多層電纜橋架在聯(lián)合裝置中的應(yīng)用

陳曉輝

（中國石化工程建設(shè)有限公司，北京 100101）

在石化工程設(shè)計中，電纜橋架設(shè)計與應(yīng)用是敷設(shè)電纜的必要條件，合理的電纜橋架設(shè)計與現(xiàn)場合理施工有著直接關(guān)系。在某五聯(lián)合裝置中，單層橋架不能滿足設(shè)計需要，由于空間的緊迫性，宜采用多層橋架來實現(xiàn)工程設(shè)計的要求。

1 儀表電纜敷設(shè)原則與多層橋架的選擇

以某五聯(lián)合裝置為例，儀表電纜應(yīng)按照下列原則分開敷設(shè)：

1）本安與非本安信號。

2）數(shù)字量與模擬量信號。

3）各系統(tǒng)（DCS/SIS/CCS/GDS/CRCS 等）的電纜配線也應(yīng)分開。

4）24 VDC 與220 VAC 電壓等級信號。

本裝置中需要按照儀表點(diǎn)數(shù)10000 點(diǎn)進(jìn)行電纜的設(shè)計，不同類型的儀表電纜應(yīng)分開設(shè)置在不同的儀表橋架中。

在以往的做法中，通常設(shè)計足夠?qū)挼膯螌硬郯?，在槽板中設(shè)隔板，以分離不同信號的電纜。在與電氣電纜保持安全距離的前提下，儀表專業(yè)要占用管廊上一整層空間才能實現(xiàn)設(shè)計需要，設(shè)計成本很高。而足夠?qū)挼膯螌硬郯?，在通常的設(shè)計中寬度也不宜超過1000 mm，若太寬會給現(xiàn)場施工與日后檢修帶來不便。在核算電纜槽板填充率以后，這種單層槽板方案被否定。經(jīng)過反復(fù)計算，選用多層槽板來實現(xiàn)設(shè)計要求。

多層橋架的選用，改變了儀表橋架“獨(dú)占一層”的情況，它可以充分利用垂直空間，大大減少了施工工程量及工程費(fèi)用。不同電纜分層敷設(shè)，使不同信號電纜之間不會干擾，現(xiàn)場施工清晰有序，后期檢修也方便準(zhǔn)確；多層橋架配套使用的MCT 穿墻模塊大大減小了機(jī)柜室墻面上“開大洞”的情況。根據(jù)機(jī)柜室抗暴結(jié)構(gòu)分析，更有利于機(jī)柜室的安全與穩(wěn)定；多層槽板的巧妙設(shè)計，避免了電纜堆積產(chǎn)生的熱量及電纜之間的電磁干擾，裝配安裝方便，電纜橋架橫平豎直、美觀大方。

2 多層橋架的設(shè)計

多層橋架的布置要根據(jù)現(xiàn)場實際情況而定。其中，主橋架的布置依托管廊走向設(shè)定，所以在開展橋架設(shè)計工作之前，管廊的走向和主管道的位置要基本確定。再依據(jù)各個分區(qū)的儀表點(diǎn)數(shù)，包括各機(jī)械設(shè)備中所有要通訊到儀表控制系統(tǒng)的點(diǎn)數(shù)也要統(tǒng)計在內(nèi)。結(jié)合項目要求的電纜橋架填充率，計算出要設(shè)置的電纜橋架層數(shù)與寬度。多層橋架較多占用垂直空間，其水平空間需要配管、儀表、電氣及電信等各專業(yè)協(xié)商完成，而分支橋架在設(shè)計過程中則可以根據(jù)現(xiàn)場儀表點(diǎn)數(shù)做出相應(yīng)的調(diào)整。

多層電纜橋架的上下順序和層間距離應(yīng)符合設(shè)計要求。儀表電纜橋架之間垂直距離應(yīng)大于400mm，以便于后期的電纜檢修和敷設(shè)。若間距太小，會給后期維護(hù)帶來不便。在五聯(lián)合裝置中，儀表電纜橋架垂直距離500mm，現(xiàn)在操作方便。儀表電纜橋架之間的水平距離可以根據(jù)兩個橋架間檢修通道的位置來確定，若兩個相鄰的橋架之間沒有檢修通道，水平相鄰的橋架之間的凈距離一般不宜小于50 mm。

具有電場和強(qiáng)磁場的電路裝置與儀表電纜橋架之間要保持一定的安全距離，一般凈距應(yīng)大于800mm。在五聯(lián)合項目的設(shè)計中，儀表電纜橋架與電氣橋架之間凈距離大于1000mm，有效地避免了信號干擾。

儀表多層電纜橋架的組成包括橋架直通段和各種配件，如：垂直彎通、水平彎通、三通、四通等，直通段由橋架底板、橋架側(cè)板、橋架頂板組成，底板兩邊是側(cè)板，側(cè)板之間是頂板?，F(xiàn)在常用的電纜橋架一般是鋁鎂合金式和碳鋼熱浸鋅式，橋架表面處理方式有鍍鋅、噴漆、涂粉末等[3]。常用的設(shè)計規(guī)格寬度均為整百寬度，最寬不超過1000mm，常用橋架厚度一般為150mm，200mm 等。

