一种动态海缆机电热耦合特性测试装置及其测试方法与流程

本发明涉及动态海缆检测领域，具体讲是一种动态海缆机电热耦合特性测试装置及其测试方法。

背景技术：

1、随着海洋油气勘探力度的加大，各大油气田对于动态海缆的需求日益增加，动态海缆的各项特性测试是动态海缆出厂时必须进行的一个环节，为了测试各项特性，一般会依次进行多个方面的测试。传统测试会从机械性能、电传输性能以及热力学性能出发对动态海缆进行测试，在分别对这些性能的测试过程中由于动态海缆在各个装置之间的移动与安装，以及检测无法同步进行等原因导致花费的时间比较多，效率低，从而会拖延动态海缆交付的周期，产生不确定性。

2、同时在动态海缆的一些性能极限是相互联系，比如当机械性能超出极限后，电传输性能可能早已经超出了其极限值，从而在机械性能测试后再进行电传输性能的测试，则变得毫无意义，从而需要更为合理的可以进行多项性能同步测试的装置来减少无意义测试的过程。

3、同时，在一些机械性能的测试过程中，传统测试装置均简单测试动态海缆的极限性能，缺少对环境因素的模拟测试，从而造成动态海缆的实际使用性能极限值并不准确，存在误差。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：提供一种将几种性能测试装置进行集成，并使测试过程进行协同进行，避免了依次进行性能测试的效率过低和出现无意义性能测试情况，并提高动态海缆使用性能测试准确率的一种动态海缆机电热耦合特性测试装置及其测试方法。

2、本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种动态海缆机电热耦合特性测试装置，包括本体，所述本体包括两个锚固装置，两个锚固装置呈平行并列设置，两个锚固装置分别用于锚固动态海缆的两端，所述锚固装置之间的动态海缆为测试区域，所述锚固装置包括固定座和摆动架，所述摆动架摆动连接在固定座上，所述固定座远离摆动架的一端与动态海缆固定连接，所述摆动架远离固定座的一端与动态海缆固定连接，两个所述摆动架分别设于两个固定座上相同的一侧，所述固定座内设有用于动态海缆温度变化的测温装置，所述动态海缆被两个固定座固定的连接处之间连接有变压器，所述变压器用于对动态海缆的测试区域施加电流测试动态海缆的电传输性能。

3、与现有技术相比，本发明的优点在于：首先，通过两个锚固装置的设计，对动态海缆的两端进行固定，其中通过两个摆动架的设计，可以实现对动态海缆进行三种不同的组合摆动方式，相向同步摆动、相离同步摆动和同频同向摆动，其中相向同步摆动可以模拟动态海缆在下垂段和触泥点的受载荷情况，以测试动态海缆的轴向压缩能力及弯曲疲劳能力，相离同步摆动可以模拟动态海缆在下垂段和触泥点的受载荷情况，以测试动态海缆的拉弯性能和抗拉弯疲劳能力，同频同向摆动，模拟动态海缆在平台连接处在受环境因素干扰下的受载荷情况，保证测试区域的动态海缆没有相对拉伸与弯曲现象，以测试动态海缆的动态疲劳能力；其次，通过变压器和测温装置的设计，通过变压器输入电流，在动态海缆中形成电热，模拟动态海缆的使用温度，在该条件下，测试的动态海缆机械性能的极限值更准确，因为高温对动态海缆的机械性能的影响较大，同时因为变压器与动态海缆的两端的电连接，可以及时反馈动态海缆的电传输性能，当动态海缆进行机械性能测试时，若动态海缆超出了机械性能极限损坏时，此时可以获得动态海缆机械性能极限值，并且变压器会出现大的电传输性能波动，从而可以及时获取该极限状态下动态海缆的温度，后续的温度变化也将异常，保证机械性能与温度的同步性和测试的有效性，而后续该段动态海缆也无需进行电传输性能测试；同样，在进行电传输性能测试时，可以使动态海缆处于不同的模拟动态状态下，从而获得不同的电传输性能极限值分布图；最终可以获得机械性能、电传输性能、热力学性能三者相互影响下的动态海缆极限性能数据，使得动态海缆的参照数据更准确，再根据使用环境选择动态海缆时更准确。

