用于海上风机的悬空电缆振荡实验装置及其实验方法与流程

本发明涉及船舶，尤其涉及一种用于海上风机的悬空电缆振荡实验装置及其实验方法。

背景技术：

1、随着海上风电场技术的发展越来越成熟，风力发电逐渐成为我国东部沿海地区可持续发展的重要能源来源，海上风电也成为当前发展最快的绿色能源技术。

2、目前，海上风机发电传输的电缆部分悬垂在风机桩柱和海底之间，该部分的电缆在海流、波浪等冲击下，造成不同程度的磨损，亟需了解其发生机理并根据相应数据施加有效治理措施。现有悬空电缆振荡实验装置仅能产生一个方向的水流波动，然而，在海洋环境复杂多变的情况下，单一方向水流波动的测试数据与实际使用情况存在偏差，造成实验数据存在偏差，影响悬空电缆的使用情况分析准确性，存在治理效果不佳而影响电缆使用寿命的现象。

技术实现思路

1、本发明实施例的目的在于：提供一种用于海上风机的悬空电缆振荡实验装置及其实验方法，其结构简单，操作便利，实验数据准确。

2、为达此目的，本发明实施例采用以下技术方案：

3、第一方面，提供一种用于海上风机的悬空电缆振荡实验装置，包括水池、造流组件、旋转组件和检测件，其中所述水池具有容纳静水的容纳槽；所述造流组件设置在所述容纳槽内，所述造流组件冲击所述静水以形成有沿第一方向传输的水流波动；所述旋转组件包括转动机构、安装座和柱体，所述柱体设置在所述安装座上，且所述柱体的长度沿第二方向延伸，所述第一方向与所述第二方向呈夹角设置，所述柱体的外周间隔设置有多根电缆，所述电缆远离所述柱体的一端连接至所述安装座上，所述转动机构设置在所述容纳槽的槽底，且所述转动机构的转动轴线沿所述第二方向延伸，所述转动机构与所述安装座传动连接，以带动悬垂于所述安装座和所述柱体间的所述电缆绕所述转动机构的转动轴线转动；所述检测件至少包括应变片，所述应变片设置于所述电缆外周以采集所述电缆在所述水流波动冲击下的应变数据。

4、作为用于海上风机的悬空电缆振荡实验装置的一种优选方案，所述用于海上风机的悬空电缆振荡实验装置还包括调节组件，所述调节组件包括套筒和第一弹性件，所述套筒与所述柱体铰接，所述第一弹性件的一端连接在所述套筒内，所述第一弹性件的另一端延伸至所述套筒外与所述电缆连接。

5、作为用于海上风机的悬空电缆振荡实验装置的一种优选方案，所述调节组件还包括万向节，所述万向节的一端与所述第一弹性件连接，所述万向节的另一端与所述电缆连接。

6、作为用于海上风机的悬空电缆振荡实验装置的一种优选方案，所述调节组件还包括固定块，所述电缆远离所述柱体的一端固定至所述固定块上，所述固定块上设置有螺纹孔，所述安装座上设置有条形孔，所述条形孔的长度沿所述安装座的径向方向延伸，螺栓穿过所述条形孔旋拧至所述螺纹孔内，将调节位置后的所述固定块锁紧至所述安装座上。

7、作为用于海上风机的悬空电缆振荡实验装置的一种优选方案，所述检测件还包括感光片和相机，所述感光片设置在所述电缆的外周，每根所述电缆沿自身长度方向间隔设置有多个所述感光片，所述相机设置在所述安装座上，所述相机用于监测所述电缆在所述水流波动冲击下所述感光片的位置信息。

8、作为用于海上风机的悬空电缆振荡实验装置的一种优选方案，所述转动机构包括固定座、电机、第一齿轮和第二齿轮，所述电机设置在所述固定座的空腔内，所述电机的输出轴延伸至所述空腔外的一端连接有所述第一齿轮，所述安装座的底部设置有所述第二齿轮，所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合，所述安装座的底部设置有一圈围壁，所述固定座插设于所述围壁内，且所述固定座的外周侧与所述围壁的内侧壁滑动配合。

9、作为用于海上风机的悬空电缆振荡实验装置的一种优选方案，所述安装座的底部设置有一圈第一限位槽，所述固定座的顶部设置有一圈第二限位槽，所述第一限位槽与所述第二限位槽的中心轴线与所述电机的输出轴的转动轴线重合，所述第一限位槽与所述第二限位槽之间滚动设置有多个波珠。

10、作为用于海上风机的悬空电缆振荡实验装置的一种优选方案，所述用于海上风机的悬空电缆振荡实验装置还包括支撑架，所述柱体的顶部与所述支撑架转动连接，所述支撑架设置在所述水池上。

11、作为用于海上风机的悬空电缆振荡实验装置的一种优选方案，所述用于海上风机的悬空电缆振荡实验装置还包括轴承、第二弹性件和夹块，所述支撑架上转动连接有所述轴承，所述轴承的内侧壁环形均布设置有多个所述第二弹性件，所述第二弹性件远离所述轴承内侧壁的一端连接有所述夹块，所述第二弹性件始终具有驱动所述夹块抵紧所述柱体的趋势，所有的所述夹块围合形成夹持槽，所述夹持槽用于夹持所述柱体。

12、第二方面，提供一种用于海上风机的悬空电缆振荡实验方法，使用如上述的用于海上风机的悬空电缆振荡实验装置，包括如下步骤：

13、s10、将所述用于海上风机的悬空电缆振荡实验装置的旋转组件固定在所述用于海上风机的悬空电缆振荡实验装置的水池的槽底，并将电缆的两端分别连接至所述旋转组件的安装座和柱体上；

