摘 要：通過保航維修及調(diào)研分析，發(fā)現(xiàn)耙吸挖泥船耙管水下電氣設(shè)備頻繁出現(xiàn)故障跟電氣安裝工藝有很大的關(guān)系。為此，我們對(duì)以往建造工藝進(jìn)行解析，并模擬水下環(huán)境作壓力試驗(yàn)，創(chuàng)新設(shè)置了三層水密填料函的解決方案。同時(shí)闡述了耙管水下電纜敷設(shè)工藝的優(yōu)化、分線盒及相關(guān)填料函水密施工方法的改良。

關(guān)鍵詞：疏浚；耙管；電裝；工藝；水密

1 前 言

挖泥船疏浚施工是一項(xiàng)水下作業(yè)，施工人員無法目睹水底情況，施工過程中有很多可變因素。耙管設(shè)置相關(guān)傳感器，發(fā)出檢測監(jiān)控信號(hào)，通過電纜傳導(dǎo)至PLC機(jī)柜采集，工作站通過運(yùn)行SCADA軟件，業(yè)面顯示耙臂姿態(tài)、深度、角度等實(shí)際位置，以使操耙手能及時(shí)掌握施工進(jìn)展情況，從而實(shí)現(xiàn)人機(jī)合一控制疏浚施工質(zhì)量，提高施工效率。

挖泥船耙管是疏浚系統(tǒng)專用水下挖泥設(shè)備，在水下承受泥沙沖刷及浪涌沖擊的惡劣環(huán)境，對(duì)相關(guān)傳感器、分線盒及電纜保護(hù)、分線填料函等安裝工藝及水密要求極高。一旦受外力損壞，波及電纜損傷水密失效，將損壞傳感器等相關(guān)電氣設(shè)備，耙臂失去監(jiān)控，存在安全隱患。

如何更完善保護(hù)并延長水下電氣設(shè)備使用壽命，保障耙管安全使用問題，目前國內(nèi)相關(guān)工藝技術(shù)資料和規(guī)范不多，僅憑經(jīng)驗(yàn)施工，是挖泥船建造過程中耙管電氣系統(tǒng)施工質(zhì)量、效率難以控制的瓶頸。

挖泥時(shí)耙管電氣系統(tǒng)需承受以下幾種惡劣工況：

（1）耙吸挖泥船耙管工作在20～50米水下，挖泥船航行時(shí)泥泵高壓水沖松泥沙，泥沙沖刷及震動(dòng)帶來電纜位移磨損傷害；

（2）耙管十字絞架電纜懸空加上浪涌沖擊擺動(dòng)，加速了電纜扭動(dòng)損壞；

（3）水下電纜一旦有破損口，在水壓力浸透下，海水順著電纜芯束線分別向傳感器、分線盒等漫延，電纜線芯DC24電壓和海水產(chǎn)生電解腐蝕損壞傳感器接頭。

水下壓力、泥沙、浪涌沖擊及電纜槽鋼意外折彎變形等環(huán)境條件，目前是無法改變的。只有加強(qiáng)電纜保護(hù)，對(duì)分線盒和傳感器相關(guān)水密填料函等進(jìn)行工藝技術(shù)提升，以達(dá)到延長水下電氣設(shè)備使用壽命、保障耙管安全使用的目的。

2 耙管電纜槽鋼及電纜優(yōu)化布置

2.1 存在問題

（1）耙管傳感器信號(hào)不穩(wěn)定、失效；

（2） PLC柜顯示絕緣低報(bào)警；

（3）耙管十字絞點(diǎn)電纜易折斷，電纜出現(xiàn)破損點(diǎn)。

2.2 改進(jìn)措施

針對(duì)以上故障，對(duì)耙管電纜槽鋼及電纜敷設(shè)綁扎進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置，如圖1所示：

（1）槽鋼作為水下電纜保護(hù)支架及固定點(diǎn)，需將槽鋼設(shè)置為背部迎向挖泥方向，電纜內(nèi)置槽鋼內(nèi)，再加上扁鐵覆蓋，采用316不銹鋼扎帶綁扎牢固；

（2）槽鋼設(shè)置為立式安裝。在耙管施工過程中，存積在電纜上的泥沙在水流作用下卸漏在槽鋼外，減少電纜槽管內(nèi)遺留淤泥；

（3）電纜直接綁扎在電纜槽內(nèi)，挖泥工作時(shí)電纜裸露既容易遭泥沙沖擊磨損，同時(shí)浪涌的擺動(dòng)造成電纜綁扎松動(dòng)位移磨損。采用電纜整條預(yù)穿膠管，再固定在電纜槽管或液壓軟管里面。既增加電纜外皮保護(hù)、防震效能，又減少電纜移動(dòng)空間，從而加強(qiáng)了對(duì)電纜更有效的施工保護(hù)；

