關(guān)于船舶改裝中電纜連接方式的探討

陳 偉，周均怡，李曉奎，周翠蘭，黎繼勝

（上海江南長(zhǎng)興造船有限責(zé)任公司，上海 201913）

0 引言

為提高運(yùn)營(yíng)航線的效益，各新造集裝箱船最大裝箱量的記錄在不斷刷新，這一趨勢(shì)也使得曾經(jīng)的萬(wàn)箱船競(jìng)爭(zhēng)力逐漸下降。一些船東公司為了提高運(yùn)力，增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力，除在船廠訂購(gòu)新造船舶外，也會(huì)考慮和選擇在船廠對(duì)其現(xiàn)有船舶進(jìn)行一些結(jié)構(gòu)改造以滿足新需求。例如通過(guò)加長(zhǎng)船舶貨艙或加高上建結(jié)構(gòu)，以增加船舶裝箱量。

在這些船舶改裝工程中，結(jié)構(gòu)的大量變動(dòng)勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致原船電纜出現(xiàn)需要切斷的情況，同時(shí)涉及需要切斷的電纜數(shù)量往往較多，電纜型號(hào)規(guī)格也是多種多樣。因此，需要根據(jù)改裝工程的實(shí)際情況，選定合適的電纜連接和修復(fù)方案。

1 電纜連接的主要方式

因船舶結(jié)構(gòu)變化，需要切斷和連接的電纜類型往往會(huì)包含電力、控制、信號(hào)、網(wǎng)絡(luò)以及同軸電纜等。對(duì)于原長(zhǎng)度較短、在現(xiàn)場(chǎng)施工中易于更換的電纜，可以優(yōu)先考慮對(duì)其進(jìn)行整根電纜換新處理。除此以外的電纜，可以根據(jù)電纜規(guī)格的不同，選擇不同的連接方式。

通常，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)電纜，電纜連接修復(fù)可以采用增加交換機(jī)、網(wǎng)絡(luò)對(duì)接頭連接、網(wǎng)絡(luò)接線端子及接線箱連接等方式。對(duì)于同軸電纜，電纜的連接可以采用專用的連接頭進(jìn)行對(duì)接處理。對(duì)于光纖電纜，可采用專用的熱熔機(jī)對(duì)光纖進(jìn)行熱熔對(duì)接，或者通過(guò)光纖連接器進(jìn)行活動(dòng)連接等方式。

在船舶改裝中，對(duì)電力電纜和信號(hào)電纜進(jìn)行連接修復(fù)是最普遍的。對(duì)于這些電纜的連接也有多種不同方式，如電纜對(duì)接法、電纜接線箱法、電纜澆注法等[1]。在已完工的眾多改裝工程中，電纜對(duì)接法和接線箱法是使用最多的電纜連接修理方式。

2 電纜對(duì)接法和接線箱法介紹

2.1 電纜對(duì)接法

電纜對(duì)接法即利用電纜連接管將電纜兩段導(dǎo)體連接，通過(guò)專用工具將連接管壓接，使電纜連接牢固，之后選用合適的熱縮套管和金屬編織層對(duì)電纜依次進(jìn)行修復(fù)和連接[2]，見(jiàn)圖1。電纜對(duì)接法需要按電纜構(gòu)造依次進(jìn)行修復(fù)，按修復(fù)的部位可分為電纜導(dǎo)體的連接修復(fù)、金屬屏蔽層/鎧裝層的修復(fù)以及電纜絕緣層/護(hù)套的修復(fù)。

圖1 電纜對(duì)接法連接修復(fù)

2.1.1 電纜導(dǎo)體部分的連接修復(fù)

1）選用的連接管內(nèi)徑與電纜導(dǎo)體的截面積需能配套，以便于連接，連接管需通過(guò)船級(jí)社認(rèn)可。

2）對(duì)于不受拉力的電纜，導(dǎo)體對(duì)接時(shí)可采用一端只壓一個(gè)堅(jiān)固坑的連接管（A型），見(jiàn)圖2；對(duì)于需要承受拉力的電纜，導(dǎo)體對(duì)接須選用一端可壓 2個(gè)堅(jiān)固坑的連接管（B型），見(jiàn)圖3。

圖2 A型連接管

圖3 B型連接管

3）用專用的冷壓工具對(duì)連接管進(jìn)行壓接時(shí)，其壓接應(yīng)遵循先外側(cè)后內(nèi)側(cè)，左右依次進(jìn)行的順序進(jìn)行。

4）不受拉力的電纜，如導(dǎo)體截面積在1 mm2～6 mm2之間的，其連接管可選用自帶有熱縮套管的密封連接管，見(jiàn)圖4；導(dǎo)體截面積大于6 mm2的，必須用B型的連接管連接。

圖4 帶熱縮套管式密封連接管

5）對(duì)于多芯電纜，在進(jìn)行對(duì)接時(shí)應(yīng)盡量保持芯線長(zhǎng)度一致。此外，各電纜芯線的連接管位置需要有序錯(cuò)開，避免扎堆，見(jiàn)圖5。

