石油平臺(tái)用耐泥漿電力電纜的研制論文

　　摘要：石油平臺(tái)用電纜安裝在環(huán)境復(fù)雜的石油平臺(tái)上，在使用過(guò)程中還會(huì)經(jīng)常受到泥漿、油泥等物質(zhì)的腐蝕，所以該電纜應(yīng)具有環(huán)保、阻燃性高、機(jī)械性能強(qiáng)、耐泥漿和耐油的特點(diǎn)。介紹了該電纜的結(jié)構(gòu)、材料、生產(chǎn)工藝和性能檢測(cè)。

　　關(guān)鍵詞：石油平臺(tái)；耐泥漿；工藝；測(cè)試；研制

　　中圖分類號(hào)：TM247.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-6901(2016)01-0026-04

　　0引言

　　隨著國(guó)家對(duì)海洋石油開(kāi)發(fā)力度的加大，石油平臺(tái)用電纜的用量必然也會(huì)增加。雖然我國(guó)石油平臺(tái)用普通電纜早已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，但長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)石油平臺(tái)用耐泥漿電力電纜幾乎完全依靠進(jìn)口，鑒于這種情況，我公司研制開(kāi)發(fā)了額定電壓0.6/1kV石油平臺(tái)用耐泥漿電力電纜。

　　1性能要求

　　由于石油平臺(tái)上結(jié)構(gòu)復(fù)雜、人員密集、可燃物多、電機(jī)設(shè)備多、用電量大、相對(duì)孤立，一旦發(fā)生火災(zāi)，人員逃生困難，救援難度大，必然會(huì)造成嚴(yán)重的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。電纜長(zhǎng)期受到石油平臺(tái)上的泥漿或油泥的腐蝕，會(huì)加速護(hù)套老化，降低其機(jī)械性能、阻燃和防腐等性能，減少電纜的使用壽命。根據(jù)電纜的使用環(huán)境情況及IEC60092-353、NEKTS606相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求［1-2］，研制的額定電壓0.6/1kV石油平臺(tái)用耐泥漿電力電纜(以下簡(jiǎn)稱石油平臺(tái)用耐泥漿電力電纜)應(yīng)具有環(huán)保、阻燃性能高、機(jī)械性能強(qiáng)、耐泥漿和耐油的特點(diǎn)。

　　2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料選擇

　　(1)為了使電纜具有良好的彎曲性能、耐腐蝕性以及優(yōu)異的電性能，導(dǎo)體采用退火絞合鍍錫軟銅線，其性能應(yīng)符合GB/T3956—2008標(biāo)準(zhǔn)中第1種或第2種鍍錫絞合導(dǎo)體的規(guī)定。

　　(2)絕緣采用輻照交聯(lián)乙丙橡膠。乙丙橡膠具有優(yōu)異的電性能，尤其是耐電暈性;具有突出的耐老化性能，在陽(yáng)光下曝曬三年不見(jiàn)裂紋;具有較高的耐熱性，長(zhǎng)期使用溫度為90℃;具有較強(qiáng)的機(jī)械性能;具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性，對(duì)各種極性的化學(xué)藥品和酸堿有較大的抗耐性，長(zhǎng)時(shí)間接觸后性能變化不大。

　　(3)電纜纜芯間采用阻燃無(wú)機(jī)填充材料進(jìn)行填充，纜芯成纜后采用雙層無(wú)鹵低煙高阻燃帶重疊繞包。

　　(4)內(nèi)護(hù)套采用無(wú)鹵低煙阻燃聚烯烴。既能滿足電纜阻燃性能的要求，又能提高電纜的機(jī)械性能。

　　(5)鎧裝層采用鍍錫圓銅絲編織。鍍錫圓銅絲具有良好的防腐蝕性能。編織鎧裝能夠提高電纜的縱向拉伸強(qiáng)度。

　　(6)外護(hù)套采用無(wú)鹵低煙阻燃聚氨酯。該材料具有環(huán)保、阻燃性高、機(jī)械性能強(qiáng)、耐泥漿和耐油等特點(diǎn)。設(shè)計(jì)的石油平臺(tái)用耐泥漿電力電纜結(jié)構(gòu)。

