Máng cáp hàng hải: Chống nước, sử dụng ống dẫn & ứng dụng

Máng cáp hàng hải là hệ thống hỗ trợ được xây dựng có mục đích được thiết kế để định tuyến và bảo vệ cáp điện trong môi trường biển khắc nghiệt, ăn mòn và ẩm ướt - bao gồm các giàn khoan ngoài khơi, nhà máy đóng tàu, tàu thuyền và các cơ sở công nghiệp ven biển. Nếu bạn đang quyết định chọn một hệ thống cáp để sử dụng hàng hải thì câu trả lời ngắn gọn là: có, cáp khay có thể chống thấm nước (khi được đánh giá phù hợp), có, nó có thể chạy trong ống dẫn và cáp hàng hải phục vụ các chức năng điều khiển và nguồn điện quan trọng trong đó hệ thống dây điện tiêu chuẩn trên đất liền sẽ không hoạt động.

Máng cáp hàng hải là gì và tại sao nó lại quan trọng?

A khay cáp biển là một hệ thống kết cấu cứng - thường được chế tạo từ thép mạ kẽm nhúng nóng, thép không gỉ (316L), hợp kim nhôm hoặc GRP (nhựa gia cố bằng thủy tinh) - được sử dụng để hỗ trợ và sắp xếp các bó cáp trên tàu, giàn khoan dầu, giàn khoan dưới biển và cơ sở hạ tầng cảng. Không giống như các máng cáp công nghiệp tiêu chuẩn, các phiên bản dành cho hàng hải phải tuân thủ các tiêu chuẩn của tổ chức phân loại như DNV GL, ABS, Lloyd's Register và IEC 60092.

Sự khác biệt quan trọng vì môi trường biển khiến hệ thống cáp gặp phải:

• Phun nước mặn và độ ẩm trên 95% RH
• Rung động cơ học liên tục từ động cơ và sóng
• Chu kỳ nhiệt độ từ -40°C đến 80°C trong một số ứng dụng
• Tiếp xúc với hóa chất mạnh bao gồm nhiên liệu, chất lỏng thủy lực và các chất gây bám bẩn sinh học
• Nguy cơ cháy nổ trong các khoang kín cần hệ thống máng cáp chống cháy

Các khay thang cáp hàng hải - có hai đường ray bên được kết nối bằng các bậc - là loại phổ biến nhất, cung cấp luồng không khí tuyệt vời, lối vào cáp dễ dàng và khả năng chịu tải cao trên mỗi mét tuyến tính. Các biến thể khay đục lỗ và khay đáy đặc cũng được sử dụng tùy thuộc vào vùng ứng dụng.

Cáp khay có chống nước không?

Đây là một trong những câu hỏi thường gặp nhất của các kỹ sư tìm nguồn cung ứng hệ thống điện hàng hải. Câu trả lời phụ thuộc hoàn toàn vào chất liệu vỏ cáp và xếp hạng được liệt kê của nó — không phải tất cả các loại cáp khay đều có khả năng chống thấm nước theo mặc định.

Cáp TC tiêu chuẩn so với cáp được xếp hạng hàng hải

Cáp khay tiêu chuẩn (cáp TC theo Điều 336 của NEC) được liệt kê để sử dụng trong khay cáp ở những vị trí khô, ẩm hoặc ướt tùy thuộc vào loại cách điện của nó. Tuy nhiên, xếp hạng "vị trí ẩm ướt" không tự động có nghĩa là hoàn toàn không thấm nước hoặc chìm được. Cáp khay được xếp hạng hàng hải còn đi xa hơn, kết hợp:

Để có hiệu suất chống nước thực sự — chẳng hạn như khi cáp xuyên qua vách ngăn, định tuyến dưới boong hoặc vùng giật gân — cáp phải được ghép nối với các đệm cấp IP, phụ kiện ống dẫn kín hoặc hệ thống đầu vào cáp chống thấm nước. Bản thân khay cung cấp hỗ trợ cơ học; vỏ cáp cung cấp rào cản chống ẩm.

