歡迎光臨南京遠洋運輸股份有限公司官網(wǎng)!
搜索 企業(yè)郵箱 公司OA 請選擇語言版本: En
求新 務(wù)實 立信 望遠
知識庫
當(dāng)前位置:首頁 > 學(xué)習(xí)園地 > 知識庫 > 經(jīng)驗交流 > 瀏覽文章

經(jīng)驗交流

船舶電纜局部過熱原因分析及防范措施
時間:2009年06月10日   作者:佚名  點擊次數(shù): 【字體:

內(nèi)容提要:從電纜溫升理論計算和電纜散熱環(huán)境的角度,分析船舶部分艙室電纜局部過熱現(xiàn)象,指出的原因,提出糾正措施。

關(guān)鍵詞:艦船 電纜 過熱原因分析 糾正措施

一般情況下,電纜導(dǎo)體外都有護套(內(nèi)襯墊和隔熱層)、鎧裝等數(shù)層,敷設(shè)在托架上,處于溫度一定的外界媒質(zhì)中。

電纜內(nèi)部,工作時因漏電引起的損耗,包括電纜導(dǎo)體引起的導(dǎo)體損耗、電纜絕緣介質(zhì)層引起的介質(zhì)損耗、護套損耗及鎧裝損耗等都導(dǎo)致電纜發(fā)熱升溫。

通過托架敷設(shè)在電纜通道的電纜,表面溫度高于周圍媒質(zhì)時,以對流和輻射方式與通道的空氣交換熱量,同時以傳導(dǎo)方式與電纜托架交換熱量。

若電纜內(nèi)部的熱量不能有效地傳遞給周圍媒質(zhì),致使一段或幾段電纜表皮最高溫度長期超過70,就是電纜局部過熱。尤其是老舊船舶,電纜本身也因老化而絕緣降低,艙室隔熱層和電纜穿過結(jié)構(gòu)開口處的橡皮套老化、剝落,電纜更容易過熱。

局部過熱可能引發(fā)斷電甚至火警,威脅船舶安全。

1故障現(xiàn)象

某船,高溫海區(qū)航行時,機電系統(tǒng)各設(shè)備工作正常,各電纜實際工作電流為恒定直流5OA,部分艙室電纜局部過熱。用紅外熱像儀測量,艏部儲藏艙內(nèi)的電纜表皮溫度達85,艉部空調(diào)器艙內(nèi)的電纜表皮溫度達88。

局部過熱的電纜型號為JEPJ85/SC的艦船用單芯鎧裝電纜,芯線(導(dǎo)體)規(guī)格1×8,長期工作允許溫度85,考慮電纜絕緣層、護套和鎧裝等溫度降,環(huán)境溫度45時允許連續(xù)工作電流59A電纜表皮的長期最高允許溫度不超過70。

2過熱原因分析

2.1電纜溫升計算

引起電纜工作時發(fā)熱的有導(dǎo)體損耗、介質(zhì)損耗、護套損耗和鎧裝損耗。如果知道各種損耗和各部分的熱阻,便可以利用電纜等效熱路計算各部分的溫升。

規(guī)格1×8JEPJ80/SC型電纜,是單芯鎧裝電纜,    其等效熱路圖如圖1所示。

圖中:

Wc、WdWsWα分別是電纜每厘米長度每相的導(dǎo)體損耗、介質(zhì)損耗、護套損耗和鎧裝損耗,單位W/cm;

TlT2、T3T4,分別是每厘米長度電纜的導(dǎo)體熱阻、護套熱阻、鎧裝熱阻和外部熱阻,單位·cm/W。

船舶電纜局部過熱原因分析及防范措施

設(shè)電纜表面溫度θs,環(huán)境溫度θα,則敷設(shè)在空氣中的單芯電纜的表面溫度與環(huán)境溫度的溫差Δθs:

Δθs=θs-θα

據(jù)熱歐姆定律,:

Δθs=WC+Wd+WS+Wα×T4 1

鑒于工作電流為直流,泄漏電流極小,介質(zhì)損耗Wd、護套損耗WS和鎧裝損耗Wα,可以忽略不計,電纜中的損耗可等效看作只有導(dǎo)體直流電阻引起的導(dǎo)體損耗WC;再考慮艦船上電纜成束敷設(shè),增加溫度修正系數(shù)K,(1)演化為:

Δθs=K×WC×T4 2

電纜的導(dǎo)體損耗WC:

WC=I2R20[1+α20S-20)](1+YS+Yp)T4

式中,趨表效應(yīng)因數(shù)YS和臨近效應(yīng)因數(shù)Yp都是電流頻率的函數(shù),直流可忽略不計,

WC=I2R20[1+α20S-20)]T4 3

R20,20導(dǎo)體的直流電阻,由電線電纜手冊查得是2.3×10-5Ω/cm;

α20,20導(dǎo)體電阻的溫度系數(shù),由電線電纜手冊查    得是3.93×10-31/;

De電纜外徑,該船是1.4cm;

h,電纜表面散熱系數(shù),由電線電纜手冊查得是4.2×10-4W/(cm2·5/4);則

船舶電纜局部過熱原因分析及防范措施

假定環(huán)境溫度45,工作電流直流5OA,代人式(3),

WC=I2R20[1+α20θS-20]T4=502

KWC代人式(2),則允許的電纜表面的溫升ΔθS=K×WC×T4=1.2×502×0.007=21.4

而電纜表面溫度

θSα+ΔθS=45+21.4=66.4

由此得知,對于該型電纜,長期恒定電流5OA顯然太大:

