多層電纜橋架在聯合裝置中的應用

陳曉輝

（中國石化工程建設有限公司，北京 100101）

在石化工程設計中，電纜橋架設計與應用是敷設電纜的必要條件，合理的電纜橋架設計與現場合理施工有著直接關系。在某五聯合裝置中，單層橋架不能滿足設計需要，由于空間的緊迫性，宜采用多層橋架來實現工程設計的要求。

1 儀表電纜敷設原則與多層橋架的選擇

以某五聯合裝置為例，儀表電纜應按照下列原則分開敷設：

1）本安與非本安信號。

2）數字量與模擬量信號。

3）各系統（DCS/SIS/CCS/GDS/CRCS 等）的電纜配線也應分開。

4）24 VDC 與220 VAC 電壓等級信號。

本裝置中需要按照儀表點數10000 點進行電纜的設計，不同類型的儀表電纜應分開設置在不同的儀表橋架中。

在以往的做法中，通常設計足夠寬的單層槽板，在槽板中設隔板，以分離不同信號的電纜。在與電氣電纜保持安全距離的前提下，儀表專業要占用管廊上一整層空間才能實現設計需要，設計成本很高。而足夠寬的單層槽板，在通常的設計中寬度也不宜超過1000 mm，若太寬會給現場施工與日后檢修帶來不便。在核算電纜槽板填充率以后，這種單層槽板方案被否定。經過反復計算，選用多層槽板來實現設計要求。

多層橋架的選用，改變了儀表橋架“獨占一層”的情況，它可以充分利用垂直空間，大大減少了施工工程量及工程費用。不同電纜分層敷設，使不同信號電纜之間不會干擾，現場施工清晰有序，后期檢修也方便準確；多層橋架配套使用的MCT 穿墻模塊大大減小了機柜室墻面上“開大洞”的情況。根據機柜室抗暴結構分析，更有利于機柜室的安全與穩定；多層槽板的巧妙設計，避免了電纜堆積產生的熱量及電纜之間的電磁干擾，裝配安裝方便，電纜橋架橫平豎直、美觀大方。

2 多層橋架的設計

多層橋架的布置要根據現場實際情況而定。其中，主橋架的布置依托管廊走向設定，所以在開展橋架設計工作之前，管廊的走向和主管道的位置要基本確定。再依據各個分區的儀表點數，包括各機械設備中所有要通訊到儀表控制系統的點數也要統計在內。結合項目要求的電纜橋架填充率，計算出要設置的電纜橋架層數與寬度。多層橋架較多占用垂直空間，其水平空間需要配管、儀表、電氣及電信等各專業協商完成，而分支橋架在設計過程中則可以根據現場儀表點數做出相應的調整。

多層電纜橋架的上下順序和層間距離應符合設計要求。儀表電纜橋架之間垂直距離應大于400mm，以便于后期的電纜檢修和敷設。若間距太小，會給后期維護帶來不便。在五聯合裝置中，儀表電纜橋架垂直距離500mm，現在操作方便。儀表電纜橋架之間的水平距離可以根據兩個橋架間檢修通道的位置來確定，若兩個相鄰的橋架之間沒有檢修通道，水平相鄰的橋架之間的凈距離一般不宜小于50 mm。

具有電場和強磁場的電路裝置與儀表電纜橋架之間要保持一定的安全距離，一般凈距應大于800mm。在五聯合項目的設計中，儀表電纜橋架與電氣橋架之間凈距離大于1000mm，有效地避免了信號干擾。

儀表多層電纜橋架的組成包括橋架直通段和各種配件，如：垂直彎通、水平彎通、三通、四通等，直通段由橋架底板、橋架側板、橋架頂板組成，底板兩邊是側板，側板之間是頂板。現在常用的電纜橋架一般是鋁鎂合金式和碳鋼熱浸鋅式，橋架表面處理方式有鍍鋅、噴漆、涂粉末等[3]。常用的設計規格寬度均為整百寬度，最寬不超過1000mm，常用橋架厚度一般為150mm，200mm 等。

儀表專業多層電纜橋架進行安裝時，應按照相同的順序進行。例如，兩排多層的橋架，若按照由上到下的順序依次進行安裝，兩排之間、各層之間要留出足夠的安裝空間，以保障后續進行電纜敷設的施工、覆蓋板的安裝和維修過程中有足夠長度的空間。電纜橋架垂直豎向敷設時，每隔2m 都要增加電纜固定支架。當長距離電纜橋架橫向敷設時，要考慮熱膨脹補償，每20m 宜采用伸縮板方式進行。每節儀表電纜橋架與支撐梁之間應做多點固定，可以采用抱箍或門型鎖扣等方式。每節橋架蓋板兩側與橋架本體之間應采用雙邊鎖扣扣緊，鎖扣間距不應超過2 m。橋架安裝時，采用高強不銹鋼（不低于SS304）螺栓將電纜橋架固定在鋼托臂上，高強不銹鋼螺栓和配套專用工具由賣方成套供貨。

主橋架的固定一般要依托于主管廊上的支架，包括支撐立柱和托臂，托臂是由角鋼折角焊接而成，它的垂直段和水平段都要由螺栓安裝固定。分支橋架的固定則需根據施工現場的實際情況解決，這也需要現場結構專業的積極配合。若沒有可依托的管架，則需向結構專業提出增加支架或支架的預埋件條件。儀表專業將需求盡量詳細地提給結構專業，例如，該項目中，儀表電纜橋架每隔2.5m（7.5 m 結構柱子跨距）、3m（6m/9m 結構柱子跨距）設置立柱+托臂，立柱和托臂由結構專業負責。如圖1 所示。

圖1 儀表提結構支撐示例Fig.1 Example of supporting from instrument specialty to structure specialty

