劉思 袁家銀 寧會(huì)朋 熊慶 白保衛(wèi)(海洋石油工程(青島)有限公司，山東 青島 266520)

0 引言

FPSO全稱浮式生產(chǎn)儲(chǔ)卸油裝置，是集生產(chǎn)、儲(chǔ)油、卸油為一體的海上浮式平臺(tái)，其主體結(jié)構(gòu)大致分為上模和船體兩部分。上模是油氣處理功能的核心，采用高度集成模塊化的結(jié)構(gòu)、管線、電力設(shè)計(jì)，空間布局緊湊，其電力系統(tǒng)是維持各功能模塊穩(wěn)定運(yùn)行的可靠保證。

FPSO電力系統(tǒng)同樣區(qū)分高中低壓等級(jí)，中高壓電纜主要集中在最后的集成階段施工，因中高壓電纜普遍較粗，彎曲半徑大，本身中高壓電纜終端施工步驟多、難度大、技術(shù)含量高，而且有嚴(yán)格的絕緣、防水、密封性和機(jī)械強(qiáng)度的要求，在集成階段施工總會(huì)遇到各種各樣的難題需要解決。

1 FPSO中高壓電纜終端

電纜終端根據(jù)需要安裝到電纜的首尾兩端，用以完成與其他各類負(fù)荷設(shè)備、盤(pán)柜的動(dòng)力連接，一般分戶外終端(含傘裙)、戶內(nèi)終端、肘形終端等。電纜終端通過(guò)對(duì)電纜頭的層層包裹，實(shí)現(xiàn)絕緣、屏蔽、防水、應(yīng)力控制等功能，具有良好的機(jī)械和電氣性能，可長(zhǎng)期應(yīng)用于各類惡劣工況條件。和電力系統(tǒng)類似，電纜終端也區(qū)分不同的電壓等級(jí)，不同等級(jí)的終端材料也不相同。電纜終端材料表面光滑碰撞，能實(shí)現(xiàn)對(duì)周圍電場(chǎng)分布和電場(chǎng)強(qiáng)度的控制，使電纜末端的電場(chǎng)分布盡可能均勻，提高運(yùn)行可靠性。電纜終端材料廣泛應(yīng)用于船舶、石油石化、電力、冶金等工業(yè)領(lǐng)域。常用的主要有熱縮電纜終端和冷縮電纜終端材料。

1.1 熱縮電纜終端

熱縮電纜終端制作需要專業(yè)的加熱工具對(duì)部件加熱收縮，為保證部件均勻受熱收縮，加熱前最好保持電纜立放。加熱收縮操作是熱縮電纜終端制作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在嚴(yán)禁動(dòng)火區(qū)域施工受限，容易產(chǎn)出不安全因素。

1.2 冷縮電纜終端

冷縮電纜終端使用擴(kuò)張支撐原理，取出支撐物就能自動(dòng)收縮復(fù)位，制作過(guò)程中不需加熱，安全可靠，使用方便，施工不受限制。冷縮終端采用彈性橡膠材料，內(nèi)部襯以塑料螺旋支撐物保持?jǐn)U張狀態(tài)。因冷縮電纜終端長(zhǎng)期處于高張力狀態(tài)，因此使用前必須保證冷縮部件不應(yīng)有明顯的永久變形或彈性應(yīng)力松弛情況，否則冷縮終端安裝后無(wú)法保證有足夠的彈性壓緊力，影響機(jī)械強(qiáng)度和電氣性能。

考慮到冷縮終端相比熱縮終端有無(wú)可替代的優(yōu)點(diǎn)，本FPSO項(xiàng)目中高壓電纜均采用冷縮終端材料。

2 FPSO中高壓電纜冷縮終端施工問(wèn)題

2.1 冷縮終端施工步驟

冷縮終端施工關(guān)鍵步驟如下：

(1)施工前準(zhǔn)備，檢查電纜是否受潮進(jìn)水，如受潮必須進(jìn)行干燥處理；

(2)電纜外護(hù)套層及鎧裝層的開(kāi)剝，安裝鎧裝接地線及屏蔽接地線；

(3)安裝分叉手套及冷縮直管段；

(4)線芯處理：金屬屏蔽層、半導(dǎo)電層及絕緣層開(kāi)剝、繞包半導(dǎo)電膠帶、壓接線端子；

(5)主絕緣表面打磨及清潔處理；

(6)安裝冷縮終端及密封套管；

2.2 冷縮終端施工問(wèn)題研究

現(xiàn)場(chǎng)冷縮終端制作需要嚴(yán)格根據(jù)上述施工流程，逐步完成，中間任何環(huán)節(jié)細(xì)節(jié)處理不好，都可能導(dǎo)致耐壓試驗(yàn)不通過(guò)、絕緣擊穿等嚴(yán)重的質(zhì)量問(wèn)題。在某FPSO項(xiàng)目，現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中遇到的典型問(wèn)題及采取措施如下：

