CN114883977A - 一种模拟超导电缆敷设试验的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模拟超导电缆敷设试验的方法和系统，方法包括：步骤1：根据测绘得到的超导电缆实际路径，选取并模拟现场环境条件，布置试验场地，用于模拟超导电缆敷设试验；步骤2：确认超导电缆敷设过程中每个测量单元的牵引力和侧压力试验方案，根据试验方案，进行牵引力和侧压力试验；步骤3：分析步骤2的试验数据，优化并调整在现场实际敷设工况中的工井、排管布置方式和电缆敷设方案。本发明通过控制电缆敷设过程中的牵引力以及侧压力，确保超导电缆在敷设过程中不受到损伤。

Description

一种模拟超导电缆敷设试验的方法和系统

技术领域

本发明属于变压器检测技术领域，涉及一种模拟超导电缆敷设试验的方法和系统。

背景技术

由于超导电缆特殊性，其敷设过程中的牵引力以及侧压力需得到严格的控制，确保超导电缆在敷设过程中不受到损伤。为明确各段超导电缆敷设过程中可能出现的最大牵引力及侧压力，以及为了得知将牵引力侧压力降低到满足超导电缆安全设计条件情况上需要额外增加用于设置履带式输送机的工井数量，需进行超导电缆样缆敷设试验。

发明内容

为解决现有场地条件和现有技术中的不足，本申请提供一种模拟超导电缆敷设试验的方法和系统。

为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：

一种模拟超导电缆敷设试验的方法，包括以下步骤：

步骤1：根据测绘得到的超导电缆实际路径，选取并模拟现场环境条件，布置试验场地，用于模拟超导电缆敷设试验；

步骤2：确认超导电缆敷设过程中每个测量单元的牵引力和侧压力试验方案，根据试验方案，进行牵引力和侧压力试验；

步骤3：分析步骤2的试验数据，优化并调整在现场实际敷设工况中的工井、排管布置方式和电缆敷设方案。

本发明进一步包括以下优选方案：

优选地，步骤1具体包括：

步骤1.1：根据所模拟的超导电缆实际路径，选取试验场地；

步骤1.2：分析试验场地，根据所模拟的超导电缆实际路径，确认试验线路路径，布置试验场地电缆通道，包括布置桥面电缆沟、直线接头电缆沟、直线接头工井、转角工井、排管；

步骤1.3：基于试验场地电缆通道，布置电缆敷设设备，包括输送机、托轮、电动滚轮和转向导轮。

优选地，步骤2所述牵引力试验方案具体为：

将牵引力测量装置安装于牵引头和牵引机钢丝绳之间，测量并记录牵引头在每一个转弯前后、穿管前后、模拟过桥前后的牵引张力，同时记录牵引机上的张力。

优选地，步骤2中，牵引力试验由专人指挥记录，指挥人员紧跟牵引头，指挥各测量点同时记录，最后汇总。

优选地，步骤2中，最少进行三次牵引力试验，每一次敷设完成后，把样缆收回电缆盘上，以进行下一次的敷设。

优选地，步骤2所述侧压力试验方案具体为：

通过安装于转向导轮上的张力测量装置，测量电缆在每一个转角处的侧压力大小，同时用卡尺测量转弯前后及转弯过程中的电缆外径变化。

优选地，步骤2中，在试验前，对牵引头拉力与实际拉力进行了校核，对张力测量装置显示侧压力与实际压力进行了校核。

优选地，步骤2中，进行牵引力和侧压力试验时，对试验情况进行拍照、摄像记录。

优选地，步骤2还包括电缆外观检查：

在牵引过程中和牵引完成后进行电缆外观检查，包括对电缆外护套有无破损、环形波纹管外热缩保护层破损情况、转弯处端头直管两端变形情况、环形波纹管及两端端部形变情况进行测量、拍照记录。

本发明还公开了一种模拟超导电缆敷设试验的系统，所述系统包括：

试验场地选取与布置模块，用于根据所模拟的超导电缆实际路径，选取并布置试验场地，用于模拟超导电缆敷设试验；

模拟试验模块，用于确认牵引力和侧压力试验方案，根据试验方案，确认试验数据测量点并布置测量装置，模拟超导电缆敷设，进行牵引力和侧压力试验；

敷设方案优化模块，用于分析模拟试验模块的试验数据，优化超导电缆敷设方案。

本申请所达到的有益效果：

根据本发明基于超导电缆的特殊性，获得各段超导电缆敷设过程中可能出现的最大牵引力及侧压力，以及为了得知将牵引力侧压力降低到满足超导电缆安全设计条件情况上需要额外增加用于设置履带式输送机的工井数量，通过控制电缆敷设过程中的牵引力以及侧压力，确保超导电缆在敷设过程中不受到损伤。

附图说明

图1是本发明一种模拟超导电缆敷设试验的方法的流程示意图；

图2是本发明实施例中试验场地平面位置图；

图3是本发明实施例中试验场地电缆通道示意图；

图4是本发明实施例中电缆敷设设备布置示意图；

图5是本发明实施例中试验数据测量位置图；

图6是本发明实施例中敷设试验数据。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本发明的一种模拟超导电缆敷设试验的方法，包括以下步骤：

