船舶電纜貫穿件在船舶設計中的應用

麻楊陽

（招商局工業(yè)集團南京金陵船廠有限公司技術中心，南京 210015）

0 引言

現(xiàn)代船舶對電的要求越來越高，高效力的電力傳輸，電氣自動化程度的高度集成，不管是電力或者是控制信號，這些都需要通過電纜去傳遞，電纜的敷設在船舶建造中的作用不可忽視。

電纜在船上敷設，必然會通過很多船體的艙壁、甲板、橫梁、縱骨以及防火區(qū)域和危險區(qū)域，電纜在通過這些地方時需要用到電纜貫穿件。從功能上分，電纜貫穿件可以分為不防火、防火及防爆貫穿件；從隔堵形式分，可以分為灌堵形和模塊化隔堵等。結合實際工作經(jīng)驗，介紹常見電纜貫穿件的選用方法。

1 普通型電纜貫穿件

普通型的電纜貫穿件是在電纜需要穿過一道普通的艙壁的情況下，不涉及防水、防火、防爆要求，也不涉及破壞艙壁的氣密和水密性能，比如穿過船體的橫梁，這種情況下可以選用不防火的電纜貫穿件。這種形式的電纜貫穿件一般用鋼板制成，長度一般選用80 mm～100 mm，厚度選用8 mm（見圖1），內(nèi)部貫通空間可以根據(jù)穿過電纜的數(shù)量不同而不同，但是為了制作的方便，一般采用固定的幾種規(guī)格，對應于不同寬度、不同層數(shù)的電纜托架，這樣做既有利于電纜貫穿件的批量制作和庫存的管理，也有利于現(xiàn)場施工。在一些船體特殊結構的地方或是空間狹小的位置可以根據(jù)實際情況制作特殊尺寸的電纜貫穿件滿足電纜敷設的要求。這種形式的電纜貫穿件在船上使用得最多，靈活方便，成本最低。

圖1 普通型貫穿件（單位：mm）

2 防火型電纜貫穿件

電纜在貫穿艙壁[1]甲板的時候，可能破壞船體結構原來的防護的完整性，比如氣密性、水密性、防火性等，一旦船舶發(fā)生險情，后果十分嚴重。直接威脅到船舶的安全。所以船舶的防火安全是船舶航行安全的重要組成部分之一，防火安全分隔相對陸地民用設備要嚴格得多，為使船舶的某一區(qū)域或艙室發(fā)生火災時不致影響或蔓延至其他區(qū)域或艙室，當電纜需要穿過防火艙壁的，貫穿件的重要指標之一就是不能破壞原有艙壁的整體性和防火性能，為了滿足要求，電纜貫穿件需要隔堵處理。采用船級社認可的防火堵料將電纜貫穿件填滿，保證不破壞艙壁原有的防火性。

一般來說船舶的防火等級劃分為：A60、A30、A15、A0和 B15、B0這些等級。字母代表不同的材質，后面的數(shù)字越高，表示防火等級越高。艙壁和甲板的防火等級可以通過船級社退審的防火控制圖進行查看。為了保證現(xiàn)場材料的統(tǒng)一和物料管理的便捷，方便現(xiàn)場施工，可以考慮統(tǒng)一按照最高的A60防火級別處理。防火的電纜貫穿件一般采用鋼板制作，尺寸和非防火貫穿件一樣有標準的數(shù)個規(guī)格，但是防火貫穿件的長度比非防火貫穿件要長，一般要求達到200 mm以上。同時上面有2個小孔分別用于堵料的灌堵和透氣用（見圖2）。這種貫穿件在布置的時候需要注意不能距離頂上的甲板太近，否則后期灌堵電纜的時候堵料沒有足夠的空間從上方的灌堵孔倒入電纜貫穿件內(nèi)。

圖2 防火型貫穿件（單位：mm）

一般防火貫穿件除了能達到防火的要求外，還可以起到氣密和水密的作用。此類貫穿件在船上應用較多，成本相對較高，防火效果能滿足要求，但是灌堵完成后如果需要增補電纜就會非常麻煩，需要將原有的堵料敲掉，然后敷設增加的電纜，再將電纜貫穿件灌堵起來。曾經(jīng)在工作中遇到過一次這樣的情況，在船舶建造即將結束時，船東要求增加一根從駕駛室到艏部的備用電纜，此時電纜通道的貫穿件都已經(jīng)隔堵完畢，不得不選擇在主通道旁重新增開一路小的電纜管，涉及大面積的電焊作業(yè)及油漆作業(yè)。下面要說到的第三種模塊化的隔堵方式就很好地解決這個問題。

3 可拆式模塊型貫穿件

當電纜需要通過封閉的危險區(qū)域時，根據(jù)要求，要能滿足防爆要求、帶防爆證書的電纜貫穿件?，F(xiàn)在較為廣泛使用的防爆貫穿件是可拆式模塊化的貫穿件[2]，船廠一般采用較多的是 ROXTEC、MCT等廠家的產(chǎn)品。這些廠家的產(chǎn)品都已通過各大船級社的認證。

可拆式模塊化的電纜貫穿件有使用方便，便于拆卸，后期增加電纜簡單的特點。這種電纜貫穿件由電纜框、緊固裝置、電纜模塊和盲塊組成。模塊和電纜框可以自由組合，實用性強，不同直徑的電纜選用不同規(guī)格的電纜模塊，而且可以很好地將穿過同一個電纜貫穿件的電纜進行合理分割。對于貫穿件沒有利用的空間采用盲塊隔堵。