儀表專業(yè)多層電纜橋架進(jìn)行安裝時，應(yīng)按照相同的順序進(jìn)行。例如，兩排多層的橋架，若按照由上到下的順序依次進(jìn)行安裝，兩排之間、各層之間要留出足夠的安裝空間，以保障后續(xù)進(jìn)行電纜敷設(shè)的施工、覆蓋板的安裝和維修過程中有足夠長度的空間。電纜橋架垂直豎向敷設(shè)時，每隔2m 都要增加電纜固定支架。當(dāng)長距離電纜橋架橫向敷設(shè)時，要考慮熱膨脹補(bǔ)償，每20m 宜采用伸縮板方式進(jìn)行。每節(jié)儀表電纜橋架與支撐梁之間應(yīng)做多點(diǎn)固定，可以采用抱箍或門型鎖扣等方式。每節(jié)橋架蓋板兩側(cè)與橋架本體之間應(yīng)采用雙邊鎖扣扣緊，鎖扣間距不應(yīng)超過2 m。橋架安裝時，采用高強(qiáng)不銹鋼（不低于SS304）螺栓將電纜橋架固定在鋼托臂上，高強(qiáng)不銹鋼螺栓和配套專用工具由賣方成套供貨。

主橋架的固定一般要依托于主管廊上的支架，包括支撐立柱和托臂，托臂是由角鋼折角焊接而成，它的垂直段和水平段都要由螺栓安裝固定。分支橋架的固定則需根據(jù)施工現(xiàn)場的實際情況解決，這也需要現(xiàn)場結(jié)構(gòu)專業(yè)的積極配合。若沒有可依托的管架，則需向結(jié)構(gòu)專業(yè)提出增加支架或支架的預(yù)埋件條件。儀表專業(yè)將需求盡量詳細(xì)地提給結(jié)構(gòu)專業(yè)，例如，該項目中，儀表電纜橋架每隔2.5m（7.5 m 結(jié)構(gòu)柱子跨距）、3m（6m/9m 結(jié)構(gòu)柱子跨距）設(shè)置立柱+托臂，立柱和托臂由結(jié)構(gòu)專業(yè)負(fù)責(zé)。如圖1 所示。

圖1 儀表提結(jié)構(gòu)支撐示例Fig.1 Example of supporting from instrument specialty to structure specialty

3 橋架接地和橋架荷載能力

電纜橋架的兩端連接點(diǎn)具備良好的電氣接觸性能，所以電纜橋架接地一般在兩端，接觸有效面積不得小于70mm2。

相鄰儀表橋架連接處，要做一次跨接，采用黃綠相間的1×16mm2的多股銅芯PVC 絕緣接地軟電纜連接。

橋架荷載按表1 考慮。

表1 電纜橋架荷載能力Table 1 Load capacity of cable tray

電纜橋架跨距為2000 mm 時，電纜橋架的荷載能力一般不小于150kg/m，撓度不大于6 mm。

電纜橋架跨距為3000 mm 時，電纜橋架的荷載能力一般不小于150kg/m，撓度不大于7 mm。

橋架工程廠家應(yīng)當(dāng)向客戶提供橋架在允許均布荷載時相互關(guān)系性強(qiáng)弱曲線或測量數(shù)據(jù)表，以及權(quán)威的檢驗單位出具的強(qiáng)弱性試驗報告，各類型式和各類規(guī)格、不同跨距的電纜橋架要分別提出試驗報告。在考慮橋架的荷載能力時，也要留有足夠的安全余量。在現(xiàn)場完成橋架的施工后，要保證橋架任一處無明顯變形。立柱、螺栓與連接板等主要橋架受力附件，應(yīng)與橋架、托臂等本體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度相適應(yīng)，并在設(shè)計時考慮一定的安全余量，安全系數(shù)不低于1.2。

4 在三維中的實際應(yīng)用

在該五聯(lián)合裝置的設(shè)計中，采用S3D 三維設(shè)計軟件在三維空間開展儀表多層電纜橋架的設(shè)計工作。多層電纜橋架在標(biāo)高變換、變更方向等方面比單層橋架復(fù)雜，但是用三維模型可以很直觀地將這些復(fù)雜的問題解決。在模型里，各個專業(yè)協(xié)同設(shè)計。在同一個立體空間將現(xiàn)場實際情況展現(xiàn)出來，電纜橋架敷設(shè)的路徑更合理，后期現(xiàn)場改動更?。浑娎|布置的更優(yōu)化，信號通訊更流暢；所有設(shè)備均展現(xiàn)在模型里，各專業(yè)間碰撞更少。在后續(xù)開發(fā)的三維儀表模塊中，完成了電纜橋架長度的自動統(tǒng)計，改善了以往利用手工測量橋架長度的弊端，大大提高了設(shè)計進(jìn)度與質(zhì)量。

