本實用新型涉及一種線纜磨損試驗系統(tǒng)，尤其指光纖復合海底電纜磨損試驗系統(tǒng)。

背景技術：

隨著海洋事業(yè)的蓬勃發(fā)展，島嶼經(jīng)濟和社會生活日漸繁榮，海上風電場和石油平臺建設規(guī)模逐漸增加，海底電纜的生產(chǎn)和使用量與日俱增。然而，海洋環(huán)境復雜導致海底電纜運行環(huán)境惡劣，潮汐和洋流常導致海底電纜局部出現(xiàn)懸空和擺動，加之海底地質復雜，海底電纜和海底巖石的摩擦會導致海纜逐漸磨損，直至破壞。研究并發(fā)現(xiàn)海底電纜磨損的規(guī)律，利用分布式光纖傳感技術測量海底電纜的振動，及時對纜體磨損情況進行預警、報警、定位和評估，可有效預防和發(fā)現(xiàn)故障位置，采取有效手段避免海底電纜損壞。但故障特征的尋找、磨損程度規(guī)律的發(fā)現(xiàn)都非常困難，評估都需要通過反復的試驗，而目前國內(nèi)還沒有磨損試驗系統(tǒng)。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型要解決的技術問題和提出的技術任務是對現(xiàn)有技術方案進行完善與改進，提供光纖復合海底電纜磨損試驗系統(tǒng)，以為磨損故障的監(jiān)測和損壞程度評估提供了試驗支撐的目的。為此，本實用新型采取以下技術方案。

光纖復合海底電纜磨損試驗系統(tǒng)：包括地錨、錨固裝置、鋼絲繩、張力傳感器、磨損件、激振器、振動傳感器、卷揚機及與張力傳感器、振動傳感器、激振器、卷揚機相連的控制器，海纜兩端分別經(jīng)錨固裝置、鋼絲繩、張力傳感器和地錨固定，卷揚機通過鋼絲繩將海纜的中部懸掛，所述的激振器及振動傳感器設于海纜的懸掛部，所述的磨損件位于海纜的懸掛部的兩側；海纜中部用細鋼絲繩牽引，在卷揚機的控制下可以來回擺動，大功率激振器對海纜施加小幅高頻振動，模擬定向大洋流作用下海纜的小幅高速抖動。

作為對上述技術方案的進一步完善和補充，本實用新型還包括以下附加技術特征。

進一步的，所述的錨固裝置與磨損件之間設有多個定滑輪，使海纜保持直線穩(wěn)定狀態(tài)。提高工作的可靠性，分析的準確性。

進一步的：所述的定滑輪通過連接件固定在地面上，或采用澆鑄的方式固定在地面上。有效提高試驗的穩(wěn)定性，減少對試驗的影響因素。

進一步的：所述的卷揚機包括第一卷揚機、第二卷揚機，所述的第一卷揚機、第二卷揚機相對設置，第一卷揚機通過第一鋼絲繩與海纜兩處連接，第二卷揚機通過第二鋼絲繩與海纜兩處連接，第一鋼絲繩、第二鋼絲繩與海纜的兩連接處相同，兩連接處分別為第一連接處、第二連接處。采用兩臺卷揚機配合工作，可以增加動作的穩(wěn)定的，使海纜的位置有效固定，減少干擾因素。

進一步的：所述振動傳感器安裝在彎曲海纜的中間部位，相鄰振動傳感器間隔1.5-2.5米，振動頻率測量上限不低于1000Hz；振動傳感器至少安裝2個傳感器，通過平均測量結果消弱測量誤差。振動傳感器安裝在海纜的中間懸掛部位，提高振動數(shù)據(jù)采集的準確性。

進一步的：所述的激振器安裝在移動的設備車上，設備車安裝有剎車裝置，當設備車位置選定后，利用剎車裝置將設備車固定。方便激振器與海纜的連接，同時容易拆裝。

進一步的，所述的振動傳感器、激振器設于第一連接處、第二連接處之間的海纜上。有利增大激振器的激振力，并使激振器工作穩(wěn)定。

有益效果：海底電纜磨損試驗系統(tǒng)結構簡單、方法有效可行，可最大程度模擬海底電纜真實的磨損過程，能夠獲取并繪制磨損過程中海底電纜的位移和振動頻率，并可直觀展示磨損過程和損壞情況，解決了海底電纜磨損故障難以捕捉，試驗開展困難的難題，為磨損故障的監(jiān)測和損壞程度評估提供了試驗支撐。

附圖說明

圖1是本實用新型結構示意圖。

圖中：1-地錨，2-鋼絲繩，3-張力傳感器，4-錨固裝置，5-海纜，6-定滑輪，7-磨損件，8-細鋼絲繩，9-激振器，10-卷揚機，11-振動傳感器。

具體實施方式

以下結合說明書附圖對本實用新型的技術方案做進一步的詳細說明。

本技術方案用來模擬海纜5懸空段受到巖石等硬物磨損的實際工況，結構如圖1所示。海纜5兩端分別經(jīng)錨固裝置4、鋼絲繩2、張力傳感器3和地錨1固定，海纜5不要繃緊，中部預留一定的余長，模擬海溝上跨越的海纜5，兩側放置磨損件7，模擬巖石等硬物，磨損件7和錨固裝置4之間放置定滑輪6，使海纜5保持直線穩(wěn)定狀態(tài)。海纜5中部用細鋼絲繩8牽引，在卷揚機10的控制下可以來回擺動，模擬潮汐、洋流對海纜5的大幅慢速沖刷。當海纜5擺動至一定幅度時，卷揚機10停止，海纜5保持不動，在另一側通過大功率激振器9對海纜5施加小幅高頻振動，模擬定向大洋流作用下海纜5的小幅高速抖動。所有傳感器、卷揚機10都在控制器控制下動作，控制器上安裝定制的控制軟件。