2.2.1 絕緣干燥處理不到位的問(wèn)題

在潮濕和惡劣的工況條件下，施工前的電纜頭、冷縮材料、施工后的電纜終端未提前做好干燥處理和提供必要的防護(hù)，導(dǎo)致絕緣問(wèn)題多發(fā)。

采取措施：按照工藝要求，保持工作環(huán)境的干燥，潮濕雨天或濕度超過(guò)75%的工作環(huán)境禁止作業(yè)；保持電纜頭、冷縮材料的干燥。

2.2.2 電纜內(nèi)、外護(hù)套及鎧裝層開(kāi)剝尺寸不合理問(wèn)題

因施工人員未能有效執(zhí)行施工規(guī)范和技術(shù)要求，無(wú)法保證外護(hù)套及鎧裝層開(kāi)剝尺寸，導(dǎo)致后續(xù)終端材料安裝后，存在空隙影響絕緣。

采取措施：嚴(yán)格按各型號(hào)冷縮終端尺寸開(kāi)剝電纜，一般開(kāi)剝尺寸1300mm；切割金屬鎧裝層時(shí)，切割深度約為鎧裝厚度的2/3，嚴(yán)禁割穿鎧裝，以免破壞內(nèi)護(hù)套絕緣；刀口沿電纜襯墊填充物的位置劃開(kāi)，不得損傷銅屏蔽層及其他內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以免破壞絕緣。

2.2.3 安裝鎧裝接地及屏蔽接地線時(shí)絕緣處理不到位問(wèn)題

采取措施：鎧裝局部務(wù)必打磨光滑無(wú)毛刺，以防止刮傷三叉終端，影響絕緣；絕緣膠帶完全包覆住恒力彈簧。

2.2.4 銅屏蔽層開(kāi)剝時(shí)絕緣處理不到位問(wèn)題

采取措施：銅屏蔽斷口要均勻整齊，不得有尖角及快口，更不允許讓銅帶尖角刺進(jìn)入外半導(dǎo)電層，否則絕緣無(wú)法保證。

2.2.5 線芯主絕緣表面打磨及清潔處理不到位問(wèn)題

根據(jù)扭轉(zhuǎn)沖擊工作原理對(duì)工具結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，工具詳細(xì)結(jié)構(gòu)組成如圖4所示。扭轉(zhuǎn)沖擊工具主要包括：外殼接頭、傳動(dòng)短節(jié)、液動(dòng)錘、錘外殼、啟動(dòng)器、分流器及噴嘴等部件組成。其中，核心運(yùn)動(dòng)部件為啟動(dòng)器和液動(dòng)錘，可以在工具內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)，液動(dòng)錘雙向擺動(dòng)并撞擊到工具內(nèi)壁面，產(chǎn)生高頻扭轉(zhuǎn)沖擊。

采取措施：對(duì)電纜主絕緣表面進(jìn)行打磨，先使用120#砂紙作粗打磨，再用240#砂紙作精細(xì)打磨，打磨處理后，電纜主絕緣表面不能留有刀痕或半導(dǎo)電顆粒；電纜主絕緣表面清潔處理應(yīng)使用所配的專用清潔片，從絕緣部分向半導(dǎo)電層方向擦清，不得來(lái)回擦拭，不得重復(fù)使用，擦過(guò)半導(dǎo)電屏蔽層及導(dǎo)體的清潔片絕對(duì)不能擦洗主絕緣。在進(jìn)行下一步驟前，主絕緣表面必須保持干燥，如有必要，用干凈的不起毛布進(jìn)行擦拭。

2.2.6 冷縮套管安裝前絕緣處理遺漏問(wèn)題

該問(wèn)題主要在某FPSO項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)集中多發(fā)，現(xiàn)場(chǎng)施工容易遺漏，屬于重點(diǎn)關(guān)注項(xiàng)。

