[發明專利]一種獲取光纖和海底電纜應變關系的試驗裝置及試驗方法

有效

• 申請號: 201710733264.1
• 申請日: 2017-08-24
• 公開（公告）號: CN107505199B
• 公開（公告）日: 2023-08-15
• 發明（設計）人: 汪洋;林曉波;胡賢斌;李世強;沈耀軍;鄭新龍;徐建良
• 申請（專利權）人: 國網浙江省電力公司舟山供電公司;國家電網公司;浙江舟山海洋輸電研究院有限公司
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08
• 代理公司: 浙江翔隆專利事務所(普通合伙) 33206
• 代理人: 王曉燕

1.一種獲取光纖和海底電纜應變關系的試驗裝置，其特征在于：包括用于與海底電纜兩端相連的夾具、與一夾具相連的第一夾具座、與另一夾具相連的第二夾具座、設于第一夾具座和第二夾具座之間的用于支撐海底電纜的支撐組件、設于第二夾具座上的牽引組件、與牽引組件相連的控制處理器；所述的牽引組件設有用于測量海底電纜張力的張力傳感器、用于測量海底電纜端部位移的位移傳感器，海底電纜一端通過夾具固定在第一夾具座上，海底電纜的另一端通過夾具固定在第二夾具座的牽引組件上，牽引組件牽引海底電纜使其伸長，控制處理器通過測量的光纖應變分布、海底電纜張力及海底電纜端部位移，獲取光纖和海底電纜的應變關系；

所述的夾具包括第一連接盤、第二連接盤，第一連接盤和第二連接盤之間通過連接桿連接，所述的第一連接盤的中部開設用于穿設海底電纜導體的導體孔；第一連接盤的端面開設多圈孔，包括第一圈孔、位于第一圈孔內側的第二圈孔，第一圈孔由多個鎧裝鋼絲過孔組成，第二圈孔由多個PE過孔和光單元過孔組成；

所述的第一夾具座包括底座、設于底座上的連接板、與連接板相配的絲桿、能與夾具相配的鉗口；連接板設有與絲桿相配的帶螺紋的絲桿孔，絲桿的頭部與鉗口相連；

所述的第二夾具座包括底座、設于底座上的連接板、與連接板相配的絲桿、能與夾具相配的鉗口；連接板設有與絲桿相配的帶螺紋的絲桿孔，絲桿的頭部與鉗口相連，絲桿的尾部與牽引組件相連，所述的牽引組件包括驅動絲桿轉動的電機、控制電機轉動的電機控制裝置。

2.根據權利要求1所述的一種獲取光纖和海底電纜應變關系的試驗裝置，其特征在于：第一連接盤的外端面上設有與鎧裝鋼絲過孔相對的金屬連接頭，金屬連接頭與第一連接盤分體設置；所述的金屬連接頭設有與鎧裝鋼絲相配的通孔，鎧裝鋼絲穿過第一連接盤的鎧裝鋼絲過孔、金屬連接頭的通孔后與金屬連接頭焊接固定。

3.根據權利要求2所述的一種獲取光纖和海底電纜應變關系的試驗裝置，其特征在于：所述的第一連接盤、第二連接盤的厚度為4～6cm，直徑是海底電纜外徑的1.5～2.5倍。

4.根據權利要求3所述的一種獲取光纖和海底電纜應變關系的試驗裝置，其特征在于：第一圈孔的孔數與海底電纜的鎧裝鋼絲數量相對應；第二圈孔的孔數與海底電纜的PE填充條、光單元數量和相對應。

5.根據權利要求4所述的一種獲取光纖和海底電纜應變關系的試驗裝置，其特征在于：組成第一圈孔的所有孔周向均勻設置，組成第二圈孔的所有孔周向均勻設置。

6.根據權利要求5所述的一種獲取光纖和海底電纜應變關系的試驗裝置，其特征在于：第一連接盤和第二連接盤的半徑三分之二處開4個直徑2cm～4cm的圓孔，4根鐵質連接桿從孔中穿過，端頭用螺母固定；第二連接盤外側設U形鐵環以作為牽引的抓手。

7.采用權利要求1-6任一權利要求所述的一種獲取光纖和海底電纜應變關系的試驗裝置的試驗方法，其特征在于包括以下步驟：

1）將海底電纜兩端用夾具固定，讓海底電纜的導體從夾具的導體孔中穿過；讓PE填充條和光單元從對應的PE過孔和光單元過孔中穿過，并用環氧樹脂膠固定；讓鎧裝鋼絲從夾具的鎧裝鋼絲過孔中穿過，并用電焊固定；PE填充條、光單元、鎧裝鋼絲在固定時盡量繃緊，并保證圓周方向的每一根受力一致；同樣的方法將海底電纜兩端固定好；

2）然后把夾具套在海底電纜拉伸裝置的鉗口上，調整鉗口位置，使海底電纜松弛的搭在支架上，并保持直線狀態；用分布式光纖傳感設備測量光單元內光纖的初始應變，此應變是海底電纜零應變時光纖的應變；

3）啟動電機，控制鉗口緩慢移動，拉伸海底電纜，待海底電纜被拉直緊繃時停止鉗口移動，記錄此時的張力和位移，此時海底電纜端頭的位置作為海底電纜端頭位移的零點；用分布式光纖傳感設備測量光單元內光纖的應變；

4）繼續緩慢拉伸海底電纜，直至拉伸到張力達到海底電纜的屈服張力為止,整個過程用分布式光纖傳感設備測量光單元內光纖的應變，并記錄海底電纜承受的張力和端頭位移；

5）試驗完成后，進行數據處理，步驟如下：

A）取光纖中部5m范圍內的應變平均值作為光纖的應變；用海底電纜端頭位移除以海底電纜原長，作為海底電纜的應變；

B）使用最小二乘法，對拉伸過程中海底電纜的應變和光纖的應變進行擬合，求取二者的關系方程，得到海底電纜和光纖的應變關系。