[发明专利]浮式风机的动态海缆疲劳监测方法

说明书

本发明提供浮式风机的动态海缆疲劳监测方法，所述监测方法将分布式光纤振动测量设备、分布式光纤应变测量设备及分布式光纤衰减测量设备接入动态海缆中的光纤，并同步开启，以分布式光纤振动测量设备测得的振动量、分布式光纤应变测量设备测得的光纤应变量、分布式光纤衰减测量设备测得的光纤衰减量，联合分析动态海缆的疲劳状态，从而有效解决了动态海缆晃动状态下的应变和衰减测量难题。

技术领域

本发明涉及海底动态海缆监测技术领域，特别是涉及浮式风机的动态海缆疲劳监测方法。

背景技术

浮式风机与固定式海上风机不同的是，固定式风机是依靠桩基固定在海床上，而浮式风机其在海水下的部分被安装浮标上，通过多根锚索固定在海床处，浮式风机可以随风浪移动，迎风发电。在浮式风机与固定平台(海上升压站)之间连接的海缆称为动态海缆(简称动态海缆)，动态海缆并非敷埋在海床下面，而是通过浮力装置悬浮在海水中。由于受到洋流和海浪冲刷，动态海缆始终处于晃动状态，同时受风机发电时间不定期影响，动态海缆的电力载荷和热膨胀也处在变化过程。这些特点都使得动态海缆更容易出现机械疲劳和老化加剧。

基于光纤传感的海缆在线监测手段包括基于布里渊光时域分析技术的分布式光纤应变监测技术(简称BOTDA)、基于相位敏感光时域分析的分布式光纤振动监测技术(简称DVS)、基于后向瑞利散射的分布式光纤衰减监测技术(简称OTDR)，它们分别实现了动态海缆内光纤的应变参数测量、振动参数测量、衰减参数测量。传统的海缆在线监测假定海缆处于静止敷埋状态，应变、振动、衰减监测相互独立运行和建模分析，也能达到很好监测效果。对于动态海缆，当海缆晃动出现局部光纤受力产生应变和传输衰减时，该部分光纤的应变和衰减通常是一个动态变化的不稳定量，这是由于晃动使得电缆存在交替的受力拉伸、松弛状态。这就产生了新问题：如何从动态变化数据中提取可靠的应变和衰减参数，并分析出动态海缆疲劳状态。对此，BOTDA和OTDR设备采用的是多次发送激光脉冲进行测量取平均的方法，BOTDA单次测量周期在60秒至600秒不等、OTDR单次测量周期为十几秒至60秒不等，DVS的单次测量周期在1个毫秒级。如果在BOTDA的测量周期内，光纤的应变参数动态变化，测量数据不能反应其真实应变量。如果在OTDR的测量周期内，光纤的衰减参数动态变化，测量数据是测量周期内的衰减平均值。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供浮式风机的动态海缆疲劳监测方法，用于解决现有技术中动态海缆疲劳监测精确度不佳等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种浮式风机的动态海缆疲劳监测方法，包括：将分布式光纤振动测量设备、分布式光纤应变测量设备及分布式光纤衰减测量设备接入所述动态海缆中的光纤，并同步开启，以获取所述光纤各预设位置处的测量数据；对于每个所述预设位置处的测量数据，执行以下步骤：所述分布式光纤振动测量设备从所述测量数据中隔解调出晃动参数，分别传输至所述分布式光纤应变测量设备及所述分布式光纤衰减测量设备；所述分布式光纤应变测量设备根据所述晃动参数，计算得出所述动态海缆在晃动状态下的光纤应变量，以形成所述预设位置的光纤应变时间序列；以及，所述分布式光纤衰减测量设备根据所述晃动参数，计算得出所述动态海缆在晃动状态下的光纤衰减值，以形成所述预设位置的光纤衰减时间序列。

于本发明一实施例中，所述同步开启所述分布式光纤振动测量设备、所述分布式光纤应变测量设备及所述分布式光纤衰减测量设备，包括：利用一时间同步装置，分别与所述光纤与分布式光纤振动测量设备、所述分布式光纤应变测量设备及所述分布式光纤衰减测量设备通信连接，以实现所述同步开启。