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带状电缆使用数量较少,但便于电缆收放卷绕,有的以钢丝绳为主,见图1-1(c)。
4) 铠装电缆
铠装电缆是指镀锌双钢丝铠装电缆,钢丝外挤包护套,其材料可用高密度聚乙烯、聚氨酯、低烟无卤聚烯烃等,这类产品常标有电缆允许承载吨位值。电缆内部结构按用途而定,现代铠装电缆已经过很大的改革,具有很多综合功能,其中也包括光纤,见图1-1(d)。
5) 承重电缆
承重电缆是指芳纶加强件承担负重的电缆,有芳纶复合棒、芳纶纤维绳挤包护套和芳纶纤维编织三种类型,比铠装电缆有更多的优点,目前还是价格较贵。碳纤维的应用,今后也有可能,见图1-1(e)。
6) 综合光缆
光缆应用,将会引起更大的改革,虽有单纯的光缆,实际上多数产品结构,仍属于光-电综合缆,其中包括数据传输线组或同轴对,大多数光-电综合缆,用芳纶复合棒或芳纶纤维绳挤包护套或芳纶纤维编织加强,外护套大多挤包聚氨酯,是前沿品种之一,见图1-1(f)。
7) 管道检测用电缆,具有综合结构,包括同轴对,多个双绞线组,部分需有缠绕铝和聚酯复合带构成单元屏蔽,有的需要镀锡铜线编织总屏蔽,这部分电缆根据它的负重条件,设置芳纶加强构件或玻璃丝加强构件或芳纶纤维编织加强,电缆护套材料,应根据周围环境而定,有高密度聚乙烯、热塑弹性体、无卤阻燃聚烯烃、交联聚乙烯、阻燃聚氨酯等,见图1-1(g)。
8) 电视电缆
电视电缆用于监测场合,通常包含多个同轴对,还包含控制芯、通信线对和仪表芯,必要时需由铜线编织构成总屏蔽,有需要时由芳纶纤维编织构成加强层,见图1-1(i)和(j)。
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图1-1 石油平台部分常用电缆示意图
2. 水下探测用电缆
1) 移动运行车(ROV)脐带缆和中性电缆
随着水下作业深度越来越深,作业精度提高,移动运行车(ROV)已广泛应用。现代的ROV,采用了更高清晰度的摄像和声纳,大容量、高带宽、低损耗的光纤传输成为主流,2--6根光纤加多根电源加少量铜导体信号线,成为ROV缆的内部标准配置,中层采用高密度聚亚胺脂(PUR),可在水下6000 m工作,脐带缆外层采用多层不锈钢丝铠装承重,TMS与ROV之间的中性缆,内层由芳纶纤维承重,外层采用耐压发泡材料,以保证光-电缆与海水的比重基本相同。 2) 声纳电缆
随着声学、数字、测控技术的高速发展,过去常用的多芯铠装拖曳电缆,已经不能满足声纳系统的要求,一系列完整的新型声纳电缆已经问世,如铠装同轴电缆,应用于侧扫声纳、鱼群探测声纳、吊放声纳等;光电拖曳缆,应用于现代先进的合成孔径声纳及主被动声纳阵列系统中;双绞线电缆用于舷侧声纳系统中,内部导线由4根屏蔽电源线和3个4线组组成。
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3) 光电拖曳电缆
随着探索深度增加,水下拖曳设备体积和重量的不断增加和数据容量的不断增大,拖曳缆的设计要求也越来越高。根据目前市场的要求,安全工作载荷和破断力以及缆的外径可按要求选择定制,光-电拖曳电缆具有良好的拖曳特性。经典的拖曳缆设计,有三根光纤和三根电源芯,外层由三层铠装钢丝组成,外径仅为17.30mm,工作拉力却可达6吨。 4) 海洋地球物理和地震电缆
高性能的海洋地震炮缆,内部包含各种不同孔径的高压气孔,耐压力等级分3000psi、2000psi以及更小,结构中包括
44~122 芯的双绞或四绞数据线,以控制气枪的开合,双钢丝铠装承重的破断拉力可达60吨,最外为PUR外护套,起防水及保护作用。
海底地震仪(OBS)脐带缆,内部有电源线、信号线、单模或多模光纤,外层可为双层/三层不锈钢钢丝铠装,也可用芳纶纤维加固件铠装,拉断力可达77吨。 5) 同轴电缆
科学考察船以及CTD调查、吊放声纳等,长距离的铠装同轴缆是最常使用的,特性阻抗一般为50Ω或75Ω,通过信号搭载方式,中心导体可为水下设备供电及双向传输信号;由两层或三层钢丝铠装,或芳纶纤维加固件承重;不采用编织铜线屏蔽,改用缠绕的编织屏蔽带,以预防吊放物体过重,造成缆在通过滑轮时横向压力过大,使屏蔽层受挤压断裂,造成特性阻抗及抗电磁干扰等电气性能下降。
图1-2 水下探测用电缆示意图
6) 最新深海移动运行车(ROV)用光-电缆和柔软光缆
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图1-3 最新深海移动运行车(ROV)用光-电缆和柔软光缆
1.3 海洋工程用电缆技术性能 1.3.1 NEK606标准电缆性能指标
挪威NEK 606作为海洋工程用电缆的权威标准,其对电缆的技术性能指标要求除了需IEC60092—359对热固性无卤材料SHF2的规定外,还重点强调了低烟、无卤、阻燃/防火、耐油和耐泥浆。 1. 低烟、无卤性能
由于海洋工程的环保要求,同时为避免火灾中毒性气体带来的“二次灾害”,NEK606要求海洋工程用电缆必须低烟无卤,满足国际电工委员会(IEC)相关标准的规定。具体的性能指标见表1-l。
表1-1 NEK606电缆低烟、无卤技术指标
项目 烟中透光率(IEC61034) 氟含量(IEC 60684-2) 卤酸气体含量(IEC60754-1) 酸气含量(IEC60754-2) Ph值 电导率 μS/mm 单位 % % % 技术指标 ≥60 ≤0.1 ≤0.5 ≥4.3 ≤10
2. 耐油
耐油性能是海洋工程用电缆最基本的技术要求,NEK606标准要求其必须满足IEC 60092—359对热固性无卤材料SHF2浸热油IRM 902后的指标,见表1-2。
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