·電纜環(huán)境溫度小于45,電纜雖然不會過熱,但表皮溫度接近允許值70,余量顯然太小。

·若環(huán)境溫度高于45,或通風(fēng)不暢,電纜表皮溫度易超過70而局部過熱。

2.2電纜散熱環(huán)境

電纜通過電纜托架敷設(shè)在電纜通道,且其表面溫度高于周圍媒質(zhì)時,電纜以對流和輻射方式與通道的空氣交換熱量,同時以傳導(dǎo)方式與電纜托架交換熱量。所以:

·環(huán)境溫度越高,電纜溫度也越高;

·外部熱阻越大,電纜向周圍媒質(zhì)散熱就越困難,電纜的溫升就越高

隔熱層未敷設(shè)或者敷設(shè)不完全(例如電纜穿過橫梁處、電纜布設(shè)兩舷靠近甲板和外板處等),導(dǎo)致電纜容易過熱:

·外界熱源進入,電纜所處環(huán)境溫度整體升高;

·電纜局部接觸甲板、外板、橫梁等外界熱源,散熱條件差。

(1)環(huán)境溫度

該船電纜發(fā)熱現(xiàn)場,都是露天甲板下受環(huán)境溫度影響明顯的艙室。某日環(huán)境溫度測試,電纜不通電情況下,室外最高氣溫35,甲板表面溫度72:

·部儲藏艙中心空氣溫度34,舷邊電纜局部空氣溫度最高47,電纜表皮溫度最高48;

·部空調(diào)器艙中心空氣溫度32,舷邊電纜局部空氣溫度最高45,電纜表皮溫度最高46

也就是說,這兩個艙室都存在電纜使用環(huán)境溫度超過電纜設(shè)計溫度(45)的部位,電纜長時間工作(發(fā)熱)就可能局部過熱。

此外,該船電纜發(fā)熱現(xiàn)場的隔熱層,都敷設(shè)不完整(因施工困難)

(2)散熱條件

從現(xiàn)場看,電纜過熱部位,通風(fēng)條件都不好,散熱不良。

3糾正措施

從以上分析得知,電纜局部過熱的主要原因,:

·電流占空比(即電纜的通電電流/電纜可載流量)過大;

·隔熱層漏敷將外界熱源引向電纜;以及

·通風(fēng)不良

基于上述分析,消除電纜局部過熱的措施,:

·隔熱層不完整處,重新敷設(shè);

·保證電纜與隔熱層之間的適當(dāng)空間,以利于電纜散熱;

·改善電纜的散熱條件,盡可能加強通風(fēng),加快電纜散熱;

·盡可能降低電纜的工作電流,減少電纜損耗。

按上述思路,該船采取的措施,:

·減少系統(tǒng)損耗(即熱量的產(chǎn)生),滿足系統(tǒng)要求的情況下,工作電流(恒定直流)50A降為4OA

·拆除電纜過熱部位的托架隔熱層不完整處重新敷設(shè),并保證電纜與隔熱層之間至少有2Omm的間距,然后裝上電纜托架;

·電纜穿過結(jié)構(gòu)的開口處,包敷橡皮套以隔熱;

·過熱嚴重且條件允許的部位,加裝通風(fēng)頭,加快散熱。

采取上述措施后最終解決了電纜局部過熱問題。6月中旬天氣炎熱時進行溫度試驗,結(jié)果顯示,所有的測量點,電纜表皮溫度都低于60;原來過熱處的溫度普遍下降約15,有的甚至下降到30

4防范措施

電纜局部過熱,客觀原因是環(huán)境條件惡劣,主觀原因是對自然規(guī)律認識不足。

防止類似問題再次發(fā)生:

(1)重視應(yīng)用環(huán)境的研究,充分認識環(huán)境條件。

(2)設(shè)計

·充分考慮環(huán)境因素,適當(dāng)選擇電纜電流占空比;

·適當(dāng)加厚環(huán)境惡劣艙室的隔熱層;或

·加裝通風(fēng)裝置。

(3)施工

·確保隔熱層敷設(shè)完整;

·合理選用電纜敷設(shè)工藝,確保電纜與隔熱層之間有至少20mm的間距。

(4)船舶運行

·維護隔熱層,保持其完整有效;

·保持通風(fēng)裝置有效;和

·監(jiān)控電纜溫度和有關(guān)艙室溫度,及時發(fā)現(xiàn)和處理異常,等。

參考文獻

1電線電纜手冊.機械工業(yè)出版社,1978

作者:何佳 王謹  來源:航海技術(shù)

關(guān)于我們

南京遠洋運輸股份有限公司是一個專門經(jīng)營干散貨船舶運輸?shù)膶I(yè)船東公司,成立于1988年,原名南京遠洋運輸公 司,1994年進 行了股份制改 造,更為現(xiàn)名。

業(yè)務(wù)領(lǐng)域

南京遠洋擁有船舶資產(chǎn),是以經(jīng)營遠洋貨物運輸為主、又集國際船舶管理、國際船舶代理、海員勞務(wù)輸出、船舶物 料供應(yīng)和投資 咨詢服務(wù)為一體的綜合性遠洋運輸企業(yè)。

加入我們

我們堅信:人才是發(fā)展之本!
我們依據(jù)各崗位職責(zé)的不同,參考當(dāng)前市場實際,為廣大員工提供富有競爭力的薪資福利。

聯(lián)系我們

公司地址:南京市江東中路311號中泰國際廣場05幢18 樓 郵政編碼:210019
電話:025-58802148 87792001
傳真:025-58802147
微信公眾號

微信掃一掃關(guān)注我們