步骤1：根据所模拟的超导电缆实际路径，选取并布置试验场地，用于模拟超导电缆敷设试验，具体包括：

步骤1.1：根据所需要模拟的超导电缆实际路径条件，罗列出基本限制条件，如排管段长度、转角工井角度、桥梁高差、电缆沟深度等，选取试验场地；

试验场地的选取主要考虑以下因素：

1.应满足电缆敷设施工的条件，包括通道宽度、土建进场、电缆盘运输、停放等；

2.应满足工程实际复杂通道环境的模拟搭建的条件；

3.试验场地内电缆通道的总长应满足超导电缆最大盘长的敷设要求。

本发明实施例中，如图2所示试验区域，位于S32南侧250米，莲花路西侧100米租借场地内。场地南北长度约100米，东西长度约150米。

步骤1.2：分析试验场地，根据所模拟的超导电缆实际路径，确认试验线路路径，布置试验场地电缆通道，包括布置桥面电缆沟、直线接头电缆沟、直线接头工井、转角工井、排管；

场地内的电缆通道型式根据实际工程的情况进行模拟布置，包含有实际通道条件中的各种通道条件及工况。

本发明实施例中，所模拟超导电缆实际路径中最复杂的接头1#2#段，包括桥面电缆沟，1个90°转角，实际该段长400m。因场地限制，试验线路路径长度为293m，桥面电缆沟、直线接头电缆沟、直线接头工井、转角工井、排管等布置如图3所示。

步骤1.3：基于试验场地电缆通道，布置电缆敷设设备，包括输送机、托轮、电动滚轮和转向滑车。

输送机作为电缆敷设的动力输出装置，设置于工井、电缆沟内，用以将电缆向前进方向输送；

托轮作为承托电缆的装置，将电缆托起，避免与地面直接接触；

电动滚轮作为电缆敷设的动力输出装置，设置于长距离的电缆沟内，用以将电缆向前进方向输送；

转向滑车作为电缆转向敷设的导向装置，设置于通道转角工井处，在电缆牵引输送过程中承载侧向压力，同时导引电缆转向角度。

本发明实施例中，如图4所示，输送机布置8台，托轮数量42只，电动滚轮数量15个，经过转向滑车20个。

步骤2：确认牵引力和侧压力试验方案，根据试验方案，确认试验数据测量点并布置测量装置，模拟超导电缆敷设，进行牵引力和侧压力试验；

具体实施时，步骤2还包括电缆外观检查：

在牵引过程中和牵引完成后进行电缆外观检查，包括对电缆外护套有无破损、环形波纹管外热缩保护层破损情况、转弯处端头直管两端变形情况、环形波纹管及两端端部形变情况进行测量、拍照记录。

所述牵引力试验方案具体为：

将牵引力测量装置安装于牵引头和牵引机钢丝绳之间，测量并记录牵引头在每一个转弯前后、穿管前后、模拟过桥前后的牵引张力，同时记录牵引机上的张力。

牵引力试验由专人指挥记录，指挥人员紧跟牵引头，指挥各测量点同时记录，最后汇总。

即牵引力试验包括牵引机牵引力、牵引头牵引力的记录和分析，电缆过转向前后进行照片和摄像记录，并检查外观。

所述侧压力试验方案具体为：

通过安装于转向滑车上的张力测量装置测量电缆在每一个转角处的侧压力大小，同时用卡尺测量转弯前后及转弯过程中的电缆外径变化，并进行拍照，摄像记录。

本发明实施例中，试验数据测量位置如图5所示，其中B3、B4、B5为工井，B5-1、B6为电缆沟，A1、A2为临时工井。点1～点13为需要记录数据时牵引头的位置，点1点13为进入工井或电缆沟处及出工井或电缆沟处的测点；测点1为敷设起点，电缆盘出口位置，测量电缆出口牵引力；测点2与3为转角位置，测量侧压力；测点4为敷设重点，测量电缆末端牵引力；各测量点同时记录数据和拍照，牵引过B5、B4工井、出管后应暂停牵引，进行外观检查和测量，如有问题记号笔标记和拍照，过下一转向及出管后重点检查。

在试验前，对牵引头拉力与实际拉力进行了校核；

采用转向滑车受力显示与实际砝码重量试验，对张力测量装置显示侧压力与实际压力进行了校核。

转向滑车基本为中点受力状态，测量数据如表1所示：

表1采用转向滑车受力显示与实际砝码重量试验结果

由试验结果可知，因滑车张力测量装置(测量压力应变器)采用的是杠杆方式，理论上实际受力是显示受力值的2倍，应对数字显示器进行重新赋值，本实施例未重新赋值，经试验实际受力是显示受力值的1.84倍。

优选地，转向滑车实际使用时为竖直状态，钢丝绳或电缆在靠近滑车的状态基本不在中间位置，倍率关系无从确定，但电缆直径大，受力状态紧靠转向滑车实际受力基本是显示值的2(1.84)倍。

