CN116593343A - 一种海底电缆内护套热疲劳试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及海底电缆试验技术领域，公开了一种海底电缆内护套热疲劳试验装置，包括测试箱、支撑件、内护套、测量组件、给排水机构和外径测量件；所述测试箱具有容置腔；所述支撑件连接于所述容置腔内；所述内护套为圆柱形结构，所述内护套放置于所述支撑件上，所述内护套具有内腔；所述给排水机构分别连接于所述测试箱和所述内护套；所述测量组件包括第一测量件和第二测量件；所述第一测量件用于检测所述内腔的内部压强，所述第二测量件用于检测所述容置腔的内部压强；所述外径测量件用于检测所述内护套的外壁的直径；本发明能够进行海底电缆内护套的热疲劳试验，支撑海底电缆内护套的选型和运行性能评价，为海缆的长期安全运行提供保障。

Description

一种海底电缆内护套热疲劳试验装置

技术领域

本发明涉及海底电缆试验技术领域，特别是涉及一种海底电缆内护套热疲劳试验装置。

背景技术

电力电缆的护套具有内护套和外护层之分，内护套的作用主要是保护线芯绝缘层不受外力机械损伤；海底电缆在水下正常运行时，由于导体的工作电流变化，引起导体和绝缘体的热膨胀和收缩，海底电缆内护套在绝缘体和水压的作用下也会发生膨胀和收缩，引起内护套的热疲劳；这就需有专用装置对海底电缆内护套的热疲劳性能进行试验，支撑海底电缆内护套的选型和运行性能评价，为海缆的长期安全运行提供保障。

发明内容

本发明的目的是提供一种海底电缆内护套热疲劳试验装置，其能够进行海底电缆内护套的热疲劳试验，支撑海底电缆内护套的选型和运行性能评价，为海缆的长期安全运行提供保障。

为了实现上述目的，本发明提供了一种海底电缆内护套热疲劳试验装置，包括测试箱、支撑件、内护套、测量组件、给排水机构和外径测量件；所述测试箱具有容置腔；所述支撑件连接于所述容置腔内；

所述内护套为圆柱形结构，所述内护套放置于所述支撑件上，所述内护套具有内腔；所述给排水机构分别连接于所述测试箱和所述内护套；所述测量组件包括第一测量件和第二测量件；所述第一测量件与所述内护套连接并能够检测所述内腔的内部压强，所述第二测量件与所述测试箱连接并能够检测所述容置腔的内部压强；所述外径测量件设于所述容置腔内并用于检测所述内护套的外壁的直径。

在一些实施方式中，所述支撑件具有向下凹进并用于支撑所述内护套的弧形支撑槽，所述弧形支撑槽的直径大于所述内护套的外壁的直径。

在一些实施方式中，所述支撑件的数量为多个，多个所述支撑件沿所述内护套的轴向方向依次间隔布置于所述容置腔内。

在一些实施方式中，还包括密封件，所述内腔沿所述内护套的轴向方向的两端均敞开形成有第二开口，所述密封件的数量为两个，两个所述密封件分别连接于所述内护套的两端上并分别封盖两个所述第二开口以密封所述内腔。

在一些实施方式中，所述给排水机构包括第一给排水组件和第二给排水组件，所述第一给排水组件与所述内护套连接并与所述内腔连通，所述第二给排水组件与所述测试箱连接并与所述容置腔连通。

进一步地，所述第一给排水组件包括第一水泵、第一给水管、第一排水管和第一排水阀，第一水泵与所述第一给水管连接，所述第一给水管与所述内护套连接并与所述内腔连通，所述第一排水管与所述内护套连接并与所述内腔连通，所述第一排水阀安装于所述第一排水管上；所述第二给排水组件包括第二水泵、第二给水管、第二排水管和第二排水阀，所述第二水泵与所述第二给水管连接，所述第二给水管与所述测试箱连接并与所述容置腔连通，所述第二排水管与所述测试箱连接并与所述容置腔连通，所述第二排水阀安装于所述第二排水管上。

进一步地，所述给排水机构还包括连通管和连通阀，所述连通管的两端分别连接与所述第一给水管和第二给水管，所述连通阀安装于所述连通管上并位于所述第一给水管和所述第二给水管之间。

