和设于电缆外侧的多个双层护管，所述气泵（1）和储气箱（2）均安装于风力发电机的内部，所述双层护管包括外开合管和内开合管，所述外开合管包括一对相互转动连接的外半筒（31），所述外半筒（31）的外表面固定连接有气袋（33），所述气袋（33）的外端固定连接有一对充气管（34），所述外半筒（31）的一端固定连接有主限位板（35），所述内开合管包括一对相互转动连接的内半筒（41），所述内半筒（41）的外圈直径小于外半筒（31）的内圈直径，所述内半筒（41）远离主限位板（35）的一端固定连接有副限位板（43）；

所述双层护管两侧均设有定点套（5），所述定点套（5）固定连接于电缆外端，所述定点套（5）靠近双层护管的一端开设有环槽（501），所述主限位板（35）和副限位板（43）分别插设于一对环槽（501）的内侧，所述主限位板（35）和副限位板（43）与定点套（5）之间均连接有螺栓；

其中一个所述外半筒（31）靠近主限位板（35）的内壁上固定连接有拉力传感器（6），所述拉力传感器（6）和气泵（1）均与风力发电系统电性连接，所述拉力传感器（6）的感应端固定连接有弹性带（7），所述弹性带（7）远离拉力传感器（6）的一端固定连接有挂扣（8），其中一个所述内半筒（41）靠近主限位板（35）的一端固定连接有挂环（9），所述挂扣（8）与挂环（9）相匹配；位于相邻一对所述定点套（5）之间的电缆长度大于其外侧双层护管的长度。

2.根据权利要求1所述的一种用于海上风力发电的海底电缆护管组件，其特征在于：所述外半筒（31）的外端固定连接有横板（32），一对所述横板（32）之间连接有多个主紧固件，所述横板（32）上开设有多个均匀分布的主螺孔，多个所述主紧固件分别螺纹连接于一对主螺孔之间。

3.根据权利要求2所述的一种用于海上风力发电的海底电缆护管组件，其特征在于：所述内半筒（41）的外端固定连接有短板（42），一对所述短板（42）之间连接有副紧固件，所述短板（42）上开设有副螺孔，所述副紧固件螺纹连接于一对副螺孔之间。

4.根据权利要求3所述的一种用于海上风力发电的海底电缆护管组件，其特征在于：所述环槽（501）的内壁上开设有一对圆孔（502），所述主限位板（35）和副限位板（43）上均开设有与圆孔（502）相对应的锁孔，所述圆孔（502）和锁孔均与螺栓螺纹连接。

5.根据权利要求4所述的一种用于海上风力发电的海底电缆护管组件，其特征在于：所述外半筒（31）的内壁上固定连接有立板（10），所述内半筒（41）上开设有条孔（4101），所述立板（10）与条孔（4101）内部滑动连接。

6.根据权利要求5所述的一种用于海上风力发电的海底电缆护管组件，其特征在于：相邻所述双层护管之间设有主柔性管（11），所述主柔性管（11）的两端分别与一对充气管（34）螺纹连接。

7.根据权利要求6所述的一种用于海上风力发电的海底电缆护管组件，其特征在于：其中一个所述双层护管与气泵（1）之间连接有副柔性管（12），所述副柔性管（12）的一端与充气管（34）螺纹连接，所述副柔性管（12）的另一端与气泵（1）的出气端固定连接，所述气泵（1）的进气端与储气箱（2）之间固定连接有传送管。

8.一种如权利要求7中的所述的用于海上风力发电的海底电缆护管组件的使用方法，其特征在于：其使用方法为：

S1、安装：准备多个双层护管，将其分别安装在电缆的相邻一对定点套（5）之间，一对定点套（5）之间的电缆呈松弛状存储于双层护管的内部，形成预留电缆，并通过主柔性管（11）和副柔性管（12）进行多个双层护管和气泵（1）之间的连通；

S2、当电缆受海水或风力发电机晃动影响发生过度移动时，双层护管受电缆牵引作用进行拉伸，释放内部预留电缆，降低电缆受拉力度，拉力降低时，双层护管自动回缩形成预留电缆；

S3、当电缆受拦截物阻拦，造成双层护管长时间未回缩时，风力发电系统控制气泵（1）向气袋（33）内部充气，实现电缆的上浮，脱离拦截物，促进双层护管回缩，再次形成预留电缆；

S4、双层护管回缩后，气泵（1）抽出气袋（33）中气体，使双层护管形成初始形态。

9.根据权利要求8所述的用于海上风力发电的海底电缆护管组件的使用方法，其特征在于：步骤S1所述双层护管的具体安装方法为：

S1-1、先将一对内半筒（41）置于一对定点套（5）之间，并套于电缆外侧，将副限位板（43）插入与其靠近的环槽（501）中，并采用螺栓固定，通过副紧固件固定一对短板（42）；

S1-2、将一对外半筒（31）套于内半筒（41）的外侧，先将挂扣（8）与挂环（9）连接，再将主限位板（35）插入另一环槽（501）中，同样采用螺栓固定，再通过主紧固件固定一对横板（32）。

Images