CN113572119B - 一种海上风力发电用海缆牵引护管 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海上风力发电用海缆牵引护管，属于海缆护管领域，一种海上风力发电用海缆牵引护管，包括固定安装在支撑钢架上端的牵引护管本体，牵引护管本体和延伸半弧护管上内壁均固定连接有多个润滑弹性胀管，可以通过缩径护套和膨胀缩颈囊的配合，对海缆进行保护和柔性缓冲，限制海缆在敷设过程中弯曲半径的改变范围，有效降低其内部构件的受损率，并且通过膨胀缩颈囊的膨胀，对海缆进行缩径挤压，减少海缆的自由度，在海缆受各压力和环境影响下产生晃动时，降低振动的产生，减少其在牵引护管本体和延伸半弧护管上的横向移动，进而有效降低撞击力度，降低撞击或者摩擦带来的损伤，提高海缆在海下的使用寿命。

Description

一种海上风力发电用海缆牵引护管

技术领域

本发明涉及海缆护管领域，更具体地说，涉及一种海上风力发电用海缆牵引护管。

背景技术

近年来，伴随着风电技术的日趋成熟，海上风电行业得到迅猛发展，为了增强离岸岛屿的供电可靠性，我国兴建了多项海缆输电工程。在这些跨海输电工程中，海缆作为连接两端变电站或换流站的重要设备，在其生产中发挥着重要的作用。海缆敷设质量的好坏对整个供电系统的寿命和效益产生重要影响。随着海上风电项目离岸距离越来越远，一些质量大、长度长的海缆被运用到输电工程中，这对海缆的敷设提出了更高的要求。

海缆敷设作业线主要由海缆盘、海缆退扭架、海缆导向架、张紧器、海缆托架、海缆埋设机、高压泵等组成；此外还包括海缆埋设机收放用绞车、门吊等。海缆敷设主要包括海缆路由勘查清理、海缆敷设和冲埋保护三个阶段。海缆敷设时要通过控制敷设船的航行速度、海缆释放速度来控制海缆的入水角度以及敷设张力，避免由于弯曲半径过小或张力过大而损伤海缆。

在敷设海缆的出船区，其首先通过敷设船的牵引护管进行导向和支撑调节，再通过牵引机牵引入水与海缆预埋机连接，但是由于海缆相对于敷设船强大的钢结构而言是十分脆弱的，在其入水后除了自重和受到海水的浮力以外，还要受到波、浪和流的作用，进而使海缆在敷设过程易于牵引护管发生撞击，增大海缆的损伤，并且增大了控制海缆入水角度的难度，使其受到进一步的损伤。

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海上风力发电用海缆牵引护管，可以通过缩径护套和膨胀缩颈囊的配合，在海缆通过牵引护管本体的牵引和支撑完成出船入水动作后，对海缆进行保护和柔性缓冲，限制海缆在敷设过程中弯曲半径的改变范围，有效降低其内部构件的受损率，并且通过膨胀缩颈囊的膨胀，对海缆进行缩径挤压，减少海缆在敷设过程中的自由度，在海缆受各压力和环境影响下产生晃动时，降低振动的产生，减少其在牵引护管本体和延伸半弧护管上的横向移动，进而有效降低撞击力度，降低撞击或者摩擦带来的损伤，提高海缆在海下的使用寿命。

2．技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种海上风力发电用海缆牵引护管，包括固定安装在支撑钢架上端的牵引护管本体，所述牵引护管本体右端固定连接有延伸半弧护管，所述牵引护管本体和延伸半弧护管上内壁均固定连接有多个润滑弹性胀管，所述延伸半弧护管上端固定连接有一对相配合的缩径护套，两个所述缩径护套相靠近一端均固定连接有电磁趋近条，所述延伸半弧护管下端是连接有与缩径护套相配合的承压驱动组件，所述缩径护套内部靠近延伸半弧护管一侧开设有膨胀油腔，所述缩径护套靠近延伸半弧护管一端固定连接有多个膨胀套，所述膨胀套靠近延伸半弧护管一端固定连接有与膨胀油腔相接通的膨胀缩颈囊，通过缩径护套和膨胀缩颈囊的配合，在海缆通过牵引护管本体的牵引和支撑完成出船入水动作后，对海缆进行保护和柔性缓冲，限制海缆在敷设过程中弯曲半径的改变范围，有效降低其内部构件的受损率，并且通过膨胀缩颈囊的膨胀，对海缆进行缩径挤压，减少海缆在敷设过程中的自由度，在海缆受各压力和环境影响下产生晃动时，降低振动的产生，减少其在牵引护管本体和延伸半弧护管上的横向移动，进而有效降低撞击力度，降低撞击或者摩擦带来的损伤，提高海缆在海下的使用寿命。

