石油平台用综合电缆的研制.pdf

2 0 1 1 年第 3 期 No ． 3 2 O1 l 电 线 电 缆 E l e c t ri c Wi r e＆ Ca b l e 2 0 1 1 年 6月 J u n ． ， 20 1 1 石油平台用综合电缆的研制 赵正兵 ， 周勇伟 江苏远洋东泽电缆股份有限公司， 江苏 扬州 2 2 5 1 2 9 摘要 随着中国对南海石油资源的开发和利用， 国内3 0 0 0 m深水平台 第6代 已在上海外高桥造船有限公 司下水。为 了减轻与之 配套的各种 电缆的重量和所 占用空 间， 增加平 台额定 工作 负载 ， 开发 了一种石油平 台 用综合电缆。 它集电力、 通信、 仪表三个单元电缆于一体， 具有体积小、 重量轻， 耐油、 耐泥浆、 耐海水， 屏蔽性能 好。 抗电磁干扰能力强等优点。 关键词 石油平台用综合电缆； 低烟无卤；耐油； 研制 中圈分类号 T M 2 4 6 ． 9 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 2 - 6 9 0 1 2 O l 1 0 3 - 12 0 2 6 - 0 3 De v e l o p me n t o f Co mp o s i t e Ca b l e f o r On融 g s ZHAO Z h e n g b i n g，e t a l J i a n g s u Y u a n y a n g C a b l e C o ． ， L t d ， Y a n g z h o u 2 2 5 1 2 9 ，C h i n a A b s t r a c t 3 0 0 0 m d e e p w a t e r - o p e r a t i o n o i l 喀 t h e 6 g e n e r a t i o n h a s b e e n b u i l t s u c c e s s f u l l y b y S h a n g h a i Wa i g a o q i a o S h i p b u i l d i n g C o mp a n y，L t d ．wi t h t h e d e v e l o p me n t o f S o u t h C h i n a S e a ．T h e p a p e r i n t r o d u c e s o n e n e w o ff s h o r e c o mp o s i t e c a b l e i n a s s e mb l e w i t h p o w e r ，c o mmu n i c a t i o n a n d i n s t r u me n t a t i o n c ab l e u n i t i n o r d e r t o l e s s we i g h t an d v o l u me o f c a b l e s ．I t s u n i q u e a d v a n t a g e s a r e l o w s m o k e h a l o g e n f r e e ．s m a l l e r v o h l l n e a n d l i g h t e r w e i ght ；o i l - r e s i s t _ a n t ，mu d ． r e s i s t a n t an d s e a w a t e r r e s i s t a n t ；s u p e r i o r s h i e l d c h a r a c t e r a n d e x e e H e n t r e s i s t a n t t o e l e c tr o ma g n e ti c i n t e r - f e ren c e an d S O o n ． Ke y wo r d s O i l fig c o mpo s i t e c a b l e；l o w s mo k e h a l o g e n f r e e ；o i l r e s i s t a n t ；d e v e l o p me n t 0 引 言 中国南海 已探 明的石油地质储量 为 2 3 0亿 吨， 被称为中国的波斯湾 ， 但该地区海域较深 ， 深水平台 制造核心技术又被 国外垄断， 严重制约了我 国南海 的石油开发利用。