王益樞，　王國(guó)欽，　陳月華

（上海浦東電線電纜集團(tuán)船舶有限公司，上海201414）

礦物絕緣電纜船舶應(yīng)用若干問(wèn)題的探討

王益樞，王國(guó)欽，陳月華

（上海浦東電線電纜集團(tuán)船舶有限公司，上海201414）

船用耐火電纜有三種類(lèi)型，就可靠性而言，礦物絕緣電纜較之云母帶繞包結(jié)構(gòu)的電纜或擠包特殊的耐火復(fù)合層的電纜，可以列為優(yōu)選。但在實(shí)船使用中礦物絕緣電纜會(huì)遇到諸如現(xiàn)場(chǎng)敷設(shè)、中間聯(lián)接器、外徑尺寸和重量等問(wèn)題，應(yīng)按船舶實(shí)際敷設(shè)環(huán)境工況，做出相應(yīng)對(duì)策。

電纜；礦物絕緣；船舶；應(yīng)用

0　引　言

船用耐火電纜是船用電纜的一個(gè)重要品種，各大船級(jí)社的海船建造規(guī)范及國(guó)際海上人命公約（SOLAS）都明確規(guī)定，輪機(jī)的供電及控制系統(tǒng)、應(yīng)急照明系統(tǒng)、電力操作的水密門(mén)和防火門(mén)的供電與控制系統(tǒng)、火警探測(cè)及報(bào)警系統(tǒng)、消防泵供電與控制、防火風(fēng)閘、有線廣播系統(tǒng)、低位照明系統(tǒng)必須使用船用耐火電纜。

采用云母帶繞包、擠包特殊的耐火復(fù)合層或礦物絕緣三種船用耐火電纜都要求通過(guò)IEC 60332-3 A類(lèi)試驗(yàn)，就可靠性而言，優(yōu)選礦物絕緣電纜。

礦物絕緣電纜實(shí)船使用中會(huì)遇到諸如現(xiàn)場(chǎng)敷設(shè)、中間聯(lián)接器、外徑和單位長(zhǎng)度重量等問(wèn)題，一定程度上影響其推廣應(yīng)用，故應(yīng)按實(shí)際敷設(shè)環(huán)境工況，做出相應(yīng)對(duì)策。

礦物絕緣電纜初始是氧化鎂絕緣銅管護(hù)套電纜，隨之柔性礦物絕緣電纜問(wèn)世，近年來(lái)出現(xiàn)了隔離型（柔性）礦物絕緣電纜。

1　氧化鎂絕緣銅管護(hù)套電纜

氧化鎂絕緣銅管護(hù)套電纜（MI電纜）于19世紀(jì)90年代發(fā)明，距今已有一百多年歷史，國(guó)內(nèi)也有30年發(fā)展史，執(zhí)行GB/T 13033—2007/IEC 60702：2002《額定電壓750 V及以下礦物絕緣電纜及終端》。耐火性能應(yīng)滿足GB/T 9331—2008/IEC 60092-353：1995《船舶電氣裝置額定電壓1 kV和3 kV擠包絕緣非徑向電場(chǎng)單芯和多芯電力電纜》的要求。

MI電纜用于船舶應(yīng)滿足氣候環(huán)境條件與機(jī)械環(huán)境條件。

1.1氣候環(huán)境條件

環(huán)境溫度的基本要求見(jiàn)表1。自動(dòng)化設(shè)備的環(huán)境溫度要求見(jiàn)表2。自動(dòng)化設(shè)備的相對(duì)濕度要求見(jiàn)表3。

表1　環(huán)境溫度的基本要求

表2　適用于自動(dòng)化設(shè)備的環(huán)境溫度

表3　適用于自動(dòng)化設(shè)備的相對(duì)濕度

氧化鎂絕緣銅管護(hù)套電纜應(yīng)滿足環(huán)境溫度及濕度要求，考慮到空氣中存在鹽霧、霉菌和油霧，可按GB/T 13033.1—2007擠制無(wú)鹵低煙外護(hù)套。

1.2機(jī)械環(huán)境條件

傾斜和搖擺要求見(jiàn)表4。

表4　傾斜和搖擺

船舶正常運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)和沖擊，船級(jí)社對(duì)自動(dòng)化設(shè)備振動(dòng)試驗(yàn)的要求見(jiàn)表5。

表5　自動(dòng)化設(shè)備的振動(dòng)試驗(yàn)要求

1.3中間聯(lián)接器的改進(jìn)

氧化鎂絕緣銅管護(hù)套電纜采用多次退火、多次拉拔工藝，制品長(zhǎng)度受到生產(chǎn)場(chǎng)地制約，所以現(xiàn)場(chǎng)敷設(shè)必須借助中間聯(lián)接器。

