一种电缆，所述电缆包括：应变传感器，所述应变传感器沿所述电缆纵向延伸并且包括布置在弯曲中性区域内的应变光学纤维，所述弯曲中性区域包围并且包括所述电缆的弯曲中性纵向轴线；和至少两个纵向结构元件，所述至少两个纵向结构元件中的至少一个是包括电导体的芯，其中所述应变传感器嵌在应变传递填料中，该应变传递填料将至少两个纵向结构元件中的至少一个与应变传感器机械联接。通过公开的电缆构造，至少在应变状态中，至少两个纵向结构元件中的至少一个经受的应变被传递到应变传感器。在优选实施例中，所述电缆是重型缆线。本发明专利技术还涉及一种用于监视电缆的应变的方法，并且本发明专利技术还涉及优选地监视电缆的温度的方法。此外，本发明专利技术涉及一种变形监视系统，该变形监视系统用于至少测量多条电缆尤其是多条重型缆线的拉伸应变。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种电缆，该电缆具有特别适用于静态和动态拉伸应变的测量的集成的应变传感器。本专利技术还涉及一种用于至少测量至少一条电缆中的应变的监视方法和系统。本专利技术还涉及一种用于检测多条电缆中的应变的监视系统和方法。具体地，本专利技术涉及使用布里渊反向散射技术来监视安装在可移动设备中的多条电缆的监视系统和方法。
技术介绍
尤其是用于重型应用和/或用于可移动装置(诸如可移动港口起重机、船到岸集装箱起重机、船卸货机、摊铺机以及隧道采矿设备)的电缆被具体设计成经受住苛刻的环境条件和高的机械应力，诸如张力和扭矩。作为用于重型应用的缆线的另外例子，用于供应电流到深井中的能潜水的电泵系统的井下泵缆线通常安装在物理上受限制的区域中和不利的环境中，经常与腐蚀性井产流体接触。典型地，上述电缆被设计成坚固且柔性。在本说明书，当提及用于重型应用的缆线，并且特别地但不排他地用于可移动装置的缆线时，我们将通常称为重型缆线。DE 3934718中提供重型缆线的例子，DE 3934718描述了用于矿井中的联合采煤机的带有铠装的拖拽缆线。WO 01/78086公开一种特别地用于诸如起重机的拾取系统或货架系统的电缆。该电缆包括芯，该芯包括第一导体，该第一导体被第一应力承受基材完全包围并且嵌在第一应力承受基材内。至少一个另外的层布置在第一应力承受基材周围并且在该另外的层中具有至少一个另外导体，该至少一个另外导体被第二应力承受基材完全包围并且嵌在第二应力承受基材内。电缆中的应变承受基材据说允许应力分布在整条电缆上并且因此显著减小螺旋前进效应。可移动电缆中的拉伸载荷和扭曲可由电缆在缠绕在卷轴周围和解绕阶段期间的强制引导或由在篮(例如，用于摊铺机电缆)内的电缆的收集产生。缠绕和解绕阶段典型地是不连续的并且通常是突然的(例如当由起重机的水平运动引起时)，因此在电缆上施加显著的动态拉伸载荷，并且因此在电缆内的单个导体上施加显著的动态拉伸载荷。此外， 用于电缆运动的其它系统，诸如滑轮系统和照料(tender)系统，在操作期间通常在电缆上施加高的拉伸载荷。电缆的过度延长可引起拉伸载荷传递到电导体，因此损坏电导体。过度且/或拖延的拉伸载荷可导致电缆的永久延长，这将缩短电缆的寿命。US 5，767，956描述使用反向散射布里渊光来提供监视装置，不管光学纤维是正常的还是接近于破裂，该监视装置都能够实时地观察。通过利用光缆中的光学纤维芯的一个， 该装置使用光时域反射仪(OTDR)来监视激发的布里渊散射光。没有提供关于电缆中的使用的暗示。WO 08/073033描述了一种通过测量连接到或并入电缆的光学纤维中的应变用于监视连接到移动的近海平台的电缆的弯曲和应变的系统。电缆中的弯曲将在光学纤维中产生应变并且这种应变将改变纤维的光学性质。光学性质的改变可以通过光学时域反射仪 (OTDR)或光学频域反射仪(OFDR)被测量。这个文献没有面对保护应变传感器免受外部机械应力以便避免传感器的损坏并且保证测量的长期可靠性的问题。相反，本申请声明存在嵌在或连接到电缆的光学纤维可能损坏的危险并且因此提议为电缆配备多余的纤维。此外，没有提及纤维和要被测量的电缆之间的应变传递的问题。作为用于纤维的可能部位，提及铠装电线之间的空隙。US 2004/0258373描述一种可以嵌在建筑物、系缆或管道中的复合电缆，该复合电缆包括用于监视温度和应变的光学装置。