进一步的，所述承压驱动组件包括有铰铁弧片，所述延伸半弧护管下端固定连接有多个铰铁弧片，所述铰铁弧片上端转动连接有与缩径护套配合的均力承压板，所述延伸半弧护管外端固定安装有多个液压缸，所述液压缸上端铰接有双球头接杆，且双球头接杆另一端与均力承压板铰接，通过液压缸对缩径护套的张开和收紧进行控制，便于提高海缆敷设过程中的自动化程度，进而缩短施工准备的时间，提高调节保护效率。

进一步的，所述缩径护套远离延伸半弧护管一端固定连接有多个与铰铁弧片相对应的形变支套，所述形变支套外端与均力承压板固定连接。

进一步的，所述形变支套下内壁固定连接有与均力承压板相对应的柔性联动袋，且形变支套上内壁通过辅助膨胀管与膨胀套相接通，在液压缸通过均力承压板对缩径护套进行转向控制的同时，均力承压板能够对柔性联动袋进行同步挤压，使得形变支套产生形变，通过辅助膨胀管向膨胀套内通入气体，进而有效在关闭缩径护套的同时，使膨胀套胀起，完成膨胀缩颈囊的首次缩颈处理，提高防护效率，并且能够合理利用动能输出，减少其的动能损耗，提高动能的利用率。

进一步的，所述缩径护套靠近延伸半弧护管一端固定连接有缓冲隔板，且缓冲隔板位于膨胀油腔远离延伸半弧护管一侧，缓冲隔板能够对膨胀油腔和形变支套的受力作用产生隔离和缓冲，还能够减少海缆晃动产生的反馈力的损伤，进而有效提高缩径护套的使用寿命。

进一步的，所述膨胀缩颈囊固定连接有一圈吸水膨胀条，所述膨胀缩颈囊靠近延伸半弧护管一端固定连接有多个均匀分布的辅助凸杆，辅助凸杆能够增加膨胀缩颈囊对海缆横向自由度的限制强度，进一步降低了海缆的撞击范围和振动幅度，提高作用效果。

进一步的，相邻的两个所述吸水膨胀条之间固定连接有牵引丝，所述牵引丝中部与缩径护套固定连接，牵引丝对吸水膨胀条的形变方向进行限制，进而有效提高膨胀缩颈囊的作用面积。

进一步的，所述润滑弹性胀管内固定连接有润滑定型芯，且润滑定型芯与延伸半弧护管固定连接，所述润滑定型芯与通水管连通。

进一步的，所述润滑定型芯远离延伸半弧护管一端固定连接有多个与其相接通的受压分泌条，所述润滑弹性胀管远离延伸半弧护管一侧内部填充有与受压分泌条相配合的柔性间隙填料，所述柔性间隙填料远离延伸半弧护管一端转动连接有多个润滑滚珠，在润滑弹性胀管不断受海缆压力的过程中，柔性间隙填料产生压缩使得受压分泌条喷出润滑水，减少海缆和润滑滚珠之间的摩擦力，进而有效提高海缆的传输效率。

进一步的，所述润滑弹性胀管靠近延伸半弧护管一端固定连接有多个均匀分布的振动传感触点，且振动传感触点通过导线电性连接有振量显示器，振动传感触点能够对海缆敷设过程中的振动数值作出监测，并通过振量显示器显示给施工人员，便于施工人员及时料件海缆在海下的受压和受环境的影响状况，提高施工过程中的安全性。

3．有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

（1）本方案通过缩径护套和膨胀缩颈囊的配合，在海缆通过牵引护管本体的牵引和支撑完成出船入水动作后，对海缆进行保护和柔性缓冲，限制海缆在敷设过程中弯曲半径的改变范围，有效降低其内部构件的受损率，并且通过膨胀缩颈囊的膨胀，对海缆进行缩径挤压，减少海缆在敷设过程中的自由度，在海缆受各压力和环境影响下产生晃动时，降低振动的产生，减少其在牵引护管本体和延伸半弧护管上的横向移动，进而有效降低撞击力度，降低撞击或者摩擦带来的损伤，提高海缆在海下的使用寿命。