（4）電纜槽鋼分支到接線盒或傳感器的電纜管出口角度，由90°更改為120°，從而減小電纜彎曲受力及轉(zhuǎn)角邊緣的摩擦；管口再加膠皮和橡膠管對(duì)電纜進(jìn)行包扎，加強(qiáng)了對(duì)電纜緊固，消除引出管口電纜線根部震動(dòng)及磨損；

（5）電纜保護(hù)采用穿液壓軟管，兩法蘭分別固定在絞點(diǎn)的左、右電纜槽鋼上，以適應(yīng)下耙管和上耙管彎曲施工需要。當(dāng)電纜在敷設(shè)或使用彎曲半徑一定時(shí)，電纜半徑越大，護(hù)套外側(cè)伸長率越大；重量越大，無支撐橫跨敷設(shè)時(shí)下垂張力越大，越容易造成護(hù)套開裂。

如圖2所示， A 、B 、C 三點(diǎn)均為彎曲受力點(diǎn)， A 點(diǎn)和C點(diǎn)固定在左右電纜槽鋼上，電纜本身重量形成的下垂對(duì)電纜上側(cè)產(chǎn)生外拉力， B點(diǎn)為電纜彎曲和重力造成的下垂點(diǎn)。這是因?yàn)橐环矫娼g點(diǎn)彎曲工作時(shí)造成電纜彎曲，另一方面電纜本身重量帶來下垂張力，兩者共同作用點(diǎn)使B點(diǎn)電纜的下側(cè)相對(duì)的伸長率和擺動(dòng)增大。再加上浪涌沖擊加速下，A點(diǎn)和C點(diǎn)受力更大，更容易裂開。

基于上述原因分析，在彎曲絞點(diǎn)電纜敷設(shè)安裝時(shí)應(yīng)采取以下幾點(diǎn)措施：

（A）滿足耙管絞點(diǎn)電纜彎曲半徑需要的同時(shí)，盡可能將液壓保護(hù)軟管拉直設(shè)置；

（B）減小其重力造成的下垂張力，給予橫跨電纜支撐。采用不銹鋼鏈條綁扎，并張緊在左右電纜槽鋼端口上，整體拖住電纜，減輕其下垂張力；

（C）減少擺動(dòng)阻力。不銹鋼鏈條不僅是良好的耐腐蝕及抗拉構(gòu)件，而且對(duì)減小護(hù)套彎曲應(yīng)力有良好的作用。

（6）對(duì)耙管上的電纜敷設(shè)、安裝納入報(bào)驗(yàn)項(xiàng)目，施工質(zhì)量全程監(jiān)控減少施工遺留隱患。

2.3 改進(jìn)后效果

（1）試用在GWS411、GWS412挖泥船上， 耙管上電纜槽鋼整體布置合理，轉(zhuǎn)彎角流暢，電纜穿膠管加強(qiáng)保護(hù)，在電纜槽鋼內(nèi)空間充實(shí)并有減震效能，不銹鋼扎帶綁扎牢固可靠，重點(diǎn)消除了震動(dòng)對(duì)電纜帶來的松動(dòng)磨損隱患。實(shí)踐證明，延長電纜的使用周期1倍以上。

（2）從管理和工藝兩方面進(jìn)行改進(jìn)，按新工藝技術(shù)規(guī)范施工，節(jié)約生產(chǎn)成本，提高工作效率，工程質(zhì)量得到提升。

3 耙管分線盒設(shè)置改進(jìn)

3.1 問題提出

（1）耙管上分線盒和出現(xiàn)故障的傳感器內(nèi)有水，接線端已銹斷損壞；

（2）延伸水密填料函法蘭固定螺栓易扭斷。

3.2 改進(jìn)措施

挖泥船兩側(cè)耙管上的分線盒及水密填料函，工作在20～50米水底，壓力達(dá)0.3-0.5 MPa，這就要求分線盒及填料函的殼體、蓋板接口部分、及電纜進(jìn)線處的密封性能均能承受這樣的壓力。

（1）連接方式改為迷宮密封加密封圈的方式，屬雙重密封。原4個(gè)M6的螺絲改為6個(gè)M6的螺絲緊固。迷宮式密封為一配合齒口，并可間接承受側(cè)面徑向的撞擊力；另外，從密封角度考慮，海水必須經(jīng)過齒口后才能進(jìn)入密封圈的密封層，然后才能進(jìn)入分線盒內(nèi)部，比原來的密封方式多了一層水密。