5 多層電纜橋架設(shè)計中需注意的問題

1）多層橋架在同一處的彎曲半徑盡量一致，以保證現(xiàn)場設(shè)計美觀大方。

2）每層橋架要距離柱子至少100 mm 安裝，給橋架頂部蓋板留出空間。

3）在橋架變換標(biāo)高時，最好使用橋架廠家已有的標(biāo)準(zhǔn)配件，如垂直彎通，有90°，60°，45°，但是若要使用其它特殊的角度，就可能影響施工進(jìn)度與質(zhì)量。

4）在給一些機(jī)械設(shè)備設(shè)計電纜橋架的走向時，要充分考慮這些設(shè)備的電纜情況。若電力電纜多，電氣橋架就要靠近這些機(jī)械設(shè)備，否則在這些區(qū)域就會出現(xiàn)電氣與儀表專業(yè)橋架交叉的情況，在變換標(biāo)高時會很不美觀。

5）多層電纜橋架的敷設(shè)應(yīng)避開溫度過高、濕度過大等環(huán)境，在有電磁干擾源、工藝排放口等場所，必須采取有效的安全保護(hù)措施。

6）電纜橋架與工藝管道隔熱層之間的距離應(yīng)大于200mm，與其它工藝管道表面之間的接觸距離應(yīng)大于150mm。

7）電纜橋架采用多層設(shè)計時，要嚴(yán)格按項目統(tǒng)一規(guī)定里的電纜橋架填充率執(zhí)行，每層橋架內(nèi)電纜填充系數(shù)約為25%～35%，一般不超過40%。電纜敷設(shè)完成后，橋架內(nèi)要留有適當(dāng)?shù)目臻g，目的是便于以后維護(hù)和擴(kuò)充。

電纜橋架填充系數(shù)的計算式為[1]：

8）在工作中，應(yīng)時刻注意設(shè)計的合理性，合理規(guī)劃電纜路徑，盡量避免電纜“繞彎路”，避免電纜浪費(fèi)和長度過長造成的信號衰減。

6 多層電纜橋架進(jìn)機(jī)柜室的方式

電纜橋架進(jìn)入機(jī)柜室可分上部進(jìn)入和下部進(jìn)入兩種，即架空方式和地溝進(jìn)線方式[2]。架空方式即橋架由機(jī)柜室上部引入，在機(jī)柜室墻壁的上部穿墻進(jìn)入機(jī)柜室，然后沿該側(cè)墻引至活動地板下或至電纜溝內(nèi)。采用該方式時，電纜橋架進(jìn)入控制室應(yīng)有向外的坡度，電纜穿墻處應(yīng)采用密封措施，以防滲水[2]。采用地溝進(jìn)線方式時，室內(nèi)溝底應(yīng)高出室外地面，一般要至少高于300 mm 以上，而且室內(nèi)外地溝交接處必須進(jìn)行密封處理。采用該方式進(jìn)線時，可視具體布置情況考慮是否設(shè)置低于地平的砂坑，以便排水。為防止易燃易爆氣體、水、火、蟲等進(jìn)入機(jī)柜室，橋架與機(jī)柜室的分界面處應(yīng)采用密封膠泥填充，也可用填充細(xì)砂的方法[2]。

在五聯(lián)合項目中，多層橋架進(jìn)機(jī)柜室穿洞，采用與多層橋架配套的MCT 儀表電纜抗爆穿墻模塊，MCT 采用栓接與墻體連接。它的主要部件包括框架、密封模塊、壓緊件和隔層板，儀表電纜抗爆穿墻模件要有很好的整體性能，以適應(yīng)不同的電纜的外徑變化。在設(shè)計時，要預(yù)留20%～30%的裕量。儀表電纜抗爆穿墻模件的材質(zhì)應(yīng)至少為不銹鋼材質(zhì)，模塊應(yīng)至少為無鹵橡膠（EPDM），還應(yīng)滿足防蟲噬要求，這些特性賣方均應(yīng)提供相應(yīng)的試驗報告。

7 結(jié)束語

電纜橋架就像人體的“血管”一樣，它將施工所需的“新鮮血液”及時準(zhǔn)確地輸送到現(xiàn)場各個區(qū)域，它的合理設(shè)計將為施工單位和企業(yè)節(jié)約大量的經(jīng)濟(jì)投資。多層電纜橋架解決了目前市面上的單層電纜橋架整體功能過于單一的情況，在有較多電纜同時通過時，它可以將不同的電纜進(jìn)行多層分開敷設(shè)，使得后期施工簡單明確，也避免了電纜之間出現(xiàn)堆積交錯的現(xiàn)象，不僅有利于后期維修人員的檢查維修，還很好地降低了電纜在使用時產(chǎn)生的熱量，以此提高了電纜的使用壽命。