（2）在液压缸通过均力承压板对缩径护套进行转向控制的同时，均力承压板能够对柔性联动袋进行同步挤压，使得形变支套产生形变，通过辅助膨胀管向膨胀套内通入气体，进而有效在关闭缩径护套的同时，使膨胀套胀起，完成膨胀缩颈囊的首次缩颈处理，提高防护效率，并且能够合理利用动能输出，减少其的动能损耗，提高动能的利用率。

（3）缓冲隔板能够对膨胀油腔和形变支套的受力作用产生隔离和缓冲，还能够减少海缆晃动产生的反馈力的损伤，进而有效提高缩径护套的使用寿命。

（4）辅助凸杆能够增加膨胀缩颈囊对海缆横向自由度的限制强度，进一步降低了海缆的撞击范围和振动幅度，提高作用效果。

（5）在润滑弹性胀管不断受海缆压力的过程中，柔性间隙填料产生压缩使得受压分泌条喷出润滑水，减少海缆和润滑滚珠之间的摩擦力，进而有效提高海缆的传输效率。

（6）振动传感触点能够对海缆敷设过程中的振动数值作出监测，并通过振量显示器显示给施工人员，便于施工人员及时料件海缆在海下的受压和受环境的影响状况，提高施工过程中的安全性。

附图说明

图1为本发明的主视结构示意图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为本发明的图2中A处结构示意图；

图4为本发明的缩径护套左视剖面结构示意图；

图5为本发明的形变支套左视剖面结构示意图；

图6为本发明的膨胀缩颈囊结构示意图；

图7为本发明的润滑弹性胀管左视剖面结构示意图；

图8为本发明的缩径护套打开时结构示意图；

图9为本发明的缩径护套作用过程动态结构示意图；

图10为本发明的海缆敷设时主视结构示意图。

图中标号说明：

1牵引护管本体、101支撑钢架、2延伸半弧护管、3缩径护套、301缓冲隔板、302膨胀油腔、4承压驱动组件、401铰铁弧片、402均力承压板、403液压缸、404双球头接杆、5形变支套、501柔性联动袋、6润滑弹性胀管、601润滑定型芯、602受压分泌条、603柔性间隙填料、604润滑滚珠、605振动传感触点、7膨胀缩颈囊、701吸水膨胀条、702辅助凸杆、8膨胀套、801辅助膨胀管、9电磁趋近条。

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1：

请参阅图1-10，一种海上风力发电用海缆牵引护管，包括固定安装在支撑钢架101上端的牵引护管本体1，支撑钢架101固定安装在敷设船上，牵引护管本体1右端固定连接有延伸半弧护管2，牵引护管本体1和延伸半弧护管2上内壁均固定连接有多个润滑弹性胀管6，延伸半弧护管2上端固定连接有一对相配合的缩径护套3，两个缩径护套3相靠近一端均固定连接有电磁趋近条9，延伸半弧护管2下端是连接有与缩径护套3相配合的承压驱动组件4，缩径护套3内部靠近延伸半弧护管2一侧开设有膨胀油腔302，膨胀油腔302内填充有与敷设船内泵油组件相接通，并通过敷设船的控制器控制，缩径护套3靠近延伸半弧护管2一端固定连接有多个膨胀套8，膨胀套8靠近延伸半弧护管2一端固定连接有与膨胀油腔302相接通的膨胀缩颈囊7，通过缩径护套3和膨胀缩颈囊7的配合，在海缆通过牵引护管本体1的牵引和支撑完成出船入水动作后，对海缆进行保护和柔性缓冲，限制海缆在敷设过程中弯曲半径的改变范围，有效降低其内部构件的受损率，并且通过膨胀缩颈囊7的膨胀，对海缆进行缩径挤压，减少海缆在敷设过程中的自由度，在海缆受各压力和环境影响下产生晃动时，降低振动的产生，减少其在牵引护管本体1和延伸半弧护管2上的横向移动，进而有效降低撞击力度，降低撞击或者摩擦带来的损伤，提高海缆在海下的使用寿命。