该电缆包括外部保护护套和用于监视温度和应变的光学装置，所述光学装置在所述外部保护护套内并且包括第一管，该第一管包括至少第一光学纤维以便监视温度，所述第一光学纤维疏松地在所述第一管中并且包括至少一个称为布拉格光栅的反射部分，该第一管包括至少第二光学纤维，该至少第二光学纤维包括至少一个布拉格光栅以便监视应变，所述电缆的特征在于，所述第二光学纤维在所述第一管外部，所述光学装置还包括用于紧固所述第二光学纤维的装置。本申请人已经注意到，这个文献没有公开具有集成的应变光学纤维传感器或者具有集成的温度传感器的缆线。公开的缆线是复合缆线，该复合缆线可以包括电力缆线，但是与用于应变和温度监视的纤维分离。EP 0203249公开了中等电压(6到60kV)电缆，该电缆包括至少一个温度和/或张力传感器光学纤维。本申请人已经观察到，公开的集成在电缆中的应变传感器光学纤维可以显著地受电缆的弯曲影响(取决于光学纤维在电缆中的位置和/或电缆的弯曲的量，特别是当超过某一值时)。Chen Xihao and Huang Junhua, in Strain Transfer Capability of Strain Sensing Optical Fiber Cable and its Measurement Method， published in the Proceedings of the 57th International Wire & Cable Symposium(2008)，pages ^4-4 分析感测光学纤维电缆(即，用于感测关联装置或系统的应变的电缆)的不同结构。应变感测光学纤维电缆内的层的紧密性被认为是非常重要的并且可以由电缆层之间的剥离力和应变传递能力(即，可以从电缆外层没有减小地传递到内部纤维的最大应变)描述。这个文献没有提及公开的感测光学纤维电缆到电力或电缆的电缆监视的任何应用。WO 07/107693公开了一种光学纤维电缆，该光学纤维电缆包括应变传递构件、穿过应变传递构件布置的中心光学纤维以及将中心光学纤维和应变传递构件机械联接的紧密护套。应变传递构件经受的应变通过紧密护套传递到中心光学纤维。该文献没有面对具有光学纤维传感器的电缆的问题。本申请人已经面对如何实现特别适合于重型应用，并且更特别地适合于可移动装置的电缆的问题，在操作期间该电缆将允许电缆受到的拉伸应变的控制，并且优选地允许该拉伸应变的实时监视，同时保证测量的长期可靠性。特别地，本申请人已经处理了通过传感器在电缆中执行测量的问题，该传感器保持基本上不受除了施加在电缆上的拉伸应变外的外部机械应力影响。
技术实现思路
由于操作期间施加的高的机械应力，重型缆线(诸如用于采矿应用或起重机装置)的典型寿命通常是相对短的，并且取决于具体应用可以在数个月到数年之间变化。本申请人已经观察到，将有利的是，提供在其操作期间可以被监视的重型缆线。通过了解电缆状态的时间演变，可以执行电缆的有效的定期维护，例如，可以调节引导辊故障和/或调节可移动设备的自动系统的电子控制参数。电缆状态的定期检查可以是“离线的”，电缆未被使用或者甚至从它安装在其上的设备被移除，但实际上，因为由于包含电缆的设备或装置的必要停止的工作时间的损失，通常不执行这种检查。将特别有利的是，在电缆工作期间记录引起弹性应变峰值的动态事件，然而，该动态事件会由于疲劳而损坏电缆。而且，这种监视可以防止不期望的停用事件并且节省相关成本。本专利技术的目标是提供一种具有应变传感器的电缆，该应变传感器能够为相当大的范围的可测量延长提供读数，该相当大的范围特别地是从0. 到1%，优选地从-0.2%到 1%。也可以测量较高的延长值，例如达到2%或甚至到达4%。在这种情况中，可能出现数据读取的速度的降低，这可影响从被监视的电缆的数据的“实时”收集。本专利技术的另一本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：D·萨尔基，B·克尼普费尔，C·克姆尼茨，R·盖斯帕里，AG·卡尔，E·孔松尼，T·基特尔，R·埃瓦尔德，
申请(专利权)人：普睿司曼股份公司，
类型：发明
国别省市：
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