3 橋架接地和橋架荷載能力

電纜橋架的兩端連接點具備良好的電氣接觸性能，所以電纜橋架接地一般在兩端，接觸有效面積不得小于70mm2。

相鄰儀表橋架連接處，要做一次跨接，采用黃綠相間的1×16mm2的多股銅芯PVC 絕緣接地軟電纜連接。

橋架荷載按表1 考慮。

表1 電纜橋架荷載能力Table 1 Load capacity of cable tray

電纜橋架跨距為2000 mm 時，電纜橋架的荷載能力一般不小于150kg/m，撓度不大于6 mm。

電纜橋架跨距為3000 mm 時，電纜橋架的荷載能力一般不小于150kg/m，撓度不大于7 mm。

橋架工程廠家應當向客戶提供橋架在允許均布荷載時相互關系性強弱曲線或測量數據表，以及權威的檢驗單位出具的強弱性試驗報告，各類型式和各類規格、不同跨距的電纜橋架要分別提出試驗報告。在考慮橋架的荷載能力時，也要留有足夠的安全余量。在現場完成橋架的施工后，要保證橋架任一處無明顯變形。立柱、螺栓與連接板等主要橋架受力附件，應與橋架、托臂等本體結構強度相適應，并在設計時考慮一定的安全余量，安全系數不低于1.2。

4 在三維中的實際應用

在該五聯合裝置的設計中，采用S3D 三維設計軟件在三維空間開展儀表多層電纜橋架的設計工作。多層電纜橋架在標高變換、變更方向等方面比單層橋架復雜，但是用三維模型可以很直觀地將這些復雜的問題解決。在模型里，各個專業協同設計。在同一個立體空間將現場實際情況展現出來，電纜橋架敷設的路徑更合理，后期現場改動更小；電纜布置的更優化，信號通訊更流暢；所有設備均展現在模型里，各專業間碰撞更少。在后續開發的三維儀表模塊中，完成了電纜橋架長度的自動統計，改善了以往利用手工測量橋架長度的弊端，大大提高了設計進度與質量。

5 多層電纜橋架設計中需注意的問題

1）多層橋架在同一處的彎曲半徑盡量一致，以保證現場設計美觀大方。

2）每層橋架要距離柱子至少100 mm 安裝，給橋架頂部蓋板留出空間。

3）在橋架變換標高時，最好使用橋架廠家已有的標準配件，如垂直彎通，有90°，60°，45°，但是若要使用其它特殊的角度，就可能影響施工進度與質量。

4）在給一些機械設備設計電纜橋架的走向時，要充分考慮這些設備的電纜情況。若電力電纜多，電氣橋架就要靠近這些機械設備，否則在這些區域就會出現電氣與儀表專業橋架交叉的情況，在變換標高時會很不美觀。

5）多層電纜橋架的敷設應避開溫度過高、濕度過大等環境，在有電磁干擾源、工藝排放口等場所，必須采取有效的安全保護措施。

6）電纜橋架與工藝管道隔熱層之間的距離應大于200mm，與其它工藝管道表面之間的接觸距離應大于150mm。

7）電纜橋架采用多層設計時，要嚴格按項目統一規定里的電纜橋架填充率執行，每層橋架內電纜填充系數約為25%～35%，一般不超過40%。電纜敷設完成后，橋架內要留有適當的空間，目的是便于以后維護和擴充。

電纜橋架填充系數的計算式為[1]：

8）在工作中，應時刻注意設計的合理性，合理規劃電纜路徑，盡量避免電纜“繞彎路”，避免電纜浪費和長度過長造成的信號衰減。

6 多層電纜橋架進機柜室的方式

電纜橋架進入機柜室可分上部進入和下部進入兩種，即架空方式和地溝進線方式[2]。架空方式即橋架由機柜室上部引入，在機柜室墻壁的上部穿墻進入機柜室，然后沿該側墻引至活動地板下或至電纜溝內。采用該方式時，電纜橋架進入控制室應有向外的坡度，電纜穿墻處應采用密封措施，以防滲水[2]。采用地溝進線方式時，室內溝底應高出室外地面，一般要至少高于300 mm 以上，而且室內外地溝交接處必須進行密封處理。采用該方式進線時，可視具體布置情況考慮是否設置低于地平的砂坑，以便排水。為防止易燃易爆氣體、水、火、蟲等進入機柜室，橋架與機柜室的分界面處應采用密封膠泥填充，也可用填充細砂的方法[2]。

在五聯合項目中，多層橋架進機柜室穿洞，采用與多層橋架配套的MCT 儀表電纜抗爆穿墻模塊，MCT 采用栓接與墻體連接。它的主要部件包括框架、密封模塊、壓緊件和隔層板，儀表電纜抗爆穿墻模件要有很好的整體性能，以適應不同的電纜的外徑變化。在設計時，要預留20%～30%的裕量。儀表電纜抗爆穿墻模件的材質應至少為不銹鋼材質，模塊應至少為無鹵橡膠（EPDM），還應滿足防蟲噬要求，這些特性賣方均應提供相應的試驗報告。

7 結束語

電纜橋架就像人體的“血管”一樣，它將施工所需的“新鮮血液”及時準確地輸送到現場各個區域，它的合理設計將為施工單位和企業節約大量的經濟投資。多層電纜橋架解決了目前市面上的單層電纜橋架整體功能過于單一的情況，在有較多電纜同時通過時，它可以將不同的電纜進行多層分開敷設，使得后期施工簡單明確，也避免了電纜之間出現堆積交錯的現象，不僅有利于后期維修人員的檢查維修，還很好地降低了電纜在使用時產生的熱量，以此提高了電纜的使用壽命。