在一些实施方式中，所述测试箱包括箱体和上盖所述箱体具有所述容置腔，所述容置腔的上端敞开形成第一开口，所述上盖可拆卸的连接于所述箱体的上端并封盖所述第一开口以密封所述容置腔。

在一些实施方式中，所述外径测量件包括测量标尺、导向杆和测量指针，所述测量标尺具有刻度线，所述测量标尺连接于所述箱体的上端或连接于所述上盖上，所述导向杆连接于所述箱体上并位于所述测量标尺和所述内护套之间，所述测量指针开设有供所述导向杆穿过的导向孔；所述测量指针的上端指向所述测量标尺、下端位于所述内护套和所述支撑件之间，所述测量指针背离所述支撑件的一侧抵接于所述内护套的外壁上；所述测量指针的数量为两个，两个所述测量指针关于所述内护套的圆心对称；所述上盖设有用于查看所述测量指针的位置的透明观察窗；其中，当所述内护套的外壁的直径增大时，所述内护套的外壁能够推动所述测量指针沿所述导向杆移动。

在一些实施方式中，所述外径测量件还包括固定板和伸缩弹簧；所述固定板连接于所述容置腔内并位于所述测量指针背离所述内护套的一侧，所述伸缩弹簧的一端连接于所述固定板上、另一端连接于所述测量指针上；所述固定板的数量为两个，所述伸缩弹簧的数量为两个，两个所述固定板、两个所述伸缩弹簧和两个所述测量指针一一对应。

本发明还提供一种应用上述任一项的海底电缆内护套热疲劳试验装置的试验方法，包括如下步骤：

模拟水下敷设工况：通过所述给排水机构将水送入所述容置腔内，直至第二测量件检测到所述容置腔的内部压强达到预设水压，以模拟水下敷设工况；

为内护套提供预设内压：通过给排水机构和第一测量件将水送入所述内腔并为所述内护套提供多个预设内压；

获得内护套的外壁的直径变化数据：通过所述外径测量件测量所述内护套在多个所述预设内压下的外壁的直径，以获得内护套的外壁的直径变化数据。

结束试验：当所述预设内压超过所述内护套的内压承受上限值而导致所述内护套出现热疲劳损伤时再结束试验。

本发明实施例一种海底电缆内护套热疲劳试验装置与现有技术相比，其有益效果在于：通过所述给排水机构和所述第二测量件能够将水送入所述容置腔内以模拟所述内护套位于预设水压下的水下敷设工况；通过所述给排水机构和所述第一测量件能够将水送入所述内腔内为所述内护套提供多个预设内压，并能通过所述外径测量件测量所述内护套在多个预设内压下的的外壁的直径，获得所述内护套的外壁的直径变化数据，当所述预设内压超过所述内护套的内压承受上限值而导致所述内护套出现热疲劳损伤再结束试验；因此，本发明能够进行海底电缆内护套的热疲劳试验，支撑海底电缆内护套的选型和运行性能评价，为海缆的长期安全运行提供保障。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的一种海底电缆内护套热疲劳试验装置的结构图；

图2是本发明实施例一提供的一种海底电缆内护套热疲劳试验装置的正剖图；

图3是本发明实施例一提供的一种海底电缆内护套热疲劳试验装置侧剖图；

图4是本发明实施例提供的支撑件的侧视图；

图5是本发明实施例提供的测量指针的正视图；

图6是本发明实施例二提供的一种海底电缆内护套热疲劳试验装置的结构图。

图中，1、测试箱；10、容置腔；11、箱体；12、上盖；121、透明观察窗；

2、支撑件；21、弧形支撑槽；

3、内护套；30、内腔；31、本体；32、密封件；

4、给排水机构；41、第一给排水组件；42、第二给排水组件；43、连通管；44、连通阀；411、第一水泵；412、第一给水管；413、第一排水管；414、第一排水阀；421、第二水泵；422、第二给水管；423、第二排水管；424、第二排水阀；

5、测量组件；51、第一测量件；52、第二测量件；

6、外径测量件；61、测量标尺；62、导向杆；63、测量指针；64、固定板；65、伸缩弹簧；631、导向孔；

7、密封件。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”

“内”、“外”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。

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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例一