2 0 0 9年 ， 随着我 国自主设计和研 发的第 6代深水平 台的下水 ， 标志着 国内建造大型 深水平台的技术已成熟 ， 对与之配套的石 油平 台用 综合电缆 以下简称综合 电缆 也提 出了很高的技 术要求。 1 综合电缆使用环境和特点 目前 ， 国内外石油平台电气工程 中为了电气性 能安全， 各类动力、 控制、 通信电缆一般均采用隔离 敷设， 或者在电缆结构上增加屏蔽层， 减少不同电缆 之间的干扰。但是由于石油平台上可供电缆敷设 的 空间十分狭小 ， 按照传统的敷设方式不但敷设麻烦 ， 增加了相应的成本 ， 同时不利于增加平 台额定工作 收稿日期 2 0 1 0 - 0 9 - 2 5 作者简介 赵正兵 1 9 7 2一 ， 男 ， 工程师． 作者地址 江苏扬州市瓜洲镇宝石路2号[ 2 2 5 1 2 9 ] 负载。为此我们设计研制了石油平 台用综合 电缆 ， 它集电力、 通信、 仪表三个单元电缆于一体， 相互间 采用独立分相屏蔽隔离结构， 防止电磁干扰 ， 同时减 少 了电缆的占用空 间， 从而在保证性能的基础上最 大限度地减轻 电缆的重量 。 2 综合电缆的设计 在石油平 台的设计中， 平台的体积和总重量是 一 定的， 这就要求尽可能减小电缆重量和所 占用空 间 ， 以增加平台额定 的工作负载 。为此我们将电力 型号规格为 C J P J 8 5 ／ S C 31 ． 5 ， 通信 型号规格 为 S Y V 7 5 - 5 、 仪表 型号规格为 C H J HP 8 5 ／ S C 1 21 ． 5 三个单元 电缆集 于一体 ， 综 合电缆 的结构 见 图 1 。 由于电力单元场强较高， 对通信单元影响较大， 因此 ， 在电力单元成缆后增加 了镀锡铜丝编织屏蔽 ， 使通信单元在信号传输过程中连续、 稳定、 可靠。同 时 ， 在电缆 内护套外又增加了镀锡铜丝编织 ， 不仅起 到了铠装作用 ， 也起到了总屏蔽的效果 ， 使整根电缆 与外界互不干扰 。 在材料选用上 ， 综合电缆 内部材料与通用型 电 缆无异， 但对外护套则有特殊要求， 一方面是由于平 2 0 1 1 年第 3期 No ． 3 2 011 电 线 电 缆 El e c t r i c Wi r e Ca bl e 2 0 1 1 年 6月 J u n ． ， 2 0 1 1 图 1 综合电缆的结构 1 一镀锡铜绞线2一交联聚 乙烯绝缘3一绕包带4一 镀锡铜丝 编 织屏蔽5一绕包带6一无卤聚烯烃 内护 套7一镀锡 铜丝编织铠 装8一交联聚乙烯外护套9一 铜 绞线1 0一实芯聚乙烯绝缘1 1 一 铝箔1 2一铜丝编织屏蔽1 3一聚氯 乙烯护套1 4一镀锡铜绞线 1 5一交联 聚乙烯绝缘1 6一绕包带1 7一镀锡铜丝编织屏蔽 台作业环境多油污、 含易燃气体 ， 护套材料需要具备 耐油阻燃性能； 另一方面由于电力、 通信、 仪表三个 单元合而为一， 势必增加 了单根电缆 的重量， 因此要 求外护套具备较高 的机械强度 ； 另外 ， 考虑到石油平 台长期海上作业 ， 可能会接触到海水 、 泥浆 ， 这就要 求外护套能耐海水 、 泥浆腐蚀。综合考虑以上要求 ， 并消化国内外技术资料后 ， 我们采用了耐油耐泥阻 燃交联聚烯烃材料。 3 综合 电缆工艺要点及性 能 3 ． 1 关键工序工艺要点 1 单元屏蔽。三个单元系统分别采用编织屏 蔽 ， 增加 了屏蔽效果， 且互不干扰， 编织密度 ≥8 5 ％。 2 成缆。在 5 0 0型成缆机上进行 ， 成缆节径 比不大 于 l 8 。 3 内护套。要求挤包圆整、 紧实。 4 铠装 总屏蔽 。采用镀锡铜丝编织 ， 编织 密度I8 2 ％。 5 外护套 。采用耐油耐泥阻燃交联聚烯烃材 料。