圖5 多蕊電纜對(duì)接示意圖

6）導(dǎo)體對(duì)接后，應(yīng)確保其牢固可靠、連接管應(yīng)無(wú)裂口和裂紋。

2.1.2 金屬屏蔽層/鎧裝層的修復(fù)

對(duì)于金屬屏蔽層/鎧裝層的修復(fù)，可以采用相對(duì)簡(jiǎn)化的方式進(jìn)行修復(fù)，即利用原有電纜的金屬屏蔽層/鎧裝層進(jìn)行連接，無(wú)需額外再增加金屬網(wǎng)。切割原船電纜時(shí)需要注意保留適當(dāng)長(zhǎng)度的原電纜屏蔽層/鎧裝層材料，在修復(fù)時(shí)，利用原電纜的屏蔽層與所對(duì)接電纜的屏蔽層重疊連接，兩線的屏蔽層重疊需要大于20 mm，之后通過(guò)恒力彈簧對(duì)屏蔽層/鎧裝層進(jìn)行纏繞固定。

2.1.3 電纜絕緣層/護(hù)套的修復(fù)

電纜絕緣層/護(hù)套的修復(fù)主要采用熱縮套管、包管材料，材料選用時(shí)要求為低氯、帶膠水、阻燃，工作溫度范圍為?30 ℃～90 ℃，直徑收縮比應(yīng)大于2.5∶1，而長(zhǎng)度不應(yīng)有明顯的收縮[3]。熱縮套管和包管的尺寸和規(guī)格在選用時(shí)，可參照如下要求進(jìn)行：

1）熱縮套管和包管的長(zhǎng)度，按式（1）估算。

式中：A為熱縮套管/包管長(zhǎng)度，mm；A1為連接管長(zhǎng)度，mm。

2）熱縮套管/包管的內(nèi)徑，按式（2）估算。

式中：D為套管/包管內(nèi)徑，mm；d為電纜芯線或電纜護(hù)套外徑，mm。

3）修補(bǔ)護(hù)套時(shí)，按式（3）估算。

式中：B為熱縮套管/包管長(zhǎng)度，mm；B1為護(hù)套修補(bǔ)長(zhǎng)度，mm。

4）連接管、熱縮套管/包管尺寸的選用也可通過(guò)表1和表2的快速配對(duì)進(jìn)行選擇。

表1 連接管和熱縮套管選用參照表

表2 護(hù)套修復(fù)用熱縮套管/包管參照表

2.2 電纜接線箱法

電纜接線箱法，即根據(jù)對(duì)接電纜數(shù)量及規(guī)格，制作專門的接線箱，通過(guò)接線箱內(nèi)配備的接線端子將切斷的電纜重新連接，見(jiàn)圖6。

圖6 電纜接線箱電纜對(duì)接示意圖

采用電纜接線箱法，首先需要對(duì)對(duì)接的電纜數(shù)量和電纜規(guī)格等數(shù)據(jù)進(jìn)行表格統(tǒng)計(jì)，同時(shí)，還需要參照原電纜規(guī)格選用新增的連接電纜，用于對(duì)接連通。其次，還需要對(duì)電力電纜的負(fù)載電流進(jìn)行核查，選用能滿足電流承載能力的接線端子。各規(guī)格的接線端子數(shù)量可以在電子表格中輸入公式進(jìn)行快速統(tǒng)計(jì)，公式為

式中：Ns為所需要的端子數(shù)量；Np為備用的端子數(shù)；N1，N2，N3為各規(guī)格電纜的根數(shù)；C1，C2，C3為各規(guī)格電纜蕊線數(shù)。

此外，如所配接線箱選用電纜填料函作為進(jìn)線方式，還需要根據(jù)電纜數(shù)量和電纜外徑數(shù)量數(shù)據(jù)進(jìn)行填料函選用，每只電纜接線箱填料函配備數(shù)量為

式中：Nc為箱子需配填料函總數(shù)；G1，G2，G3為各規(guī)格填料函；G為備用填料函數(shù)。

在要選用或設(shè)計(jì)接線箱時(shí)，還需注意以下幾個(gè)事項(xiàng)：

1）接線箱的防護(hù)等級(jí)，應(yīng)與被接電纜所在場(chǎng)所的電氣設(shè)備防護(hù)等級(jí)相一致。

2）供屏蔽電纜使用的接線箱，箱體須用金屬材料制成，并應(yīng)可靠地接地。

3）信號(hào)電纜與電力電纜分成2個(gè)單獨(dú)的接線箱，接線端子排盡量分離，避免信號(hào)干擾。

4）接線箱用的接線端子板，其額定電流應(yīng)不小于所接電纜允許的額定電流。

5）用于電力電纜連接的接線端子的電流流通能力需要大于導(dǎo)體的電流流通能力。

6）如對(duì)接電纜為單根或數(shù)量不多，可以選用接線盒進(jìn)行對(duì)接。

7）接線箱內(nèi)應(yīng)配有接線圖，便于后期故障排查和維護(hù)。

3 工程實(shí)例經(jīng)驗(yàn)