　　3生產(chǎn)工藝

　　石油平臺(tái)用耐泥漿電力電纜的主要生產(chǎn)工藝流程。對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的主要工序工藝控制如下：

　　(1)導(dǎo)體用單線采用德國(guó)NIEHOFF公司的“雙頭”大拉機(jī)進(jìn)行拉絲退火、連續(xù)鍍錫。在線材拉絲過(guò)程中，應(yīng)適時(shí)調(diào)整拉絲液的濃度、溫度及pH值。單線表面應(yīng)光亮、無(wú)氧化、無(wú)毛刺，且鍍層應(yīng)均勻連續(xù)。

　　(2)在導(dǎo)體的絞合過(guò)程中，節(jié)距應(yīng)均勻一致，節(jié)徑比控制在12～14，這樣可以提高電纜的彎曲性能。導(dǎo)體表面應(yīng)光滑圓整、無(wú)脫錫。

　　(3)乙丙橡膠絕緣料在擠出時(shí)存在以下問(wèn)題：容易出現(xiàn)在螺桿上打滑的現(xiàn)象;在喂料口處經(jīng)常發(fā)生梗塞現(xiàn)象;不能夠?qū)崿F(xiàn)自供料。為了解決上述問(wèn)題，應(yīng)采用單螺紋等距不等深螺桿，螺桿的長(zhǎng)徑比以25∶1為宜;螺桿應(yīng)有水循環(huán)冷卻系統(tǒng);螺桿加料區(qū)應(yīng)有鋸齒狀深溝;螺桿的壓縮比以1∶1.2左右為宜。這樣不僅能夠解決上述問(wèn)題，還能夠提高擠出效率和擠出質(zhì)量。在絕緣擠出后，采用電子加速器輻照交聯(lián)，使絕緣的物理機(jī)械性能和電氣性能得到很大提高。輻照時(shí)，應(yīng)根據(jù)電纜規(guī)格、絕緣厚度調(diào)整設(shè)備能級(jí)和束流強(qiáng)度，以達(dá)到最好的輻照效果。如果電子加速器高壓過(guò)低，電子能量過(guò)小，容易造成絕緣欠交聯(lián);反之，會(huì)造成絕緣過(guò)交聯(lián)。因此合適的電子加速器高壓是確保輻照效果的前提。

　　(4)成纜時(shí)，所有絕緣線芯應(yīng)絞合在一起，絞合方向?yàn)橛蚁�。纜芯的絞合節(jié)徑比不大于12。為了提高電纜的阻燃性能，纜芯中央和外圍間隙采用阻燃無(wú)機(jī)填充繩進(jìn)行適當(dāng)填充，使纜芯保持圓整;纜芯外采用無(wú)鹵低煙高阻燃帶重疊繞包，平均搭蓋率應(yīng)不小于15%。

　　(5)編織鎧裝層時(shí)，編織角度應(yīng)控制在45°～55°之間，編織密度應(yīng)不小于85%。保證鎧裝層平整、無(wú)跳絲，不允許整體接續(xù)，露出的線頭應(yīng)修整齊，每一米長(zhǎng)允許更換一次金屬線錠。