4、作为本发明的一种改进，所所述固定座远离摆动架的一侧设有张紧液压气缸，所述张紧液压气缸用于调节待测试区域内的动态海缆的张紧力以及调节待测试区域内的动态海缆长度，通过所述改进，通过张紧液压气缸对动态海缆两端的控制，可以调节动态海缆的张紧力以及待测试区域内的动态海缆长度，并且可以模拟动态海缆在海平面以下受拉的状态，使得动态海缆的测试环境模拟更精确。

5、作为本发明的一种改进，所述本体设于一个水压可调节的水槽中，通过所述改进，海底动态海缆在使用过程中，还会受到不同深度水压的影响，比如动态海缆的下垂段、触泥点、平台连接处的深度均不相同，其水压也不相同，从而通过不同的测试需求，调节不同的水压，以达到更准确的模拟测试环境，使测试数据更准确。

6、作为本发明的一种改进，所述固定座靠近摆动架的一侧设有限弯锥形孔，所述测温装置设于限弯锥形孔内，通过所述改进，通过限弯锥形孔的设计，可以为固定座内的动态海缆提供适当的变形空间，避免测试区域的动态海缆在进行摆时，直接造成固定座内的动态海缆折弯损坏，从而影响到电传输性能的测试准确性，使得测量的数据判断不准确，通过测温装置设于限弯锥形孔内的设计，在完成动态海缆的安装后，限弯锥形孔内属于一个封闭的空间，受外界干扰的因素少，所以可以使测温装置对于动态海缆的测试准确度更高。

7、作为本发明的还有一种改进，两个所述摆动架之间设有检验外护套，所述检验外护套用于检验海缆的强度极限偏差，两个所述摆动架的端部设有用于将检验外护套固定在海缆上的锁紧扣，在所述锁紧扣将检验外护套固定在海缆之前，通过抽气泵将检验外护套与海缆之间的空气抽空，以保证检验外护套与海缆之间的贴合性，通过所述改进，在常态的海缆测试过程中，并不需要检验外护套的结构，直接将锁紧扣扣合在海缆上进行相应测试，或者直接拆除锁紧扣即可，而在完成海缆的机械性能后，会发现海缆的机械性能无法达到使用标准，若重新制作新的同功能、提高机械性能的海缆仍可能无法达到使用标准或者远超使用标准的海缆造成生产成本过高的情况，此时可以通过采用原来机械性能不合格的海缆重新安装，并利用检验外护套与海缆进行结合，在保持海缆原功能的条件下，增加检验外护套的机械性能，通过检验外护套增加的机械性能来判断海缆缺少的机械性能参数，从而确定后续海缆再一次进行生产时，需要的满足的机械性能强度结构，同时检验外护套作为检验配件，它所能提供的机械性能参数是稳定的，并且是具备多种不同规格的，在检验过程中，可以通过多次不同的检验外护套，并依次增加检验外护套的强度或者依次减少检验外护套的强度来进行海缆的机械性能精准的缺少区间的确认，而通过抽气泵保证检验外护套与海缆之间的贴合性的设计，是为了保证检验的高质量，在海缆的成型过程中，海缆的护套层都是与海缆的内部结构进行紧密贴合的，若检验外护套不能达到与海缆进行紧密贴合的状态，在进行机械性能测试过程中，海缆与检验外护套之间的机械性能的联系性偏弱，可能出现海缆已经出现损坏，而检验外护套却保持完整的情况，从而严重影响检验结果的判断。