外护套挤包后需辐照交联。 3 ． 2 电缆的重量与体积 与单独的电力、 通信 、 仪表三根电缆相 比， 综合 电缆极大地降低了重量和占用空间， 其对 比见表 1 。 3 ． 3电缆的屏蔽性能 电缆的屏蔽性能见表 2 。 表 1 重量与 占用空间对 比 重量 占用空间 类别 型号 规格 ／ k s ／ k m ／ m3 电力 C J P J 8 5 ／ S C 31 ． 5 2 l 9 1 3 ． 2 6 通信 S y v 7 5 - 5 l 2 0 4 ． 4 1 5 6 仪表 C H J P J P 8 5 ／ S C 1 21 ． 5 1 8 9 1 3 ． 2 4 三根 电缆总和 5 2 8 3 0 ． 9 l 31 ． 5 ／ 7 5 - 5 ／ 综合 电缆 3 5 4 1 9 ． 4 5 l2 1 ． 5 表 2 屏蔽性能参数表 产品性能 指标要求 实测值 分布电感／ mI- I／ k m ≤1 O ． 0 3 绝缘 电阻常数 9 0 C ／ M n k m ≥3 ． 6 7 l 8 6 O 绝缘介 电常数 ≤2 ． 5 2 ． 4 屏蔽传输阻抗 1 0 0 MHz ／ 1 l ／ k m ≤l O ． 8 屏蔽抑制系数 ≤O ． O 5 O ． 0 l 抗辐射干扰系数 1 2 0 d B透入 ／ d B ≤7 0 5 5 3 ． 4电缆的低烟无卤、 耐油、 耐泥浆性能 参照海洋石油平 台权威标准 N E K 6 0 6对综合 电缆的低烟无 卤、 耐油、 耐泥浆等性能进行检测 ， 各 项指标均达到要求 见表3 。 表3 综合电缆低烟无卤、 耐油、 耐泥浆性能 项 目 技术指标 实测值 浸油 I R M 9 0 3 后 的性能 1 0 0 2 “ C， 7 d 抗张强度变化率／ ％ ≤ - t- 3 0 一l 2 断裂伸长率变化率／ ％ ≤ 3 0 8 体积膨胀率／ ％ ≤ 3 0 3 重量增加率／ ％ ≤ 3 0 6 浸水基溴化钙溶液后的性 能 7 02 ℃ ， 5 6 d 抗张强度变化率／ ％ ≤ 2 5 9 断裂伸长率变化率／ ％ ≤ 2 5 2 体积膨胀率／ ％ ≤ 2 0 4 重量增加率／ ％ ≤ 1 5 3 浸油基钻液后的性能 7 02 ℃ ， 5 6 d 抗张强度变化率／ ％ ≤ 2 5 一I 1 断裂伸长率变化璋r／％ ≤ 2 5 5 体积膨胀率／ ％ ≤ 2 0 7 重量增加率／ ％ ≤ 1 5 一五 烟中透光率／ ％ ≥6 o 7 0 氟含量／ ％ ≤O ． 1 0 ． 0 2 卤酸气体含量／ ％ ≤O ． 5 O ． 2 1 酸气含量 p H值 ≥4 ． 3 7 电导 IJ , S ／ mm ≤l O 6 下转 第 3 o页 2 7 2 0 1 1年第 3期 N o ． 3 2 O l l 电 线 电 缆 El e c t r i c W i r e＆ C a b l e 2 0 1 1年 6月 J u n ．， 2 01 1 3 3 0 ℃、 3 4 0 c l ， 机头为 3 5 0 ℃ ， 眼模为 3 5 3 ℃， 加热环 为3 2 0 a 【 。因绝缘较薄， 挤出方式为挤管式， 绝缘料 出模后有～段管状拉伸 ， 为避免接触 到冷空气出现 急冷 ， 在模 口的前端增加一段充满加热空气的加热 环 见图 2 ， 以确保胶料挤包在导体前 的管状拉伸 过程 中由加热的空气进行保温。 图 2 模套加热环示意 图 5 结束语 极细电子线作为消费类终端电子产品的理想内 部连接线， 有着广阔的市场前景。通过对材料 、 设 备 、 挤出工艺等的研究分析 ， 已生产出合格 的极细电 子线产品供应市场 ， 提升了企业的竞争力 。 参考 文献 [ 1 ] 瑞 士麦拉菲尔公 司． 领先的“ E X T R U C E L L - F ” 微 细同轴 电缆 制 造技术 [ J ] ． 现代传输 ， 2 o o 9 1 3 6 - 3 7 ． [ 2 ] H o fi b e M， S h i d a M，K o mi y a ma K．