请参阅图2-4，承压驱动组件4包括有铰铁弧片401，延伸半弧护管2下端固定连接有多个铰铁弧片401，铰铁弧片401上端转动连接有与缩径护套3配合的均力承压板402，延伸半弧护管2外端固定安装有多个液压缸403，液压缸403的控制端与敷设船的控制器连接，液压缸403为现有技术，本领域技术人员可根据实际需要选择合适型号的液压缸403，此处不做赘述，液压缸403上端铰接有双球头接杆404，且双球头接杆404另一端与均力承压板402铰接，通过液压缸403对缩径护套3的张开和收紧进行控制，便于提高海缆敷设过程中的自动化程度，进而缩短施工准备的时间，提高调节保护效率。请参阅图2，缩径护套3远离延伸半弧护管2一端固定连接有多个与铰铁弧片401相对应的形变支套5，形变支套5外端与均力承压板402固定连接。请参阅图4和图5，形变支套5下内壁固定连接有与均力承压板402相对应的柔性联动袋501，且形变支套5上内壁通过辅助膨胀管801与膨胀套8相接通，在液压缸403通过均力承压板402对缩径护套3进行转向控制的同时，均力承压板402能够对柔性联动袋501进行同步挤压，使得形变支套5产生形变，通过辅助膨胀管801向膨胀套8内通入气体，进而有效在关闭缩径护套3的同时，使膨胀套8胀起，完成膨胀缩颈囊7的首次缩颈处理，提高防护效率，并且能够合理利用动能输出，减少其的动能损耗，提高动能的利用率。

请参阅图5，缩径护套3靠近延伸半弧护管2一端固定连接有缓冲隔板301，且缓冲隔板301位于膨胀油腔302远离延伸半弧护管2一侧，缓冲隔板301能够对膨胀油腔302和形变支套5的受力作用产生隔离和缓冲，还能够减少海缆晃动产生的反馈力的损伤，进而有效提高缩径护套3的使用寿命。请参阅图6，膨胀缩颈囊7固定连接有一圈吸水膨胀条701，膨胀缩颈囊7靠近延伸半弧护管2一端固定连接有多个均匀分布的辅助凸杆702，辅助凸杆702能够增加膨胀缩颈囊7对海缆横向自由度的限制强度，进一步降低了海缆的撞击范围和振动幅度，提高作用效果。请参阅图6，相邻的两个吸水膨胀条701之间固定连接有牵引丝，牵引丝中部与缩径护套3固定连接，牵引丝对吸水膨胀条701的形变方向进行限制，进而有效提高膨胀缩颈囊7的作用面积。

请参阅图7，润滑弹性胀管6内固定连接有润滑定型芯601，且润滑定型芯601与延伸半弧护管2固定连接，润滑定型芯601后端固定连接有与其相接通的通水管，通水管与敷设船内的水路控制组件连接。请参阅图7，润滑定型芯601远离延伸半弧护管2一端固定连接有多个与其相接通的受压分泌条602，润滑弹性胀管6远离延伸半弧护管2一侧内部填充有与受压分泌条602相配合的柔性间隙填料603，柔性间隙填料603远离延伸半弧护管2一端转动连接有多个润滑滚珠604，在润滑弹性胀管6不断受海缆压力的过程中，柔性间隙填料603产生压缩使得受压分泌条602喷出润滑水，减少海缆和润滑滚珠604之间的摩擦力，进而有效提高海缆的传输效率。请参阅图7，润滑弹性胀管6靠近延伸半弧护管2一端固定连接有多个均匀分布的振动传感触点605，且振动传感触点605通过导线电性连接有振量显示器，振量显示器安装至敷设船上，振动传感触点605能够对海缆敷设过程中的振动数值作出监测，并通过振量显示器显示给施工人员，便于施工人员及时料件海缆在海下的受压和受环境的影响状况，提高施工过程中的安全性。

请参阅图1-10，在施工人员通过敷设船上的牵引护管本体1对海缆进行牵引和支撑时，让海缆同时传入牵引护管本体1和延伸半弧护管2内，在使其进入水下，海缆首先对润滑弹性胀管6产生压力，润滑滚珠604与海缆滚动接触输送，进而减少摩擦力，使得柔性间隙填料603受压力压缩，使得受压分泌条602喷出水溶液，对海缆外壁进行润滑，在海缆受压力产生晃动与缩径护套3和延伸半弧护管2出现撞击或者振动现象时，振动传感触点605对振动数据进行捕捉，并将传输至振量显示器上，通过振量显示器显示给施工人员，辅助施工人员判断海缆在海下的状况，有效避免其他意外的产生，提高施工的安全性；

