淺析船用電纜的鎧裝

李永江

(江蘇遠(yuǎn)洋東澤電纜股份有限公司，江蘇揚(yáng)州225129)

0 引言

船用電纜是標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品，其生產(chǎn)應(yīng)完全符合標(biāo)準(zhǔn)。目前船用電纜標(biāo)準(zhǔn)很多，在國(guó)際上和我國(guó)比較流行的主要有國(guó)際電工委員會(huì)的IEC 60092-3系列，英國(guó) BS 6883，挪威 NEK 606，日本 JIS C 3410，美國(guó) IEEE 1580以及我國(guó)的 GB/T 17755、GB/T 20637和GJB 1916等。這些標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于電纜編織鎧裝的規(guī)定多有不同，而我國(guó)現(xiàn)在船纜廠家很多，產(chǎn)品品質(zhì)參差不齊，因此作為制造者和產(chǎn)品選擇者有必要對(duì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行細(xì)致的比較分析，避免在實(shí)際工作中發(fā)生失誤，付出代價(jià)。

1 鎧裝類(lèi)型

一般而言，電纜的鎧裝類(lèi)型主要有編織、繞包、螺旋絞繞等方式。船用電纜中多采用編織鎧裝方式，一方面對(duì)電纜提供機(jī)械保護(hù)作用，另一方面在電纜彎曲過(guò)程中產(chǎn)生的應(yīng)力相對(duì)較小，利于敷設(shè)。對(duì)于低壓電纜鎧裝均采用的是編織方式，對(duì)于中壓電纜鎧裝各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)則有不同的規(guī)定:IEC 60092-354規(guī)定金屬鎧裝的類(lèi)型可以是編織鎧裝、圓線或扁線螺旋絞繞、雙鋼帶鎧裝中的一種;BS 6883規(guī)定采用金屬線編織鎧裝;JIS C 3410規(guī)定采用金屬線編織鎧裝;GB/T 17755對(duì)于鎧裝的規(guī)定與IEC 60092-354完全一樣;NEK 606規(guī)定采用鍍錫銅絲編織鎧裝;IEEE 1580規(guī)定采用編織或連續(xù)焊接螺紋金屬鎧裝。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，筆者認(rèn)為對(duì)于中壓電纜如無(wú)特殊要求最好選用編織鎧裝，但受傳統(tǒng)習(xí)慣影響目前尚有不少制造者和使用者采用雙鋼帶鎧裝中壓電纜。中壓電纜避免采用雙鋼帶鎧裝的原因在于:(1)鋼帶是磁性材料，對(duì)于大截面單芯交流電纜嚴(yán)禁使用;(2)雙鋼帶鎧裝電纜不利于保證標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最小彎曲半徑，對(duì)于電纜的使用壽命存在消極影響;(3)雙鋼帶鎧裝電纜在船舶有限的狹小空間施工較為困難。

2 鎧裝材料

船用電纜的編織鎧裝采用的材料在各標(biāo)準(zhǔn)中既有相同的也有不同的，具體見(jiàn)表1所示。盡管各標(biāo)準(zhǔn)多規(guī)定若干種鎧裝材料，但在實(shí)際工作當(dāng)中又存在最常用的鎧裝材料，其中IEC和我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)是鍍錫銅絲和鍍鋅鋼絲，JIS C 3410是鍍鋅鋼絲，NEK 606是鍍錫銅絲，IEEE 1580是銅合金絲，BS 6883是鍍錫青銅絲和鍍鋅鋼絲。而銅絲和鋼絲各有長(zhǎng)處，如單純強(qiáng)調(diào)對(duì)電纜的機(jī)械保護(hù)作用，可選擇鋼絲鎧裝，成本低廉;如考慮機(jī)械保護(hù)和屏蔽性能，則可選擇銅絲鎧裝。

3 編織絲徑和編織密度

除了材料不同外，不同標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于編織鎧裝所用的絲徑和偏差的要求，以及編織密度的計(jì)算方法也不相同，因此采用不同標(biāo)準(zhǔn)時(shí)必須特別注意編織密度的計(jì)算。

表1 編織鎧裝材料

3.1 編織絲徑

船用電纜編織絲徑不但與陸用電纜不同，而且采用不同標(biāo)準(zhǔn)的船用電纜的編織絲徑也不相同。有的標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)編織前的外徑來(lái)決定所用的編織絲的直徑，比如IEC 60092-3系列標(biāo)準(zhǔn);有的標(biāo)準(zhǔn)則規(guī)定所有規(guī)格的電纜采用同一直徑的編織絲，比如國(guó)軍標(biāo)GJB 1916;有的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于不同的編織材料，即使電纜編織內(nèi)徑相同，所用的編織絲的絲徑也不一樣，比如BS 6883標(biāo)準(zhǔn)。具體標(biāo)準(zhǔn)的編織絲經(jīng)規(guī)定見(jiàn)表2。

表2 編織鎧裝絲徑 (單位:mm)

由于標(biāo)準(zhǔn) IEC 60092-3、NEK 606和 GB/T 20637一脈相承，其對(duì)于電纜的編織絲經(jīng)和編織密度的要求相同，尤其是沒(méi)有給出編織絲徑的最小值和最大值。這就使得個(gè)別生產(chǎn)廠家為節(jié)省成本傾向于采用負(fù)公差很大的編織絲進(jìn)行鎧裝。實(shí)際上對(duì)于明確船用電纜標(biāo)準(zhǔn)制定歷程的廠家，都會(huì)嚴(yán)格按GB/T 4910進(jìn)行絲徑控制，數(shù)值允許偏差與BS 6883中的鍍錫銅絲的要求相同，這樣也是比較合理的。