采取措施：用絕緣防水膠帶需填平接線端子與電纜主絕緣之間的空隙冷縮終端施工完成效果如圖1所示。

圖1 冷縮終端完成效果圖

2.3 電纜終端制作防范措施

由于實(shí)際建設(shè)過(guò)程中，技術(shù)人員難免會(huì)出現(xiàn)一定的操作偏差。就需要在新電纜終端施工的過(guò)程中，由業(yè)主機(jī)構(gòu)委派專業(yè)的監(jiān)督管理人員進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，檢測(cè)內(nèi)容應(yīng)當(dāng)包含以下以下幾個(gè)方面：

(1)實(shí)際進(jìn)行產(chǎn)品制作時(shí)，要充分掌握工藝任務(wù)書(shū)，認(rèn)真核查電纜終端的附件材料，在制造階段要把控好相關(guān)技術(shù)指標(biāo)，尺寸如圖2。

圖2 相關(guān)技術(shù)指標(biāo)

(2)在進(jìn)行電纜剝切的過(guò)程中，要管控好尺寸數(shù)據(jù)，保證剝切操作不會(huì)損害內(nèi)部組成。

(3)對(duì)銅屏蔽層進(jìn)行剝切處理時(shí)，需要借助扎帶，保證剝切位置平滑，不出現(xiàn)毛刺等問(wèn)題。當(dāng)絕緣層剝切完成后，應(yīng)當(dāng)通過(guò)細(xì)砂紙進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，去除存在的雜質(zhì)和切割痕跡。

(4)對(duì)于外半導(dǎo)體層來(lái)說(shuō)，剝切處理后要保證平整性，且在斷口位置進(jìn)行倒角處理。不僅如此，和銅屏蔽層連接的部分要利用半導(dǎo)體帶進(jìn)行纏接，防止在連接位置出現(xiàn)空隙，消除局部放電隱患。實(shí)際操作過(guò)程中，可以選用硅脂處理連接位置存在的間隙，消除電暈現(xiàn)象。

(5)按照實(shí)際制造中積累的經(jīng)驗(yàn)不難發(fā)現(xiàn)，對(duì)冷縮終端等設(shè)備進(jìn)行固定前需要利用絕緣自粘帶進(jìn)行預(yù)處理，保證塑料條在抽取過(guò)程中不會(huì)損傷電纜結(jié)構(gòu)。

(6)電纜附件的參數(shù)大小和尚未裝設(shè)的電纜結(jié)構(gòu)要滿足圖6中的具體要求，尤其是應(yīng)力管和絕緣層的重合長(zhǎng)度需要大于10mm，避免在收縮過(guò)程中出現(xiàn)相互分離等問(wèn)題，保證發(fā)揮出電應(yīng)力分散的效用。

3 電纜終端巡查檢測(cè)

針對(duì)某FPSO項(xiàng)目來(lái)說(shuō)，特別是剛搭建完成的10kV變壓器中電纜冷縮終端需要嚴(yán)格落實(shí)巡查任務(wù)。通過(guò)實(shí)際檢測(cè)可以看出，1#和3#電纜的終端屏蔽層端口位置已經(jīng)發(fā)生了發(fā)電問(wèn)題。因?yàn)樵擁?xiàng)目中的電纜終端均是同一技術(shù)人員負(fù)責(zé)，所以要對(duì)整批電纜終端進(jìn)行調(diào)換，杜絕可能存在的安全風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)在測(cè)定廠區(qū)內(nèi)部其他位置的電纜終端時(shí)，不僅要落實(shí)好交流試驗(yàn)，還需要增設(shè)放電檢測(cè)，更好的檢測(cè)出由于制造偏差導(dǎo)致的微小空隙以及后期運(yùn)行時(shí)可能存在的隱患問(wèn)題。對(duì)電纜終端設(shè)備進(jìn)行全方位的檢測(cè)，消除存在的缺陷異常，保證設(shè)備可以安全穩(wěn)定的發(fā)揮作用。

4 結(jié)語(yǔ)

中高壓電纜冷縮終端施工本身技術(shù)難度大、施工要求高、施工步驟多且環(huán)環(huán)相扣，對(duì)施工人員的技能水平要求極高，針對(duì)這項(xiàng)復(fù)雜的作業(yè)要求，只有通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化施工工藝，量化指標(biāo)、明確流程，同時(shí)增強(qiáng)施工人員的責(zé)任心，嚴(yán)肅認(rèn)真處理細(xì)節(jié)，才能保證施工的一次合格率和穩(wěn)定性要求。