　　(6)無(wú)鹵低煙阻燃聚氨酯護(hù)套料的擠出溫度范圍為20℃左右，與其他護(hù)套料相比，溫度范圍比較窄。如果擠出時(shí)溫度低于其熔融溫度，材料塑化不完全，擠出的護(hù)套表面會(huì)粗燥暗淡;如果擠出時(shí)溫度高于其熔融溫度，材料會(huì)成流涎狀，無(wú)法加工成型。無(wú)鹵低煙阻燃聚氨酯護(hù)套料在擠出壓力過(guò)大時(shí)會(huì)成為流涎狀，難以成型，故不適合采用擠壓式模具，應(yīng)采用模芯略帶一點(diǎn)外承徑的半擠壓式模具。當(dāng)纜芯外徑比較大時(shí)，半擠壓式模具模芯的承徑區(qū)長(zhǎng)度一般取1.5～2.5mm，模套承徑區(qū)的長(zhǎng)度最好不小于1.5mm，否則電纜外護(hù)套擠出外觀不平整。模套承徑區(qū)也不能太長(zhǎng)，否則會(huì)導(dǎo)致機(jī)筒內(nèi)材料的壓力過(guò)大，使機(jī)筒內(nèi)熔融的流涎狀聚氨酯護(hù)套料發(fā)生倒流，與剛進(jìn)螺桿塑化段的`顆粒狀聚氨酯護(hù)套料黏附在一起，機(jī)頭出膠量發(fā)生較大的波動(dòng)，造成電纜外護(hù)套外徑不均勻。模套的口徑應(yīng)和所擠出線纜外徑基本一致，如模套口徑過(guò)大，會(huì)因擠出壓力不夠?qū)е码娎|凹凸不平;如模套口徑過(guò)小，則會(huì)因擠出壓力太大導(dǎo)致電纜外徑不均。

　　4技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

　　(1)相比采用傳統(tǒng)的蒸汽交聯(lián)的乙丙橡膠絕緣，輻照交聯(lián)乙丙橡膠絕緣的耐熱等級(jí)增高，電纜的電氣性能、耐熱老化性能、耐臭氧性、機(jī)械物理性能也得到了提升。

　　(2)擠包一層無(wú)鹵低煙阻燃聚烯烴內(nèi)護(hù)套，既可作為內(nèi)襯層保證電纜的圓整，便于鎧裝;又可作為隔氧層，提高電纜的阻燃性能。

　　(3)采用鍍錫軟銅絲編織鎧裝結(jié)構(gòu)，既增強(qiáng)了電纜的抗拉力，又能使電纜具有屏蔽外界電磁干擾和抗腐蝕的性能。

　　(4)采用新型無(wú)鹵低煙阻燃聚氨酯護(hù)套料，經(jīng)過(guò)嚴(yán)格生產(chǎn)工藝的控制，使得電纜具有耐泥漿、耐油、高阻燃、環(huán)保等優(yōu)異性能。

　　5主要性能測(cè)試

　　我公司研制出的產(chǎn)品適用于額定電壓0.6/1kV石油平臺(tái)系統(tǒng)的電力傳輸。參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)［1-4］對(duì)電纜樣品的主要性能進(jìn)行了試驗(yàn)。該電纜的主要性能符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

　　6結(jié)束語(yǔ)

　　本文介紹了我公司研制的石油平臺(tái)用耐泥漿電力電纜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選擇、生產(chǎn)工藝和性能測(cè)試，希望能給同業(yè)以參考，共同促進(jìn)石油平臺(tái)用電纜的國(guó)產(chǎn)化。

　　參考文獻(xiàn)：

　　［1］IEC60092-353：2011船用電氣設(shè)備第353部分：額定電壓1kV和3kV的電力電纜［S］．

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　　［3］IEC60092-350：2008船用電氣設(shè)備第353部分：船舶及海上平臺(tái)電力、控制、儀表用電纜，一般結(jié)構(gòu)及試驗(yàn)方法［S］．

　　［4］EN50363-10-2Insulating，sheathingandcoveringmaterialsforlowvoltageenergycables-Part10-2：Miscellaneoussheathingcompounds-Thermoplasticpolyurethane［S］．

　　［5］山西省化工研究所．聚氨酯彈性體手冊(cè)［M］．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001：189-217．

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