3.2 編織密度

編織密度是電纜鎧裝需要考核的又一重要指標(biāo)。雖然各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的編織密度以及考核方法不盡相同，但對(duì)于不同標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的編織密度相互轉(zhuǎn)化后可進(jìn)行比較。各標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的鎧裝編織密度見(jiàn)表3。

表3 編織密度

在表3計(jì)算式中:K為編織密度(m);F是編織單向覆蓋系數(shù)，F(xiàn)通過(guò)式(1)或式(2)進(jìn)行計(jì)算，實(shí)際上式(2)是式(1)的變形推導(dǎo)結(jié)果。

式中:F為單向覆蓋系數(shù);N為每錠的編織絲根數(shù);P為每毫米電纜長(zhǎng)度上的緯線根數(shù);d為編織單線直徑(mm);α為編織絲與電纜或軟線軸線相交的編為編織前電纜的直徑(mm)。

式中:F為單向覆蓋系數(shù);C為錠數(shù);N為每錠的編織絲根數(shù);d為編織單線直徑(mm);D為編織前電纜的直徑(mm);L為編織節(jié)距(mm)。

對(duì)比表3中的計(jì)算公式可以發(fā)現(xiàn)，船用標(biāo)準(zhǔn)對(duì)編織密度的計(jì)算實(shí)際上分為兩大類(lèi)，這兩種公式的計(jì)算結(jié)果可以相互轉(zhuǎn)化，以進(jìn)行比較。如以國(guó)軍標(biāo)GJB 1916的計(jì)算公式為基準(zhǔn)，各標(biāo)準(zhǔn)的要求轉(zhuǎn)化后見(jiàn)表4。從表4中可見(jiàn)，雖然各標(biāo)準(zhǔn)給定的計(jì)算公式不同，但實(shí)際上從質(zhì)量角度而言除了IEEE 1580和GJB 1916外其他標(biāo)準(zhǔn)的要求是完全相同的。GJB 1916由于在制定過(guò)程中參照了美國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn)MIL-C-24643，而MIL-C-24643和IEEE 1580均為美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，其計(jì)算方法和要求相同，從而使得GJB 1916和IEEE 1580的要求相同。

表4 編織密度轉(zhuǎn)化后比較

3.3 特殊情況

前述編織絲徑和編織密度僅為普通情況，此外還有一些特殊情況更容易造成偏差。其中最典型的就是有一些船東和船廠為了整體節(jié)約成本會(huì)采用編織鎧裝接地替代額外所需的接地線。由于接地線的截面積一般是根據(jù)主線芯的截面確定的，主線芯不大于16 mm2時(shí)接地線與主線芯的截面積相同，主線芯大于16 mm2時(shí)，接地線最小須為主線芯的一半且不小于16 mm2。這種情況下按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的標(biāo)稱(chēng)絲徑和編織密度進(jìn)行控制很難達(dá)到客戶要求，為此就需要通過(guò)雙層編織或加大編織絲徑以達(dá)到客戶需要。

對(duì)于雙層編織，需要關(guān)注的是每一層編織密度是均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求還是在保證截面積的基礎(chǔ)上只要單層編織密度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定即可?對(duì)于加大編織絲徑的方法是加大多少，而加大的范圍能否滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，或者是為了滿足截面積雙方對(duì)于編織絲徑另行約定等?這些情況都是需要進(jìn)行明確的，尤其是采用對(duì)絲徑偏差有明確規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)尤其需要明確。

4 結(jié)束語(yǔ)

采用同一工藝生產(chǎn)的電纜，如果按照不同標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)驗(yàn)收很可能帶來(lái)不同的結(jié)果，而船用電纜需要經(jīng)過(guò)船級(jí)社認(rèn)證，不同的結(jié)果勢(shì)必對(duì)船舶整體的交付入級(jí)造成影響。為此船用電纜的供需雙方在洽談技術(shù)要求時(shí)務(wù)必明確產(chǎn)品執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，而避免出現(xiàn)同時(shí)采用相互矛盾的標(biāo)準(zhǔn)，給后續(xù)工作造成麻煩。

［1］IEEE 1580:2010 IEEE Recommended practice for marine cable for use on shipboard and fixed or floating platforms［S］.

［2］IEC 60092—350:2008 General construction and test methods of power，control，and instrumentation cables for shipboard and offshore applications［S］.

［3］NEK 606:2009 NEK Technical specification cables for offshore installations halogen-free and/or mud resistance(Third edition)［S］.

［4］JIS C 3410:2010 Cables and flexible cords for electrical equipment of ships［S］.

［5］BS 6883:1999 Elastomer insulated cables for fixed wiring in ships and on mobile and fixed offshore units——requirements and test methods［S］.

［6］GJB 1916—1994 艦船用低煙電纜和軟線通用規(guī)范［S］.

［7］GB/T 20637—2006 船舶電氣裝置—船用電力電纜—一般結(jié)構(gòu)和試驗(yàn)要求［S］.

［8］GB/T 4910—2009 鍍錫圓銅線［S］.