某公司的8 800 TEU集裝箱船加高改裝工程就是通過(guò)在上建合適位置插入新的甲板層結(jié)構(gòu)來(lái)達(dá)到抬高上建駕駛層的目的。在考慮施工難度、吊機(jī)能力及修復(fù)成本等各因素后，本次改裝選擇在原上建F甲板下方500 mm的位置作為切割線，從中插入新結(jié)構(gòu)層，見(jiàn)圖 7。按此結(jié)構(gòu)切割線施工將影響到上建內(nèi)主通道電纜及該層甲板各房間處所的相關(guān)電纜，電纜數(shù)量眾多。因此，電纜連接修復(fù)工作需要非常細(xì)致且有序地開展。

圖7 上建結(jié)構(gòu)切割位置示意圖

電纜的切割及連接修復(fù)是一個(gè)非常繁瑣的過(guò)程。施工前，除了需要熟悉原船系統(tǒng)圖及設(shè)備布置圖外，還需要根據(jù)已確定的切割層位置進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)船勘驗(yàn)，根據(jù)圖紙以及自身經(jīng)驗(yàn)來(lái)核查各位置的電纜數(shù)量及路徑走向情況并做好圖文記錄。此外，現(xiàn)場(chǎng)也需要做適當(dāng)標(biāo)識(shí)，便于施工時(shí)查找以及后續(xù)恢復(fù)時(shí)檢查。

經(jīng)過(guò)圖紙檢查及現(xiàn)場(chǎng)核查，了解到E層甲板艙室的電纜多集中于電弄位置，而娛樂(lè)室、休息室、資料室等房間內(nèi)主要為照明、插座等電纜，數(shù)量相對(duì)較少。因此，在多方商討后決定對(duì)電弄區(qū)域電纜通過(guò)接線箱進(jìn)行電纜連接修復(fù)；對(duì)于艙室內(nèi)照明、插座等電纜通過(guò)電纜對(duì)接法進(jìn)行連接修復(fù)；對(duì)于本層內(nèi)長(zhǎng)度較短的分支電纜選擇重新敷設(shè)新電纜的方式進(jìn)行連接修復(fù)，E層甲板艙室布局見(jiàn)圖8。

圖8 E層甲板艙室布局示意圖

在確定電纜連接方案后，則需要盡快準(zhǔn)備修復(fù)所需要的相關(guān)材料。對(duì)于電纜接線箱，可以采用2.2節(jié)中提到的方法進(jìn)行接線箱端子的統(tǒng)計(jì)。為避免信號(hào)干擾的情況發(fā)生，建議對(duì)電力電纜與信號(hào)電纜分別提供單獨(dú)的接線箱。如受空間條件限制，接線箱未能單獨(dú)分開，可以采取在接線箱內(nèi)做隔板分隔或?qū)㈦娏εc信號(hào)的連接端子排單獨(dú)分開等措施。為了后期現(xiàn)場(chǎng)施工方便，端子數(shù)量及箱子填料函的數(shù)量可以留有適當(dāng)余量。

對(duì)于電纜對(duì)接法，所涉及的輔件材料多且規(guī)格雜亂，需要針對(duì)各電纜進(jìn)行拆解，再統(tǒng)計(jì)匯總出需要的各規(guī)格材料和數(shù)量，通過(guò)制作電子表格進(jìn)行管理。

需要注意的是，對(duì)于熱縮套管材料，需要廠家能提供SGS或者UL第三方檢測(cè)報(bào)告[4]，同時(shí)，此類材料如為國(guó)外產(chǎn)品，還需要注意其采購(gòu)周期問(wèn)題，避免影響修理工期。對(duì)于電纜切割會(huì)涉及的系統(tǒng)，需要在切割前與船東一同進(jìn)行功能測(cè)試和檢查，并將情況做好記錄，以規(guī)避潛在的風(fēng)險(xiǎn)。

電纜連接修復(fù)后，在電纜與兩端設(shè)備未連接的情況下對(duì)各電纜進(jìn)行絕緣檢測(cè)，包括電纜蕊線與蕊線間以及蕊線與地之間的絕緣檢測(cè)，所測(cè)出的絕緣值需要大于10 M?。對(duì)于電力電纜還需注意其溫升等級(jí)變化，不能有過(guò)熱情況[5]。而用電纜連接箱法對(duì)接的電纜，除需要檢查端子連接牢固性外還需要注意在各電纜端處做好標(biāo)牌，接線箱內(nèi)電纜的屏蔽線、接地線需要連接到位，最后在接線箱內(nèi)附上完工版的接線圖，以供檢查。

4 結(jié)論

應(yīng)用于船舶維修和改裝工程中的電纜連接及修復(fù)方法眾多，各方法都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。根據(jù)各工程特點(diǎn)合理選擇一種或多種電纜連接和修復(fù)方法，可以起到降低工程成本及縮短工程周期的作用。希望通過(guò)本文中電纜連接修復(fù)方法的介紹和實(shí)船案例的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，能夠?yàn)橥刑峁┮恍﹨⒖肌?/p>