Cần chú ý điều gì khi chỉ định cáp khay chống nước

• Tuân thủ IEC 60092-350/353/354 đối với cáp nguồn và cáp điều khiển trên tàu
• Danh sách IEEE 1580 cho các ứng dụng hàng hải tại thị trường Hoa Kỳ
• Xếp hạng IP67 hoặc IP68 khi cần chống thấm từ đầu đến cuối
• Dây dẫn bằng đồng đóng hộp để chống oxy hóa trong môi trường ẩm ướt
• Dây thoát nước và tấm chắn lá/bện cho thiết bị điện tử hàng hải nhạy cảm với EMI

Một ví dụ thực tế: trên tàu cung cấp điện ngoài khơi dài 120 mét, cáp phân phối điện chạy qua khay thang cáp hở trong phòng máy thường được cách điện XLPE, vỏ bọc LSZH và có định mức 0,6/1kV theo IEC 60092-353. Cáp tín hiệu trên boong tiếp xúc với tia phun được định tuyến trong khay đục lỗ GRP với vỏ LSZH ổn định tia cực tím và các đệm được xếp hạng IP68 ở các đầu cuối.

Cáp khay có thể đi trong ống dẫn không?

Có - cáp khay có thể được lắp đặt trong ống dẫn và sự kết hợp này thường được sử dụng trong lắp đặt điện hàng hải. Các tiêu chuẩn hàng hải của NEC (Bộ luật điện quốc gia) Mục 392.10 và IEC đều cho phép cáp khay chuyển sang chạy ống dẫn. Trên thực tế, ống dẫn thường được yêu cầu ở những điểm cụ thể trong hệ thống hàng hải ngay cả khi tuyến đường chính sử dụng khay cáp mở.

Khi ống dẫn được sử dụng bên cạnh khay cáp trong hệ thống hàng hải

• Sự xuyên qua vách ngăn và boong: Cáp đi qua các kết cấu phải được bảo vệ và bịt kín; ống dẫn hoặc khung vận chuyển cáp được sử dụng ở đây.
• Bỏ rơi thiết bị: 1–3 mét cuối cùng từ khay đến động cơ, tổng đài hoặc hộp nối thường được chạy trong ống dẫn linh hoạt bằng kim loại hoặc kín chất lỏng.
• Vùng tiếp xúc: Các khu vực có rủi ro cơ học cao, chẳng hạn như gần tời hoặc bệ cần cẩu, cần có ống dẫn để bảo vệ vật lý.
• Khu vực tuân thủ quy định: Các khu vực nguy hiểm (Vùng Ex) trên tàu chở dầu và FPSO yêu cầu hệ thống bịt kín ống dẫn xếp hạng Ex bất kể định tuyến khay ở nơi khác.

Các quy tắc lắp đặt chính khi chạy cáp khay trong ống dẫn

Khi chuyển cáp khay vào ống dẫn, áp dụng các quy tắc thực tế sau:

Mẫu thiết kế phổ biến trên các tàu hải quân sử dụng khay thang cáp làm đường phân phối chính dọc theo các lối đi và không gian máy móc, với các ống dẫn bằng thép không gỉ cấp nguồn cho các trạm thiết bị riêng lẻ. Cách tiếp cận kết hợp này giúp giảm tổng chi phí lắp đặt trong khi vẫn duy trì sự tuân thủ đầy đủ các quy tắc của xã hội có giai cấp.

Cáp hàng hải được sử dụng để làm gì?

Cáp hàng hải là một danh mục rộng bao gồm bất kỳ loại cáp nào được thiết kế đặc biệt để sử dụng trong môi trường hàng hải và ngoài khơi. Các ứng dụng bao gồm các hệ thống phân phối điện, điều khiển, thiết bị đo đạc, dữ liệu và an toàn — mỗi ứng dụng đều có yêu cầu hiệu suất chính xác.