（2）座體的優(yōu)化設(shè)計(jì)包含以下幾個(gè)方面：

（A）蓋板與殼體也采用雙重密封設(shè)計(jì)；

（B）底板與套管的焊接處改為緊配入的齒口后再焊接。當(dāng)水壓壓向套管時(shí)，齒口可承受相當(dāng)強(qiáng)的壓力；

（C）改進(jìn)后2/2進(jìn)出線水密填料函安裝好后， 分線盒蓋板緊固， 封堵3個(gè)出口，加水壓至0.5 Mpa，保壓20分鐘，滿足使用要求。

4 耙管水密填料函改進(jìn)

4.1 存在問題

傳感器信號(hào)中斷或P L C絕緣低報(bào)警，檢查傳感器及分線盒內(nèi)進(jìn)海水腐蝕電氣元件。

4.2 電纜及填料函水密試驗(yàn)

對(duì)供應(yīng)商提供的分線盒及傳感器水密填料解體分析研究，并抽取耙管使用中的水下電纜，模擬電纜破損作水下密性試驗(yàn)。希望從試驗(yàn)中探索、分析、查明電纜至填料函及傳感器進(jìn)水的原因、路徑，從中找出相應(yīng)的解決方法。

傳感器填料函接入電纜并安置在密封加水壓的管道中，模擬電纜斷裂水壓從裂口向水密填料函作浸透試驗(yàn)。

水下電纜12x0.75 mm2，長度1米。電纜線整段設(shè)置在密封管內(nèi)，管一端安裝在水密填料函內(nèi)，另一端連接試壓管、壓力表、開關(guān)閥和加壓水泵。壓力范圍0～0.6 Mpa，試驗(yàn)工裝如圖3所示。

4.3 新型水密填料函電纜工藝改進(jìn)

通過對(duì)電纜解剖、分析、實(shí)驗(yàn)得知，電纜破損進(jìn)水滲漏有三個(gè)途徑，分別是電纜護(hù)套、線芯束間隙及線芯多股銅芯導(dǎo)線間隙有滲漏。根據(jù)線芯多股銅芯導(dǎo)線間隙路徑長、滲漏阻力增大的特點(diǎn)，以密封填料可重復(fù)拆裝不傷電纜為目標(biāo)，采用不同填料層層封堵，為更換電纜爭取了時(shí)間，且達(dá)到易于靈活拆裝、更換電纜、方便施工的目的。

（1）層用螺帽機(jī)械緊迫填料和電纜護(hù)套間隙來達(dá)到密封效能；

（2）將延伸過來的線芯束灌注密封劑，即完成對(duì)填料函內(nèi)腔的電纜線芯束之間的間隙實(shí)現(xiàn)技術(shù)封閉；

（3）線芯預(yù)栽好長度，將線芯剝?nèi)ニ苣z皮，露出銅芯線，冷壓線耳，線耳垂直向上，在線耳與導(dǎo)線膠皮口處滴滿 “495” 瞬干膠（包括接地線），2分鐘后 “495” 膠水凝固，將線耳接觸導(dǎo)電位置膠水刮去，實(shí)現(xiàn)了對(duì)多股塑膠銅芯軟線進(jìn)行填料函技術(shù)封閉；

（4）電纜穿入進(jìn)線口，填料函法蘭與外殼法蘭用M8x12的不銹鋼內(nèi)六角螺絲對(duì)接，完成整套水密填料函的電纜水密工藝安裝工作；

（5）加水壓至0.5 Mpa，保壓20分鐘，滿足使用要求。

5 結(jié)束語

電纜填料函三級(jí)填料水密裝置成功投入使用，阻隔水從填料函沿電纜芯線進(jìn)入損壞傳感器的路徑，延長電纜使用壽命，減少由于不良工藝造成的電器損壞及故障，提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。此外，新型水密填料函與新填封工藝應(yīng)用，使拆裝靈活、易于更換電源、施工方便、縮短正常維修時(shí)間。經(jīng)GWS411、 GWS412耙吸挖泥船耙管安裝使用一年以來，未出現(xiàn)因安裝工藝技術(shù)和施工方法引起的耙管電氣故障，電纜及傳感器各增加1倍以上使用壽命。本文對(duì)建造耙吸挖泥船耙管電氣設(shè)備安裝工作的同行，有一定的參考價(jià)值。

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