14、s20、往所述水池中注入静水，并启动所述用于海上风机的悬空电缆振荡实验装置的造流组件，以使所述静水形成有沿第一方向传输的水流波动，通过所述用于海上风机的悬空电缆振荡实验装置的检测件获取所述电缆在所述水流波动冲击下的第一应变数据；

15、s30、启动所述旋转组件的转动机构，以使所述电缆绕所述转动机构的转动轴线转动，通过所述检测件获取所述电缆与所述第一方向不同夹角的情况下在所述水流波动冲击下的第二应变数据，根据应变数据分析所述电缆在所述水流波动下的影响。

16、本发明实施例的有益效果为：通过设置造流组件对静水冲击以形成有沿第一方向传输的水流波动，配合转动机构带动电缆的主动转动，以使电缆每个位置均能感受来自各个方向的水流波动，模拟电缆在海洋环境下不同流向的水流对电缆的冲击，且可以通过调节造流组件以形成不同流速的水流波动，更切合的还原真实海洋环境对电缆的冲击，再通过应变片获取电缆在不同水流波动下的应变数据，提升电缆实验数据的准确性，从而能够制定更有效的治理措施，保证电缆在海洋环境中的使用寿命。

技术特征：

1.一种用于海上风机的悬空电缆振荡实验装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于海上风机的悬空电缆振荡实验装置，其特征在于，还包括调节组件，所述调节组件包括套筒和第一弹性件，所述套筒与所述柱体铰接，所述第一弹性件的一端连接在所述套筒内，所述第一弹性件的另一端延伸至所述套筒外与所述电缆连接。

3.根据权利要求2所述的用于海上风机的悬空电缆振荡实验装置，其特征在于，所述调节组件还包括万向节，所述万向节的一端与所述第一弹性件连接，所述万向节的另一端与所述电缆连接。

4.根据权利要求2所述的用于海上风机的悬空电缆振荡实验装置，其特征在于，所述调节组件还包括固定块，所述电缆远离所述柱体的一端固定至所述固定块上，所述固定块上设置有螺纹孔，所述安装座上设置有条形孔，所述条形孔的长度沿所述安装座的径向方向延伸，螺栓穿过所述条形孔旋拧至所述螺纹孔内，将调节位置后的所述固定块锁紧至所述安装座上。

5.根据权利要求1-4任一项所述的用于海上风机的悬空电缆振荡实验装置，其特征在于，所述检测件还包括感光片和相机，所述感光片设置在所述电缆的外周，每根所述电缆沿自身长度方向间隔设置有多个所述感光片，所述相机设置在所述安装座上，所述相机用于监测所述电缆在所述水流波动冲击下所述感光片的位置信息。

6.根据权利要求1-4任一项所述的用于海上风机的悬空电缆振荡实验装置，其特征在于，所述转动机构包括固定座、电机、第一齿轮和第二齿轮，所述电机设置在所述固定座的空腔内，所述电机的输出轴延伸至所述空腔外的一端连接有所述第一齿轮，所述安装座的底部设置有所述第二齿轮，所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合，所述安装座的底部设置有一圈围壁，所述固定座插设于所述围壁内，且所述固定座的外周侧与所述围壁的内侧壁滑动配合。

7.根据权利要求6所述的用于海上风机的悬空电缆振荡实验装置，其特征在于，所述安装座的底部设置有一圈第一限位槽，所述固定座的顶部设置有一圈第二限位槽，所述第一限位槽与所述第二限位槽的中心轴线与所述电机的输出轴的转动轴线重合，所述第一限位槽与所述第二限位槽之间滚动设置有多个波珠。

8.根据权利要求1-4任一项所述的用于海上风机的悬空电缆振荡实验装置，其特征在于，还包括支撑架，所述柱体的顶部与所述支撑架转动连接，所述支撑架设置在所述水池上。

9.根据权利要求8所述的用于海上风机的悬空电缆振荡实验装置，其特征在于，还包括轴承、第二弹性件和夹块，所述支撑架上转动连接有所述轴承，所述轴承的内侧壁环形均布设置有多个所述第二弹性件，所述第二弹性件远离所述轴承内侧壁的一端连接有所述夹块，所述第二弹性件始终具有驱动所述夹块抵紧所述柱体的趋势，所有的所述夹块围合形成夹持槽，所述夹持槽用于夹持所述柱体。

10.一种用于海上风机的悬空电缆振荡实验方法，其特征在于，使用如权利要求1-9任一项所述的用于海上风机的悬空电缆振荡实验装置，包括如下步骤：

技术总结
本发明涉及一种用于海上风机的悬空电缆振荡实验装置及其实验方法，其中实验装置包括水池，水池具有容纳静水的容纳槽；造流组件设置在容纳槽内，造流组件冲击静水以形成有沿第一方向传输的水流波动；旋转组件包括设置在安装座上的柱体，柱体的外周间隔设置有多根电缆，电缆远离柱体的一端连接至安装座上，转动机构设置在容纳槽的槽底，转动机构与安装座传动连接，以带动悬垂的电缆绕转动机构的转动轴线转动；检测件至少包括应变片，应变片设置于电缆外周以采集电缆在水流波动冲击下的应变数据。本发明的用于海上风机的悬空电缆振荡实验装置结构简单，能够模拟电缆在海洋环境下不同流向的水流对电缆的冲击，提升电缆实验数据的准确性。

技术研发人员：于驰,吴志超,刘钰淇,李莉,姚勇,张橙,程亮
受保护的技术使用者：广东能源集团科学技术研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27