如图1-3所示，本发明实施例一提供的一种海底电缆内护套热疲劳试验装置，包括测试箱1、支撑件2、内护套3、给排水机构4、测量组件和外径测量件6；测试箱1具有容置腔10；支撑件2连接于容置腔10内；内护套3呈圆柱形，内护套3放置于支撑件2上，内护套3具有内腔30；给排水机构4分别连接于测试箱1和内护套上；测量组件包括第一测量件51和第二测量件52；第一测量件51与内护套3连接并能够检测内腔30内部压强，第二测量件52与测试箱1连接并能够检测容置腔10的内部压强；外径测量件6设于容置腔10内并用于检测内护套3的外壁的直径。

基于此技术方案，通过给排水机构4和第二测量件52能够将水送入容置腔10内以模拟内护套3位于预设水压下的水下敷设工况；通过给排水机构4和第一测量件51能够将水送入内腔30内为内护套3提供多个预设内压，并能通过外径测量件6测量内护套3在多个预设内压下的的外壁的直径，获得内护套的外壁的直径变化数据，当预设内压超过内护套3的内压承受上限值而导致内护套3出现热疲劳损伤再结束试验；因此，本发明能够进行海底电缆内护套的热疲劳试验，支撑海底电缆内护套的选型和运行性能评价，为海缆的长期安全运行提供保障。

在本实施例中，内护套3为铅材质内护套。通过截取预设长度的海底电缆小心解剖获取完整的全尺寸铅材质内护套，确保铅材质内护套未受到机械损伤，或通过海缆制造工厂挤铅机制造一段完整的铅材质内护套。

在其他一些实施方式中，内护套3还可以是钢材质护套、铝材质护套等任意材质海底电缆内护套。

第一测量件51还能够检测内腔30的内部温度。

在本实施例中，第一测量件51为集成了温度检测和压强检测的传感器。

在其他一些实施方式中，第一测量件51包括用于检测温度的温度传感器和用于检测压强的压力传感器。

第二测量件52还能够检测容置腔10的内部温度。

在本实施例中，第二测量件52为集成了温度检测和压强检测的传感器。

在其他一些实施方式中，第二测量件52包括用于检测温度的温度传感器和用于检测压强的压力传感器。

参阅图1、图2和图4，支撑件2具有向下凹进并用于支撑内护套3的弧形支撑槽21，弧形支撑槽21的直径大于内护套3的外壁的直径。

支撑件2的数量为多个，多个支撑件2沿内护套3的轴向方向依次间隔布置于容置腔10内。

在其他一些实施方式中，支撑件2也可以设置有一个，只要该支撑件2沿内护套3的轴向方向的长度足够稳定支撑内护套3。

参阅图1和图2，本发明实施例一提供的一种海底电缆内护套热疲劳试验装置还包括密封件7，内腔30沿内护套3的轴向方向的两端均敞开形成有第二开口，密封件7的数量为两个，两个密封件7分别连接于内护套3的两端上并分别封盖两个第二开口以密封内腔30。

参阅图1和图2，本发明实施例一提供的给排水机构4包括第一给排水组件41和第二给排水组件42，第一给排水组件41与内护套3连接并与内腔30连通，第二给排水组件42与测试箱1连接并与容置腔10连通。

第一给排水组件41包括第一水泵411、第一给水管412、第一排水管413和第一排水阀414，第一水泵411与第一给水管412连接，第一给水管412与内护套3连接并与内腔30连通，第一排水管413与内护套3连接并与内腔30连通，第一排水阀414安装于第一排水管413上；第二给排水组件42包括第二水泵421、第二给水管422、第二排水管423和第二排水阀424，第二水泵421与第二给水管422连接，第二给水管422与测试箱1连接并与容置腔10连通，第二排水管423与测试箱1连接并与容置腔10连通，第二排水阀424安装于第二排水管423上。采用第一水泵411、第一给水管412、第一排水管413和第一排水阀414能够将水注入内护套3的内腔30和/或排出内腔30的水，从而能够调节内护套3的内腔30的内部压强。采用第二水泵421、第二给水管422、第二排水管423和第二排水阀424能够将水注入测试箱1的容置腔10和/或排出容置腔10的水，从而能够调节内护套3的内腔30的内部压强。