定滑輪6采用鋼材質，軸心裝配高強度軸承。定滑輪6間距2米，定滑輪6個數(shù)根據(jù)海底電纜長度和場地大小確定，每個定滑輪6都采用澆鑄方式牢固的固定在水泥地面上。

錨固裝置4采用工程錨固方法。

張力傳感器3與錨固裝置4通過鋼絲繩2相連，張力傳感器3測量響應時間不大于1ms，測量范圍不小于1000kN，具有數(shù)字接口，可通過RS232串口將實時張力傳送給控制器。

張力傳感器3通過鋼絲繩2連接在地錨1上，地錨1采用澆筑方式牢固地固定在地面上。

磨損件7可采用鑄鐵材料，與海纜5的接觸面可根據(jù)實際工況加工成尖角或鈍角，如果條件允許，可因地制宜，選用實際的海底巖石。無論采用何種材料，都應將磨損件7固定牢固，防止滑脫。

兩個磨損件7中間的彎曲海纜5長度可根據(jù)實際工況人為設置，應保證海纜5處于懸空狀態(tài)，在擺動時只承受空氣阻力，不與地面摩擦。為保證擺動的穩(wěn)定性，采用細鋼絲繩8固定海纜5，如圖1所示，細鋼絲繩8再與卷揚機10相連。

兩臺卷揚機10采用互補工作方式，即一個收一個放，由控制器上的控制程序通過RS232串口發(fā)送控制指令。

大功率激振器9安裝在移動設備車上，設備車安裝有剎車輪，當設備車位置選定后，利用剎車將設備車固定。大功率激振器9上有RS232串口，控制器上的控制程序通過RS232串口發(fā)送控制指令，設置激振器9的幅度和頻率等參數(shù)。

振動傳感器11安裝在彎曲海纜5的中間部位，間隔2米，振動頻率測量上限不低于1000Hz；至少安裝2個傳感器，通過平均測量結果消弱測量誤差。

試驗時，可根據(jù)需要，選擇大幅慢速沖刷或小幅高速抖動，具體幅度、頻率可在控制器控制程序中設定。選擇大幅慢速沖刷后，由卷揚機10拉動海纜5來回擺動；也可拉到一定高度后，突然松開，讓其自由擺動。小幅高速抖動用來模擬大洋流沖刷海纜5至一定幅度后，在固定姿態(tài)下的小幅抖動；先由卷揚機10將海纜5拉到一定幅度，再用大功率激振器9對海纜5施加振動激勵，激勵的幅度和頻率可通過程序設定。試驗過程中，由振動傳感器11實時監(jiān)測海纜5的振動頻率，并通過數(shù)據(jù)接口實時上傳至控制器，由控制器繪制曲線并進行顯示。

光纖復合海底電纜磨損試驗系統(tǒng)的工作方法包括以下步驟：

1）試驗準備步驟，海纜5兩端分別經(jīng)錨固裝置4、鋼絲繩2、張力傳感器3和地錨1固定，海纜5不繃緊，中部預留一定的余長，并用與卷揚機10相連的細鋼絲繩8牽引，模擬海溝上跨越的海纜5，兩側放置磨損件7，模擬硬物，磨損件7和錨固裝置4之間放置定滑輪6，使海纜5保持直線穩(wěn)定狀態(tài)；兩個磨損件7中間的海纜5處于懸空狀態(tài)，在擺動時只承受空氣阻力，不與地面摩擦；海纜5中部設置激振器9及振動傳感器11；張力傳感器3、振動傳感器11與控制器的輸入端相連，控制器的輸出端與卷揚機10、激振器9相連；

2）控制器控制卷揚機10工作，細鋼絲繩8由卷揚機10驅動，在卷揚機10的作用下使海纜5來回擺動，以模擬潮汐、洋流對海纜5的大幅慢速沖刷；

3）當海纜5擺動至一定幅度時，卷揚機10停止，海纜5保持不動，控制器控制激振器9工作，通過激振器9對海纜5施加高頻振動，模擬定向大洋流作用下海纜5的小幅高速抖動；

4）試驗過程中，振動傳感器11實時監(jiān)測海纜5的振動頻率，并實時上傳至控制器，通過控制器顯示振動數(shù)據(jù)；

5）繪制試驗過程中海纜5的位移和振動頻率，并與海纜5的磨損過程和損壞情況相關聯(lián)，以為磨損故障的監(jiān)測和損壞程度提供依據(jù)。

以上圖1所示的光纖復合海底電纜磨損試驗系統(tǒng)是本實用新型的具體實施例，已經(jīng)體現(xiàn)出本實用新型實質性特點和進步，可根據(jù)實際的使用需要，在本實用新型的啟示下，對其進行形狀、結構等方面的等同修改，均在本方案的保護范圍之列。