以 ROXTEC的電纜密封件為例，介紹可拆式模塊化電纜貫穿件。ROXTEC的電纜貫穿件由模塊、框架和附件組成。常用的框架形式有 RS型、R型和S型。RS為走單根電纜，S型和R型為多根電纜設計。ROXTEC是多徑技術的密封系統(tǒng)，可以密封不同直徑的電纜。操作方法很簡單，只需要剝?nèi)ツK中配置的多余芯層，與電纜相匹配即可。不同規(guī)格的模塊，可以密封直徑為3.5 mm～99 mm多種規(guī)格的電纜。這種模塊在緊固后可以起到防水、防火、防氣體、防塵埃和防電磁干擾的作用。因為這種電纜貫穿件在普通貨船上使用頻率不是很高，且形式較為多樣，所以很多設計人員不能準確地選用合適的電纜框。這里可以使用廠家提供的容量計算軟件來計算需要什么樣的電纜框，使用前需要預估有多少電纜要穿過當前計算的電纜貫穿件，以及電纜的規(guī)格，將電纜的數(shù)量和規(guī)格輸入到軟件的表格中，然后選擇認為合適的 ROX樣式就可以在軟件中查看選用的此貫穿件是否合適。如果選用型號太小，則電纜不夠走；選用的型號太大也不合適，利用率不高，浪費嚴重，進口的電纜貫穿件價格都比較昂貴。一般會選用利用率在85%～90%的框架，既能充分利用又能保證后期增加的電纜有路可走（圖3）。

圖3 模塊型貫穿件

這種可拆式模塊化的電纜貫穿件除了優(yōu)秀的防爆效性能外，其防火效果也很好，其耐火性能達到法規(guī)要求的A60級。按前文所述，灌堵式的防火貫穿件有一個很明顯的缺點，就是后期需要增加電纜時非常麻煩。在這個問題上，可拆式模塊化的電纜貫穿件給出了很好的解決方案。在對可拆式模塊化的電纜貫穿件進行選型時一般會留有10%左右的余量安置盲塊，一旦后期因為建造需要增加電纜時，就不需要對原有的電纜框架和已經(jīng)安裝固定好的模塊進行拆卸，只需要將合適的盲塊替換為需要的電纜模塊，將電纜穿過去，擰緊框架的緊固裝置即可。

現(xiàn)代化造船的周期越來越短，人力和物力等資源利用效率越來越高，為了縮短船臺船塢周期和碼頭周期，造船企業(yè)都不斷尋求新的方式來提高生產(chǎn)效率，這種新型可拆式的模塊化電纜貫穿耐火密封裝置的出現(xiàn)給船舶設計和施工人員帶來了很大的便利，設計人員利用它可以根據(jù)估算的電纜預留電纜貫穿節(jié)點的余量，現(xiàn)場施工人員可以很方便地增減電纜貫穿節(jié)點的電纜數(shù)量。相比老式的灌注式電纜隔堵，可拆式電纜貫穿耐火密封裝置施工時間短，而且不需要凝固等待時間，后續(xù)二次施工方便；配套的套管組件可重復利用，可以有效地縮短現(xiàn)場電氣施工周期，減少建造過程的物資及能源消耗和污染排放。

這種可拆式模塊化的電纜貫穿件的缺點是價格比較昂貴，現(xiàn)階段國內(nèi)廠家的同類產(chǎn)品效果不是很好，一般采用國外廠家的產(chǎn)品，如果后期需要大規(guī)模增補，需要采購通關報檢，在時效上很難保證，可能會耽誤生產(chǎn)進度。

現(xiàn)在市場上還有很多其他形式的電纜貫穿方式，比如貫穿件內(nèi)電纜加套管再打膠類，防火性能也很好，這種電纜貫穿件不需要灌堵孔和透氣孔，而是在電纜貫穿件的2端打膠質填充物來隔堵；增加電纜相對于堵料的圍板而言方便很多，劃破膠質物就可以很輕松地將貫穿件打通，但是增加電纜后重新隔堵，這樣不如模塊式的便捷。

4 結論

綜上所述，不同的電纜貫穿件都有其各自的特點，需要根據(jù)電纜貫穿的船體結構的類型來確定電纜貫穿件的選型。

1）對于只需實現(xiàn)基本貫通功能，應該選擇價格最低就可以滿足要求的非防火型電纜貫穿件。

2）當電纜需要貫穿水密艙壁和防火艙壁時，應該選用滿足規(guī)范和船級社要求的防火型貫穿件及堵料。

3）當電纜需要通過危險區(qū)域時，要選用具有防爆證書的電纜貫穿件，比如可拆式模塊化的貫穿件。

這里要強調(diào)一下，一定要認真核對產(chǎn)品證書的信息，要了解清楚產(chǎn)品能達到的氣密性和水密性，以及產(chǎn)品的使用范圍，比如堵料最小和最大的隔堵范圍分別是多少，否則容易出現(xiàn)電纜貫穿件太大或太小而不能滿足證書的情況，而一般發(fā)現(xiàn)這種錯誤都在后期報檢階段，電纜施工基本結束，會造成非常大的返工量。

對于電纜貫穿件的選擇看似簡單，但是在真正的實際應用中還是有許多要注意的問題，在滿足要求的前提下做到簡單和高效，這需要在日常的工作中積累經(jīng)驗。