摘要:模块钻机上通常采用变频电机驱动,包括泥浆泵、绞车等钻井设备驱动采用变频驱动,因此会采用大量的变频电缆。模块钻机上的变频电缆一般采用三芯或单芯两种规格变频电缆。变频电缆在整个模块钻机运行过程中非常重要,其终端处理又是整个电缆施工中关键工作,其处理工艺的好坏直接影响整个电缆的施工质量甚至于会影响整个模块钻机运转,其中单芯变频电缆处理工艺比三芯电缆更为复杂,本文着重对模块钻机单芯变频电缆的终端处理工艺满足要求的情况下节省成本的研究。
关键词:模块钻机;变频;电缆;终端处理;
1 概述
目前,海上模块钻机,使用大量的变频电缆,以7000米钻机为例变频电缆如果使用三芯电缆,采用量约一千五百米,根据采用变频电机配置的不同会有约22~36颗电缆,共约44~72个左右的电缆终端处理量。如果采用单芯电缆数量约两千五百米,约60颗单芯电缆,共约120个电缆终端处理量。单芯电缆终端处理工艺更为复杂数量更多。而且变频电缆连接的设备是模块钻机上的关键设备,因此变频电缆的终端处理工艺也是平台电缆施工中的关键工作,处理不好会导致电缆漏电、发热、甚至击穿。在模块钻机上部分变频电缆的终端接线箱布置在一类二区的防爆区域内,因此电缆终端处理工艺的好坏直接会影响整个模块钻机的质量甚至安全。
本文会分析海上模块钻机上的单芯变频电缆的传统处理工艺(冷缩终端),以及提出利用其它材料(热缩终端)代替高成本材料的处理工艺,分析其中的优劣。同时分析电缆起始端和设备端由于接线位置的不同造成不同的处理方法。
2 电缆介绍
模块钻机上采用的单芯变频电缆规格为额定电压1.8/3kV乙丙绝缘低烟无卤交联聚烯烃内护套镀锡铜丝编织铠装低烟无卤交联聚烯烃外护套船用电力电缆,SC型电缆。电压等级为1.8/3kV电缆在常规电缆中并不多见,主要用于模块钻机上的变频驱动电机。其电缆结构为由内向外依次为:导体;导体屏蔽;绝缘;绝缘屏蔽;金属屏蔽;内护套;铠装层;外护套。每层结构的材料要求依次为,导体:镀锡圆铜丝,第5类导体;导体屏蔽:半导电层;绝缘:乙丙橡胶;绝缘屏蔽:半导电层;金属屏蔽:镀锡铜丝+纤维丝混编;内护套:低烟无卤交联聚烯烃;铠装层:镀锡铜丝编织;外护套:低烟无卤交联聚烯烃。
上面提到的钻机模块上采用的此种电缆比其他电缆要多出3层屏蔽,尤其是外半导电层对绝缘层的依附力增强,造成剥切困难。如果处理不好,造成绝缘划痕,和半导体层遗留很容易击穿电缆。模块钻机采用的单芯变频电缆导体截面积通常有两种型式185mm2和300 mm2。
在模块钻机上由于空间限制,变频电缆终端的处理工艺一般有两种方式:一采用冷缩终端处理工艺,主要用于配电盘端变频电缆接线;二是采用填料函进线,内绝缘采用冷缩直管处理工艺,主要用于变频电机接线箱一侧电缆接线。
3 冷缩终端处理工艺
采用冷缩终端处理工艺根据上面提到模块钻机采用的单芯变频电缆电压等级为1.8/3kV,在模块钻机上变频电缆通常采用15kV冷缩终端。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆15kV冷缩终端的安装方法可以参考终端厂家的说明书。常用的冷缩终端配套有:耐压冷缩手套一只、冷缩直管(每相一根,每根310mm)、户内快速冷缩终端头3只、接地编织线1根(每根1m)、乙丙橡胶防水胶带一卷、PVC胶带三卷(红/黄/绿各一卷)、半导电橡胶带一卷、自融性硅橡胶带一卷、接地弹簧1只、接地编织线1根(每根1m)等。一般变频电缆的终端处理材料采用冷缩终端。变频电缆两端进入设备时都要进行冷缩终端处理(包括设备进线为填料函进线)。
变频电缆在进入分配电盘和控制盘时通常可以完全按照冷缩终端随带的说明书进行安装。但是变频电缆在进入模块钻机上设备端填料函进线时,如果需要铠装层卡入填料函中,则此部分无法采用冷缩终端,但是其余部分仍可采用冷缩终端工艺。通常采用的方法是在铠装层剥离处到电缆终端的部分采用冷缩终端进行处理。正常情况下采用厂家推荐的处理方法。则不需要另外由于冷缩终端处理中要求导体截面积185mm2和300 mm2的电缆外护套铠装层剥离长度至少685mm,其中不包括接线端子孔深。在模块钻机中变频电机接线箱内部空间有限,同时模块钻机上应用的变频电缆耐压等级为1.8/3kV,远低于15kV,因此根据厂家建议,在剥离长度上要减少到300mm左右即可(根据接线箱空间进行调整)。同时由于接线箱内部空间狭小,填料函与冷缩终端的匹配度增加了施工难度,需要多人配合完成。
4 热缩终端处理工艺
热缩工艺的使用主要源于模块钻机变频电缆使用的特殊性,虽然模块钻机中采用的电缆耐压等级为1.8/3kV,但常规钻机配置时变频电机额定电压一般为690V,部分钻机或修井机会采用额定电压为600V的变频电机,在电压等级上属于低压。因此保证了热缩终端使用的安全性。采用热缩终端处理的方法是用同样耐压等级的热缩终端来代替冷缩终端,同时采用热缩直管代替冷缩直管。
热缩终端施工工艺简单,工人技术和数量上需求度不高;热缩终端和填料函有更好的契合度;如果接线箱内部冷缩终端和热缩终端都需要根据需求长度进行裁剪,热缩终端裁剪方法更为简单;热缩终端在价格上更有优势,采用热缩终端比采用冷缩终端节省成本。冷缩终端通常为成套采办,价格较贵。采用热缩终端,终端材料、砂纸和酒精等材料可分开采办,价格便宜,利用率高。热缩终端的牢固度要远高于冷缩终端,热缩终端内部采用挂胶,加强了其稳定性。
以常规模块钻机为例,一个单芯变频电缆终端如果采用冷缩终端处理,需求人员3人,2.8个小时可以完成;一套冷缩终端的成本约为2392元。如果采用热缩终端处理人员需求可以减少一人,工时可以缩短到2.2个小时,材料成本缩减为586一套。由此可以算出采用热缩工艺可以减少人员33%,工时21%,材料成本75%。按照上面提到的常规钻机120个终端处理量的话,节省成本还是非常可观的。
5 结论
1.对模块钻机单芯变频电缆终端处理工艺进行了介绍。
2.冷缩终端在模块钻机中应用不匹配度较高。
3.热缩终端处理工艺安装方便。
4.热缩终端处理工艺节省成本,可以在模块钻机上进行推广应用。
参考文献:
[1]变频钻机VFD连接电缆选型研究《电气传动》2015,45(1)
论文作者:王志军
论文发表刊物:《电力设备》2018年第6期
论文发表时间:2018/7/2
标签:终端论文; 电缆论文; 钻机论文; 模块论文; 工艺论文; 护套论文; 接线论文; 《电力设备》2018年第6期论文;