第一给水管412与任意一个密封件7连接并与内腔30连通，第一排水管413与任意一个密封件7连接并与内腔30连通。在本实施例中，第一给水管和第一排水管413分别连接于两个密封件7上。在其他一些实施方式中，第一排水管413和第二排水组件连接于同一个密封件7上。

给排水机构4还包括连通管43和连通阀44，连通管43的两端分别连接与第一给水管412和第二给水管422，连通阀44安装于连通管43上并位于第一给水管412和第二给水管422之间。采用连通管43和连通阀44，可以在需要时打开连通阀44以平衡内护套3的内腔30的内压和测试箱1的容置腔10的内压。

参阅图1、图2和图3；本发明实施例一提供的测试箱1包括箱体11和上盖12，箱体11具有容置腔10，容置腔10的上端敞开形成第一开口，上盖12可拆卸的连接于箱体11的上端并封盖第一开口以密封容置腔10。

参阅图2、图3和图5；本发明实施例一提供的外径测量件6包括测量标尺61、导向杆62和测量指针63，测量标尺61具有刻度线，测量标尺61连接于箱体11的上端或连接于上盖12上，导向杆62连接于箱体11上并位于测量标尺61和内护套3之间，测量指针63开设有供导向杆62穿过的导向孔631；测量指针63的上端指向测量标尺61、下端位于内护套3和支撑件2之间，测量指针63背离支撑件2的一侧抵接于内护套3的外壁上；测量指针63的数量为两个，两个测量指针63关于内护套3的圆心对称；上盖12设有用于查看测量指针63的位置的透明观察窗121；其中，当内护套3的外壁的直径增大时，内护套3的外壁能够推动测量指针63沿导向杆62移动。采用测量标尺61、导向杆62和测量指针63能够测量内护套3的外壁的直径。采用透明观察窗121既可以查看测量指针63指向测量标尺61的刻度线位置以判断得出内护套3的外壁的直径，也可以查看内护套3的表面是否出现龟裂状裂纹以判断内护套3是否出现热疲劳损伤。

具体地，测量指针63的下端位于内护套3的外壁和弧形支撑槽21的内壁之间。

实施例二

参阅图6，与实施例一不同的是，实施例所提供的外径测量件6还包括固定板64和伸缩弹簧65；固定板64连接于容置腔10内并位于测量指针63背离内护套3的一侧，伸缩弹簧65的一端连接于固定板64上、另一端连接于测量指针63上；固定板64的数量为两个，伸缩弹簧65的数量为两个，两个固定板64、两个伸缩弹簧65和两个测量指针63一一对应。采用固定板64和伸缩弹簧65，当内护套3的外壁的直径增大时，内护套3的外壁能够推动测量指针63沿导向杆62移动，当内护套3的外壁的直径缩小时，伸缩弹簧65能够推动测量指针63抵接于内护套3的外壁上，即采用固定板64和伸缩弹簧65既可以测量内护套3膨胀时的外径，又可以测量内护套3收缩时的外径，适用范围更大。

固定板64可以连接于导向杆62上，也可以连接于箱体11的内侧壁上，在此不做限定。

本发明还提供一种应用上述任一项的海底电缆内护套热疲劳试验装置的试验方法，包括如下步骤：

模拟水下敷设工况：通过给排水机构4将水送入容置腔10内，直至第二测量件52检测到容置腔10的内部压强达到预设水压，以模拟水下敷设工况；

为内护套提供预设内压：通过给排水机构4和第一测量件51将水送入内腔30并为内护套3提供多个预设内压；

获得内护套3的外壁的直径变化数据：通过外径测量件6测量内护套3在多个预设内压下的外壁的直径，以获得内护套3的外壁的直径变化数据。

结束试验：当预设内压超过内护套3的内压承受上限值而导致内护套3出现热疲劳损伤时再结束试验。

在结束试验的步骤中，当内护套3的表面出现龟裂状裂纹时为内护套3出现热疲劳损伤。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种海底电缆内护套热疲劳试验装置，其特征在于，包括：