中間聯(lián)接器應(yīng)具有足夠的緊固力，同時(shí)應(yīng)杜絕環(huán)境濕氣從緊固螺母伸出處和螺母擰入中間體螺紋縫隙處滲透進(jìn)入。現(xiàn)有中間聯(lián)接器為銅質(zhì)，采用類(lèi)似活塞環(huán)形狀的密封環(huán)緊固與密封，見(jiàn)圖1。

圖1　銅質(zhì)中間聯(lián)接器

圖1中的銅質(zhì)中間聯(lián)接器，其銅密封環(huán)所產(chǎn)生的緊固力，不足以保證處于船舶傾斜、搖擺、振動(dòng)、沖擊工況下的聯(lián)接與緊固。同時(shí)，兩金屬剛性件為達(dá)到防止?jié)駳鉂B透的密封要求，必須具備嚴(yán)格的尺寸公差、形位公差，并且兩金屬剛性件必須研磨光滑，以消除之間的間隙。顯然，實(shí)船安裝時(shí)銅密封環(huán)及其對(duì)偶銅管護(hù)套很難做到上述要求。所以，中間聯(lián)接器應(yīng)按船舶機(jī)械環(huán)境條件設(shè)計(jì)并通過(guò)考核。

為了增大中間聯(lián)接器對(duì)電纜的緊固力，采用脹套聯(lián)接，其性能要求按JB/T 7934—1999。緊固螺母和中間體改用鈦合金制作，脹套與螺母及電纜縫隙密封采用密封墊片，脹套與中間體縫隙密封采用密封環(huán)，見(jiàn)圖2。密封件耐高溫，具備良好的壓縮、回彈性，密封面補(bǔ)償能力強(qiáng)，按GB/T 12385—2008《管法蘭用墊片密封性能試驗(yàn)方法》進(jìn)行氣壓密封試驗(yàn)，泄漏率不超過(guò)1.2×10-5cm3/s。耐火試驗(yàn)通過(guò)了BS 6387：1994《在火焰條件下電纜保持電路完整性要求規(guī)范》，即火焰燃燒加水噴淋或機(jī)械沖擊，有效保證了船舶機(jī)械環(huán)境條件下的聯(lián)接與密封。

圖2　脹套中間聯(lián)接器

桿狀氧化鎂絕緣銅管護(hù)套電纜在現(xiàn)場(chǎng)敷設(shè)時(shí)可仿效船舶管系安裝工藝的要求，即在船舶電氣施工設(shè)計(jì)時(shí)給出所需電纜的幾何形狀與尺寸。

2　柔性礦物絕緣電纜

柔性礦物絕緣電纜采用復(fù)合云母帶繞包絕緣，銅管護(hù)套軋連續(xù)波紋。較之氧化鎂絕緣銅管護(hù)套電纜，其生產(chǎn)簡(jiǎn)單、使用方便。國(guó)內(nèi)企業(yè)也有多年制造經(jīng)驗(yàn)，執(zhí)行JC/T 313—2011《額定電壓750 V及以下金屬護(hù)套無(wú)機(jī)礦物絕緣電纜及終端》，耐火性能應(yīng)滿足GB/T 9331—2008/IEC 60092-353：1995的要求。

柔性礦物絕緣電纜在船舶現(xiàn)場(chǎng)敷設(shè)時(shí)應(yīng)滿足使用環(huán)境溫度及濕度要求，如敷設(shè)在露天甲板、潮濕處所、電池艙、制冷間等易腐蝕場(chǎng)所，可按JC/T 313—2011擠包無(wú)鹵低煙外護(hù)套。

為了保證處于船舶傾斜、搖擺、振動(dòng)、沖擊環(huán)境條件下的聯(lián)接與緊固，其中間聯(lián)接器應(yīng)按圖2制作。

3　隔離型（柔性）礦物絕緣電纜

隔離型（柔性）礦物絕緣電纜集氧化鎂礦物絕緣電纜和柔性礦物絕緣電纜的優(yōu)勢(shì)于一身，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3。

圖3　隔離型（柔性）礦物絕緣電纜

隔離型（柔性）礦物絕緣電纜繞包云母帶絕緣，其金屬套為鋁管，依次擠包隔氧層、耐火層、低煙無(wú)鹵護(hù)套。執(zhí)行企標(biāo)Q/ANAE 19—2011《額定電壓1 kV（Um＝1.2 kV）隔離型礦物絕緣電纜》，耐火性能按BS 6387：1994檢測(cè)，應(yīng)滿足GB/T 9331—2008/ IEC 60092-353：1995的要求。