D e v e l o p m e n t o f e v a l u a t i o n t e c h n i q u e s f o r a i r l i n e s i n 3 ． 5 - a n d 1 ． 0 -n l o l l i n e s i z e [ J ] ． I E E E T r a n s a c t i o n s o n I n s t r u m e n t a ti o n a n d Me a s u r e m e n t ， 2 0 0 9， 5 8 4 1 0 7 8 ． 1 0 8 3 ． [ 3 ] K i k u e h i K， T a n a k a S ，U n n o T，e t a1．P r e c i s e h i s h f r e q u e n c y me a s u r e me n t me t h o d wi tho u t c o n n e c t o r s f o r s ma l l d i a me t e r c o a x i a l c a b l e [ C] ／ ／ P r o c e e d i n g of 5 th E l e c t r o n i c s P a c k a g i n g I kh n o l o g y C o n f e ren c e E P T C 2 0 0 3 ， S i n g a p o re， 2 0 0 3 ． 2 2 1 - 2 2 7 ． 上接第2 7页 4 综合电缆的发展前景 石油平台用综合电缆是石油平台综合布线系统 中高性能布线的优选 电缆 ， 它集 电力 、 通信、 仪表三 个单元电缆于一体 ， 有效节约了石油平台中相当宝 贵的空间， 增加了石油平台额定工作负载 ， 同时减少 了电缆敷设中材料的消耗 ， 节约了经济成本 。充分 考虑到电力单元对通信、 仪表单元的电磁干扰 ， 每个 单元均采用独立的编织屏蔽 ； 为了使 电缆与外部互 不干扰 ， 又增加了电缆的总屏蔽 。 产品已先后应用于渤海石油通信项 目、 中国海 洋石油基地集团服务公司旅大油田开发项 目等国家 重点工程 ， 受到用户好评。当然鉴于海洋石油工程 的快速发展， 今后我们还应不断对产品的结构、 材料 和工艺进行 改进 与研 究， 进一步采用新材料、 新技 术 ， 不断提高石油平台用综合电缆的质量 ， 满足市场 的要求。 参考文献 [ 1 ] I E C 6 1 8 9 2 - 4 2 0 0 7 移动式及 固定式近海装置． 电气设施． 第 4 部分 电缆[ S 】 ． [ 2 ] I E C 6 0 0 9 2 - 3 5 0 2 0 0 8 船用电气设备第3 5 0部分 船用电力电 缆一般结构及试验要求 [ s ] ． [ 3 ] 1 E C 6 0 0 9 2 ． 3 7 6 2 0 0 3 船用电气设备第 3 7 6部分 1 5 0 ／ 2 5 0 V 3 0 0 V 控制及仪表回路用 电缆 [ s ] ． [ 4 ] 李永江， 陆云春． 海洋工程用电缆标准 N E K 6 0 6和 I E E E 1 5 8 0 比较分析 [ J ] ． 电线 电缆 ， 2 0 0 9 6 1 5 - 1 7 ． [ 5 ] 李永江． 海洋工程用电缆技术性能及设计选型[ J ] ． 江苏船舶， 2 0 0 9 4 2 2 - 2 3 ． 。 。 。 。 。 。 。 。 。 、 电线 电缆编辑部声 明 为适应我国信息化建设需要 ， 扩大作者学术交流渠道 ， 本刊已在“ 万方数据． 数字化期刊群 ” 全文上 网， 被 中国核心期刊 遴选 数据库 、 中国学术期刊综合评价数据库和中国科技期刊数据库 全文版 全文收录。作者著作权使用费与本刊稿酬一次性给付。如作者不同意将文章编入该数据库， 请在来稿 时声明， 本刊将做适当处理。 凡在来稿中不明确表示作者不愿在 中国核心期刊 遴选 数据库 、 中国学术期刊综合评价数据库 和中国科技期刊数据库 全文版 收录及刊载者， 本编辑部均认为作者同意该文编入上述的信息网及数 据库， 并收录和刊载。 3 0