具体实施时，最少进行三次牵引力试验，每一次敷设完成后，把样缆收回电缆盘上，以进行下一次的敷设，用于多次数值的对比分析。

步骤3：分析步骤2的试验数据，优化超导电缆敷设方案。

实施例中，根据优化后的超导电缆敷设方案进行了超导试验第二次敷设试验，牵引机+线盘动力释放，牵引头过转向时输送机和电动滚轮辅助，牵引力和侧压力等做了系统记录，敷设试验数据记录如图6所示。具体主要完成了纯牵引机过程，过第一个直角转角前拉力在300kg左右，转角处钢丝绳侧压力多数在2kN以下，过转角后牵引力在1.1t左右，转角处电缆侧压力在2kN上下，过第二个直角转角后拉力上升到1.6t，侧压力上升，采用输送机辅助后侧压力下降，牵引力下降到700kg左右，前一转角侧压力变化不大。过第二个转向后，不用输送机等助力，牵引力在1.7t左右，各点侧压力少量超出2kN。最终在线盘同步开启、输送机和电动滚轮关闭的情况下，牵引到终点最大牵引力为16kN，各转向滑车侧压力满足要求，电缆无损伤。电缆敷设时因增加输送机和电动滚轮，情况更优。

本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种模拟超导电缆敷设试验的方法，其特征在于：

所述方法包括以下步骤：

步骤1：根据测绘得到的超导电缆实际路径，选取并模拟现场环境条件，布置试验场地，用于模拟超导电缆敷设试验；

步骤2：确认超导电缆敷设过程中每个测量单元的牵引力和侧压力试验方案，根据试验方案，进行牵引力和侧压力试验；

步骤3：分析步骤2的试验数据，优化并调整在现场实际敷设工况中的工井、排管布置方式和电缆敷设方案。

2.根据权利要求1所述的一种模拟超导电缆敷设试验的方法，其特征在于：

步骤1具体包括：

步骤1.1：根据所需要模拟的超导电缆实际路径条件，罗列出基本限制条件，如排管段长度、转角工井角度、桥梁高差、电缆沟深度等，选取试验场地；

步骤1.2：分析实际场地条件，根据所模拟的超导电缆实际路径，确认试验线路路径，布置试验场地电缆通道，包括布置桥面电缆沟、直线接头电缆沟、直线接头工井、转角工井、排管、工作井；

步骤1.3：基于试验场地电缆通道，布置电缆敷设设备，包括动力电缆展放架、输送机、托轮、电动滚轮、转向导轮和牵引机。

3.根据权利要求1所述的一种模拟超导电缆敷设试验的方法，其特征在于：

步骤2所述牵引力试验方案具体为：

将牵引力测量装置安装于牵引头和牵引机钢丝绳之间，测量并记录牵引头在每一个转弯前后、穿管前后、模拟过桥前后的牵引张力，同时记录牵引机上的张力。

4.根据权利要求3所述的一种模拟超导电缆敷设试验的方法，其特征在于：

步骤2中，牵引力试验由专人指挥记录，指挥人员紧跟牵引头，指挥各测量点同时记录，最后汇总。

5.根据权利要求1所述的一种模拟超导电缆敷设试验的方法，其特征在于：

步骤2中，最少进行三次牵引力试验，每一次敷设完成后，把样缆收回电缆盘上，以进行下一次的敷设。

6.根据权利要求1所述的一种模拟超导电缆敷设试验的方法，其特征在于：步骤2所述侧压力试验方案具体为：

通过安装于转向导轮上的张力测量装置测量电缆在每一个转角处的侧压力大小，同时用卡尺测量转弯前后及转弯过程中的电缆外径变化。

7.根据权利要求1所述的一种模拟超导电缆敷设试验的方法，其特征在于：步骤2中，在试验前，对牵引头拉力与实际拉力进行了校核，对张力测量装置显示侧压力与实际压力进行了校核。

8.根据权利要求1所述的一种模拟超导电缆敷设试验的方法，其特征在于：步骤2中，进行牵引力和侧压力试验时，对试验情况进行拍照、摄像记录。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的一种模拟超导电缆敷设试验的方法，其特征在于：步骤2还包括电缆外观检查：

在牵引过程中和牵引完成后进行电缆外观检查，包括对电缆外护套有无破损、环形波纹管外热缩保护层破损情况、转弯处、端头、直管两端变形情况、环形波纹管及两端端部形变情况进行测量、拍照记录。

10.一种模拟超导电缆敷设试验的系统，其特征在于：

所述系统包括：

试验场地选取与布置模块，用于根据所模拟的超导电缆实际路径，选取并布置试验场地，用于模拟超导电缆敷设试验；

模拟试验模块，用于确认牵引力和侧压力试验方案，根据试验方案，确认试验数据测量点并布置测量装置，模拟超导电缆敷设，进行牵引力和侧压力试验；

敷设方案优化模块，用于分析模拟试验模块的试验数据，优化超导电缆敷设方案。

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