為了保證處于船舶傾斜、搖擺、振動(dòng)、沖擊環(huán)境條件下的聯(lián)接與密封，其中間聯(lián)接器應(yīng)按圖2制作。

隔離型（柔性）礦物絕緣電纜耐火性能優(yōu)良，為適應(yīng)船用要求，并成為優(yōu)先選用品種，應(yīng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。礦物質(zhì)隔氧層具有熱轉(zhuǎn)換功能，著火前熱阻小利于散熱，一旦著火，生成多空隙、高發(fā)泡熱阻材料，增強(qiáng)內(nèi)置鋁管的抗高溫能力。隔氧層外再置耐火層，雙重加強(qiáng)鋁管抗高溫能力。優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的是以較小的隔氧層與耐火層厚度達(dá)到耐火性能要求。鋁的熔點(diǎn)為660.37℃，成纜過(guò)程采用不同的隔氧層、耐火層組合厚度并取樣，按IEC 60332-3檢測(cè)不同隔氧層與耐火層組合厚度在火焰條件下的電纜內(nèi)部溫度。調(diào)整隔氧層與耐火層的構(gòu)成，由此得到較小的隔氧層與耐火層組合厚度，以滿足船舶要求的較小外徑和重量。

同時(shí)可選用具有優(yōu)良耐火性能的陶瓷化高分子復(fù)合耐火硅橡膠，耐火硅橡膠在火焰的燒蝕下，首先由配方中的結(jié)構(gòu)控制劑起作用，溢出有機(jī)物質(zhì)，燃燒2～4min后開(kāi)始燒結(jié)，生成陶瓷狀殼體，這種陶瓷狀殼體的隔絕層可以非常有效地阻擋火焰繼續(xù)燃燒。在之后的燒蝕過(guò)程中（陶瓷狀殼體在700～900℃高溫火焰的煅燒催化下），陶瓷狀殼體生成SiO2陶瓷，經(jīng)得起700～1300℃高溫火焰燒蝕；且陶瓷狀殼體堅(jiān)硬，具有一定的絕緣性能，能夠抵御火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)水澆和間接的機(jī)械振動(dòng)。

用耐火硅橡膠取代隔氧層與耐火層的組合，可減小電纜的外徑和重量，同時(shí)具備普通硅橡膠的良好加工性能，增大成品電纜的柔軟度，有利于船舶現(xiàn)場(chǎng)敷設(shè)。

4　結(jié)束語(yǔ)

船用耐火電纜是船用電纜的一個(gè)重要品種，就可靠性而言優(yōu)選礦物絕緣電纜。視不同船型，使用耐火電纜的比例亦有差異：例如，多用途輪使用的耐火電纜約占全船電纜的15%～22%；大型油輪使用的耐火電纜約占全船電纜的14%～25%。礦物絕緣電纜在實(shí)船使用中會(huì)遇到諸如現(xiàn)場(chǎng)敷設(shè)、中間聯(lián)接器、外徑和重量等問(wèn)題，應(yīng)按船舶環(huán)境條件的要求，對(duì)礦物絕緣電纜的種類(lèi)做出針對(duì)性的選擇。對(duì)于執(zhí)行特殊使命的船舶，尤其是對(duì)機(jī)械環(huán)境條件要求較高的場(chǎng)所，其敷設(shè)電纜的中間聯(lián)接器必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格考核，確保有效聯(lián)接與密封。

[1]馬偉明，張曉峰，焦儂，等主編.中國(guó)電氣工程大典第12卷船舶電氣工程[M].北京：中國(guó)電力出版社，2009.

[2]張仲韜，牛方輝，吳衛(wèi)峰，等.6 kV到15 kV交聯(lián)聚乙烯絕緣耐火電力電纜的研發(fā)[J].電線電纜，2012（4）：20-21.

The Problem s of Ship Application for M ineral Insulated Cable

WANG Yi-shu，WANG Guo-qin，CHEN Yue-hua
（Shanghai Pudong Wire and Cable（Group）Ship Co.，Ltd.，Shanghai201414，China）

Among the three types ofmarine fire resistant cables，mineral insulated cable is considered superior to traditional construction or specially extruded halogen-free composite layer in term of reliability.However，appropriate countermeasures shall be established in practice in respectof field laying-out，intermediate connector，outside dimension and weight etc.depending on the environmental conditions of compartments and zones of ship where the cables are arranged.

cable；mineral insulated；ship；application

TM246.9

A

1672-6901（2016）01-0018-04

2015-04-07

王益樞（1953-），男，總經(jīng)理.

作者地址：上海市奉賢青港工業(yè)園區(qū)上線路 777號(hào)[201414].