测试箱，所述测试箱具有容置腔；

支撑件，所述支撑件连接于所述容置腔内；

圆柱形的内护套，所述内护套放置于所述支撑件上，所述内护套具有内腔；

给排水机构，所述给排水机构分别连接于所述测试箱和所述内护套；

测量组件，所述测量组件包括第一测量件和第二测量件；所述第一测量件与所述内护套连接并能够检测所述内腔的内部压强，所述第二测量件与所述测试箱连接并能够检测所述容置腔的内部压强；

外径测量件，所述外径测量件设于所述容置腔内并用于检测所述内护套的外壁的直径。

2.根据权利要求1所述的海底电缆内护套热疲劳试验装置，其特征在于，所述支撑件具有向下凹进并用于支撑所述内护套的弧形支撑槽，所述弧形支撑槽的直径大于所述内护套的外壁的直径。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的海底电缆内护套热疲劳试验装置，其特征在于，所述支撑件的数量为多个，多个所述支撑件沿所述内护套的轴向方向依次间隔布置于所述容置腔内。

4.根据权利要求1所述的海底电缆内护套热疲劳试验装置，其特征在于，还包括密封件，所述内腔沿所述内护套的轴向方向的两端均敞开形成有第二开口，所述密封件的数量为两个，两个所述密封件分别连接于所述内护套的两端上并分别封盖两个所述第二开口以密封所述内腔。

5.根据权利要求1所述的海底电缆内护套热疲劳试验装置，其特征在于，所述给排水机构包括第一给排水组件和第二给排水组件，所述第一给排水组件与所述内护套连接并与所述内腔连通，所述第二给排水组件与所述测试箱连接并与所述容置腔连通。

6.根据权利要求5所述的海底电缆内护套热疲劳试验装置，其特征在于，所述第一给排水组件包括第一水泵、第一给水管、第一排水管和第一排水阀，第一水泵与所述第一给水管连接，所述第一给水管与所述内护套连接并与所述内腔连通，所述第一排水管与所述内护套连接并与所述内腔连通，所述第一排水阀安装于所述第一排水管上；

所述第二给排水组件包括第二水泵、第二给水管、第二排水管和第二排水阀，所述第二水泵与所述第二给水管连接，所述第二给水管与所述测试箱连接并与所述容置腔连通，所述第二排水管与所述测试箱连接并与所述容置腔连通，所述第二排水阀安装于所述第二排水管上。

7.根据权利要求6所述的海底电缆内护套热疲劳试验装置，其特征在于，所述给排水机构还包括连通管和连通阀，所述连通管的两端分别连接与所述第一给水管和第二给水管，所述连通阀安装于所述连通管上并位于所述第一给水管和所述第二给水管之间。

8.根据权利要求1所述的海底电缆内护套热疲劳试验装置，其特征在于，所述测试箱包括箱体和上盖所述箱体具有所述容置腔，所述容置腔的上端敞开形成第一开口，所述上盖可拆卸的连接于所述箱体的上端并封盖所述第一开口以密封所述容置腔。

9.根据权利要求8所述的海底电缆内护套热疲劳试验装置，其特征在于，所述外径测量件包括测量标尺、导向杆和测量指针，所述测量标尺具有刻度线，所述测量标尺连接于所述箱体的上端或连接于所述上盖上，所述导向杆连接于所述箱体上并位于所述测量标尺和所述内护套之间，所述测量指针开设有供所述导向杆穿过的导向孔；所述测量指针的上端指向所述测量标尺、下端位于所述内护套和所述支撑件之间，所述测量指针背离所述支撑件的一侧抵接于所述内护套的外壁上；

所述测量指针的数量为两个，两个所述测量指针关于所述内护套的圆心对称；

所述上盖设有用于查看所述测量指针的位置的透明观察窗；

其中，当所述内护套的外壁的直径增大时，所述内护套的外壁能够推动所述测量指针沿所述导向杆移动。

10.根据权利要求9所述的海底电缆内护套热疲劳试验装置，其特征在于，所述外径测量件还包括固定板和伸缩弹簧；所述固定板连接于所述容置腔内并位于所述测量指针背离所述内护套的一侧，所述伸缩弹簧的一端连接于所述固定板上、另一端连接于所述测量指针上；

所述固定板的数量为两个，所述伸缩弹簧的数量为两个，两个所述固定板、两个所述伸缩弹簧和两个所述测量指针一一对应。