Danh mục ứng dụng chính

An toàn cháy nổ: Yêu cầu không thể thương lượng

Các quy định của SOLAS (An toàn sinh mạng trên biển) theo Chương II-1 yêu cầu tất cả các dây cáp trên tàu khách và tàu hàng phải đáp ứng các tiêu chí về hiệu suất chữa cháy đã xác định. Điều này có nghĩa là các máng cáp hàng hải phải được thiết kế để chứa cáp chống cháy đồng thời duy trì sự tách biệt giữa các hệ thống quan trọng. Ví dụ, trên một tàu du lịch 200 cabin, cáp điện khẩn cấp cấp cho máy bơm chữa cháy, đèn chiếu sáng sơ tán và hệ thống báo động chung được định tuyến trong các khay thang cáp chống cháy riêng biệt, cách ly về mặt vật lý với các mạch không thiết yếu ít nhất 500mm hoặc hàng rào chống cháy.

Ứng dụng ngoài khơi và dưới biển

Trên các tàu sản xuất, lưu trữ và bốc dỡ nổi (FPSO) và giàn cố định, máng cáp biển có thể xử lý các điều kiện khắc nghiệt. Một FPSO có thể mang hơn 2.000 km cáp được lắp đặt. Máng thang cáp GRP (sợi thủy tinh) được ưu tiên sử dụng trong các khu vực hóa chất do khả năng chống ăn mòn do clorua gây ra, độ dẫn điện bằng 0 (quan trọng trong khu vực nguy hiểm Ex) và chi phí bảo trì thấp trong vòng đời tài sản 25 năm. Khay thép mạ kẽm nhúng nóng là tiêu chuẩn trong các khu vực không nguy hiểm, không có hóa chất, nơi khả năng chịu tải và chi phí là những yếu tố thúc đẩy.

Lựa chọn hệ thống máng cáp hàng hải phù hợp

Việc chỉ định hệ thống máng cáp hàng hải đòi hỏi phải cân bằng giữa việc lựa chọn vật liệu, khả năng chịu tải, vùng lắp đặt và tuân thủ quy định. Các yếu tố quyết định sau đây áp dụng cho hầu hết các dự án:

• Chất liệu: Thép không gỉ 316L dành cho các khu vực có độ ăn mòn cao (boong tàu, vùng bắn nước); mạ kẽm nhúng nóng cho buồng máy bên trong; GRP cho vùng Ex và yêu cầu kháng hóa chất
• Loại khay: Máng thang để cáp điện (luồng khí tốt, độ lấp đầy cao); khay đục lỗ để đựng thiết bị đo đạc và các loại cáp nhỏ hơn; đáy chắc chắn có nắp đậy cho cáp tín hiệu nhạy cảm
• Chiều rộng và chiều sâu: Các khay thang biển tiêu chuẩn có chiều rộng từ 100mm đến 600mm, với độ sâu thành bên từ 50mm đến 150mm; kích thước dựa trên tính toán lấp đầy cáp theo tiêu chuẩn IEC 60092 hoặc quy tắc phân loại
• Xử lý bề mặt: Lớp mạ kẽm tối thiểu 85 micron cho khay mạ kẽm theo tiêu chuẩn ISO 1461; đánh bóng điện phân inox trong môi trường nước mặn
• Chứng nhận: Đảm bảo các khay có giấy chứng nhận phê duyệt loại DNV, ABS, LR hoặc BV cho phân loại tàu dự kiến

Đối với các dự án yêu cầu tài liệu, hầu hết các nhà sản xuất máng cáp biển có uy tín đều cung cấp chứng chỉ truy xuất nguồn gốc vật liệu (MTC), báo cáo kiểm tra mối hàn và chứng chỉ mạ kẽm nhúng nóng như một phần của gói giao hàng tiêu chuẩn.