在海缆敷设过程中（请参阅图10），若海缆受到波、浪和流的作用产生晃动或振动时，施工人员控制液压缸403启动，通过双球头接杆404推动均力承压板402，使得缩径护套3转动收紧，两个缩径护套3相互靠近（请参阅图9），然后通过电磁趋近条9产生磁吸作用对两个缩径护套3进行固定，提高缩径护套3的稳定性，在缩径护套3转动的同时，均力承压板402对柔性联动袋501进行挤压，使得其内部的气体通过辅助膨胀管801作用进入膨胀套8内，使膨胀套8膨胀，移动膨胀缩颈囊7的位置，起到首次缩径的效果，在缩径护套3收紧稳定后就能够对海缆进行稳定，若海缆持续晃动，通过膨胀油腔302向膨胀缩颈囊7内通入膨胀油，使得膨胀缩颈囊7体积不断增大，进行二次缩径，进一步缩小海缆的活动范围，减少其的撞击力和振动，有效对海缆进行保护，并且主要通过柔性件对海缆进行自动度限制，在有效保护海缆的同时，还减少在海缆撞击时的损伤，减少其耐腐蚀层的损伤，提高其使用寿命，进而降低海上风力发电的成本，提高经济效益。

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 (7)

1.一种海上风力发电用海缆牵引护管，包括固定安装在支撑钢架（101）上端的牵引护管本体（1），其特征在于：所述牵引护管本体（1）右端固定连接有延伸半弧护管（2），所述牵引护管本体（1）和延伸半弧护管（2）上内壁均固定连接有多个润滑弹性胀管（6），所述延伸

半弧护管（2）上端固定连接有一对相配合的缩径护套（3），两个所述缩径护套（3）相靠近一端均固定连接有电磁趋近条（9），所述延伸半弧护管（2）下端是连接有与缩径护套（3）相配合的承压驱动组件（4），所述缩径护套（3）内部靠近延伸半弧护管（2）一侧开设有膨胀油腔（302），所述缩径护套（3）靠近延伸半弧护管（2）一端固定连接有多个膨胀套（8），所述膨胀套（8）靠近延伸半弧护管（2）一端固定连接有与膨胀油腔（302）相接通的膨胀缩颈囊（7）；所述承压驱动组件（4）包括有铰铁弧片（401），所述延伸半弧护管（2）下端固定连接有多个铰铁弧片（401），所述铰铁弧片（401）上端转动连接有与缩径护套（3）配合的均力承压板（402），所述延伸半弧护管（2）外端固定安装有多个液压缸（403），所述液压缸（403）上端铰接有双球头接杆（404），且双球头接杆（404）另一端与均力承压板（402）铰接；所述缩径护套（3）远离延伸半弧护管（2）一端固定连接有多个与铰铁弧片（401）相对应的形变支套（5），所述形变支套（5）外端与均力承压板（402）固定连接；所述形变支套（5）下内壁固定连接有与均力承压板（402）相对应的柔性联动袋（501），且形变支套（5）上内壁通过辅助膨胀管（801）与膨胀套（8）相接通。

2.根据权利要求1所述的一种海上风力发电用海缆牵引护管，其特征在于：所述缩径护套（3）靠近延伸半弧护管（2）一端固定连接有缓冲隔板（301），且缓冲隔板（301）位于膨胀油腔（302）远离延伸半弧护管（2）一侧。

3.根据权利要求1所述的一种海上风力发电用海缆牵引护管，其特征在于：所述膨胀缩颈囊（7）固定连接有一圈吸水膨胀条（701），所述膨胀缩颈囊（7）靠近延伸半弧护管（2）一端固定连接有多个均匀分布的辅助凸杆（702）。

4.根据权利要求3所述的一种海上风力发电用海缆牵引护管，其特征在于：相邻的两个所述吸水膨胀条（701）之间固定连接有牵引丝，所述牵引丝中部与缩径护套（3）固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种海上风力发电用海缆牵引护管，其特征在于：所述润滑弹性胀管（6）内固定连接有润滑定型芯（601），且润滑定型芯（601）与延伸半弧护管（2）固定连接，所述润滑定型芯（601）与通水管连通。

6.根据权利要求5所述的一种海上风力发电用海缆牵引护管，其特征在于：所述润滑定型芯（601）远离延伸半弧护管（2）一端固定连接有多个与其相接通的受压分泌条（602），所述润滑弹性胀管（6）远离延伸半弧护管（2）一侧内部填充有与受压分泌条（602）相配合的柔性间隙填料（603），所述柔性间隙填料（603）远离延伸半弧护管（2）一端转动连接有多个润滑滚珠（604）。

7.根据权利要求6所述的一种海上风力发电用海缆牵引护管，其特征在于：所述润滑弹性胀管（6）靠近延伸半弧护管（2）一端固定连接有多个均匀分布的振动传感触点（605），且振动传感触点（605）通过导线电性连接有振量显示器。

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