8、一种动态海缆机电热耦合特性测试装置的测试方法，用于测试一种动态海缆机电热耦合特性测试装置，其步骤如下：

9、s1：将动态海缆进行180度的弧形折弯，动态海缆的两端均依次插入摆动架与固定座中；

10、s2：通过张紧液压气缸调节动态海缆的测试区域和长度以及测试区域内动态海缆的张紧力；

11、s3：在固定座远离摆动架的一端与动态海缆进行固定连接，在摆动架远离固定座的一端与动态海缆进行固定连接；

12、s4；将变压器的两极分别电连接在两个固定座远离摆动架的一端处的动态海缆上，并进行防水处理；

13、s5：根据动态海缆的应用深度，在水槽中注水覆盖本体，并调节水压；

14、s6：根据测温装置调节变压器的输出电流，使动态海缆处于应用环境状态下温度；

15、s7：根据不同机械性能的测试需求，对两个摆动架进行不同的摆动方式组合，以测试动态海缆在不同环境下以及不同区域的工作状态，从而测出动态海缆的各项机械性能。

16、与现有技术相比，本发明的优点在于：首先，通过两个锚固装置的设计，对动态海缆的两端进行固定，其中通两个摆动架的设计，可以实现对动态海缆进行三种不同的组合摆动方式，相向同步摆动、相离同步摆动和同频同向摆动，其中相向同步摆动可以模拟动态海缆在下垂段和触泥点的受载荷情况，以测试动态海缆的轴向压缩能力及弯曲疲劳能力，相离同步摆动可以模拟动态海缆在下垂段和触泥点的受载荷情况，以测试动态海缆的拉弯性能和抗拉弯疲劳能力，同频同向摆动，模拟动态海缆在平台连接处在受环境因素干扰下的受载荷情况，保证测试区域的动态海缆没有相对拉伸与弯曲现象，以测试动态海缆的动态疲劳能力；其次，通过变压器和测温装置的设计，通过变压器输入电流，在动态海缆中形成电热，模拟动态海缆的使用温度，在该条件下，测试的动态海缆机械性能的极限值更准确，因为高温对动态海缆的机械性能的影响较大，同时因为变压器与动态海缆的两端的电连接，可有及时反馈动态海缆的电传输性能，当动态海缆进行机械性能测试时，若动态海缆超出了机械性能极限损坏时，此时可以获得动态海缆机械性能极限值，并且变压器会出现大的电传输性能波动，从而可以及时获取该极限状态下动态海缆的温度，后续的温度变化也将异常，保证机械性能与温度的同步性和测试的有效性，而后续该段动态海缆也无需进行电传输性能测试；同样，在进行电传输性能测试时，可以使动态海缆处于不同的模拟动态状态下，从而获得不同的电传输性能极限值分布图；最终可以获得机械性能、电传输性能、热力学性能三者相互影响下的动态海缆极限性能数据，使得动态海缆的参照数据更准确，在根据使用环境选择动态海缆时更准确，还有张紧液压气缸和可调水压的水杯可以更好的实现对动态海缆使用环境的模拟，以保证更好的测试准确性。

17、作为本发明的一种改进，两个摆动架进行相向同步摆动，模拟动态海缆在下垂段和触泥点的受载荷情况，并测量动态海缆的轴向压缩能力及弯曲疲劳能力。

18、作为本发明的一种改进，两个摆动架进行相离同步摆动，模拟动态海缆在下垂段和触泥点的受载荷情况，并测量动态海缆的拉弯性能和抗拉弯疲劳能力。

19、作为本发明的一种改进，两个摆动架进行同频同向摆动，保证测试区域的动态海缆没有相对拉伸与弯曲现象，通过限弯锥形孔来控制动态海缆的摆动幅度，模拟动态海缆在平台连接处的动态疲劳载荷。

20、作为本发明的一种改进，完成疲劳载荷性能试验后，通过增加水压进行动态海缆耐压试验和通过变压器改变电流进行局放试验，以检测动态海缆的电传输性能完好性，最后再取出动态海缆进行解剖，检测动态海缆各功能单元的完整性，通过所述改进，通过耐压试验，可以获取动态海缆的使用最深深度，而通过局放试验，以检测动态海缆电传输性能的完好性，可以进一步验证机械性能、电传输性能的测试数据的准确性，而解剖检测各功能单元的完整性，则为了避免出现一些异常测试过程，比如本身动态海缆就是损坏的情况以及动态海缆正处于损坏临界点的情况。