多层电缆桥架在联合装置中的应用

陈晓辉

（中国石化工程建设有限公司，北京 100101）

在石化工程设计中，电缆桥架设计与应用是敷设电缆的必要条件，合理的电缆桥架设计与现场合理施工有着直接关系。在某五联合装置中，单层桥架不能满足设计需要，由于空间的紧迫性，宜采用多层桥架来实现工程设计的要求。

1 仪表电缆敷设原则与多层桥架的选择

以某五联合装置为例，仪表电缆应按照下列原则分开敷设：

1）本安与非本安信号。

2）数字量与模拟量信号。

3）各系统（DCS/SIS/CCS/GDS/CRCS 等）的电缆配线也应分开。

4）24 VDC 与220 VAC 电压等级信号。

本装置中需要按照仪表点数10000 点进行电缆的设计，不同类型的仪表电缆应分开设置在不同的仪表桥架中。

在以往的做法中，通常设计足够宽的单层槽板，在槽板中设隔板，以分离不同信号的电缆。在与电气电缆保持安全距离的前提下，仪表专业要占用管廊上一整层空间才能实现设计需要，设计成本很高。而足够宽的单层槽板，在通常的设计中宽度也不宜超过1000 mm，若太宽会给现场施工与日后检修带来不便。在核算电缆槽板填充率以后，这种单层槽板方案被否定。经过反复计算，选用多层槽板来实现设计要求。

多层桥架的选用，改变了仪表桥架“独占一层”的情况，它可以充分利用垂直空间，大大减少了施工工程量及工程费用。不同电缆分层敷设，使不同信号电缆之间不会干扰，现场施工清晰有序，后期检修也方便准确；多层桥架配套使用的MCT 穿墙模块大大减小了机柜室墙面上“开大洞”的情况。根据机柜室抗暴结构分析，更有利于机柜室的安全与稳定；多层槽板的巧妙设计，避免了电缆堆积产生的热量及电缆之间的电磁干扰，装配安装方便，电缆桥架横平竖直、美观大方。

2 多层桥架的设计

多层桥架的布置要根据现场实际情况而定。其中，主桥架的布置依托管廊走向设定，所以在开展桥架设计工作之前，管廊的走向和主管道的位置要基本确定。再依据各个分区的仪表点数，包括各机械设备中所有要通讯到仪表控制系统的点数也要统计在内。结合项目要求的电缆桥架填充率，计算出要设置的电缆桥架层数与宽度。多层桥架较多占用垂直空间，其水平空间需要配管、仪表、电气及电信等各专业协商完成，而分支桥架在设计过程中则可以根据现场仪表点数做出相应的调整。

多层电缆桥架的上下顺序和层间距离应符合设计要求。仪表电缆桥架之间垂直距离应大于400mm，以便于后期的电缆检修和敷设。若间距太小，会给后期维护带来不便。在五联合装置中，仪表电缆桥架垂直距离500mm，现在操作方便。仪表电缆桥架之间的水平距离可以根据两个桥架间检修通道的位置来确定，若两个相邻的桥架之间没有检修通道，水平相邻的桥架之间的净距离一般不宜小于50 mm。

具有电场和强磁场的电路装置与仪表电缆桥架之间要保持一定的安全距离，一般净距应大于800mm。在五联合项目的设计中，仪表电缆桥架与电气桥架之间净距离大于1000mm，有效地避免了信号干扰。

仪表多层电缆桥架的组成包括桥架直通段和各种配件，如：垂直弯通、水平弯通、三通、四通等，直通段由桥架底板、桥架侧板、桥架顶板组成，底板两边是侧板，侧板之间是顶板。现在常用的电缆桥架一般是铝镁合金式和碳钢热浸锌式，桥架表面处理方式有镀锌、喷漆、涂粉末等[3]。常用的设计规格宽度均为整百宽度，最宽不超过1000mm，常用桥架厚度一般为150mm，200mm 等。

仪表专业多层电缆桥架进行安装时，应按照相同的顺序进行。例如，两排多层的桥架，若按照由上到下的顺序依次进行安装，两排之间、各层之间要留出足够的安装空间，以保障后续进行电缆敷设的施工、覆盖板的安装和维修过程中有足够长度的空间。电缆桥架垂直竖向敷设时，每隔2m 都要增加电缆固定支架。当长距离电缆桥架横向敷设时，要考虑热膨胀补偿，每20m 宜采用伸缩板方式进行。每节仪表电缆桥架与支撑梁之间应做多点固定，可以采用抱箍或门型锁扣等方式。每节桥架盖板两侧与桥架本体之间应采用双边锁扣扣紧，锁扣间距不应超过2 m。桥架安装时，采用高强不锈钢（不低于SS304）螺栓将电缆桥架固定在钢托臂上，高强不锈钢螺栓和配套专用工具由卖方成套供货。

主桥架的固定一般要依托于主管廊上的支架，包括支撑立柱和托臂，托臂是由角钢折角焊接而成，它的垂直段和水平段都要由螺栓安装固定。分支桥架的固定则需根据施工现场的实际情况解决，这也需要现场结构专业的积极配合。若没有可依托的管架，则需向结构专业提出增加支架或支架的预埋件条件。仪表专业将需求尽量详细地提给结构专业，例如，该项目中，仪表电缆桥架每隔2.5m（7.5 m 结构柱子跨距）、3m（6m/9m 结构柱子跨距）设置立柱+托臂，立柱和托臂由结构专业负责。如图1 所示。

图1 仪表提结构支撑示例Fig.1 Example of supporting from instrument specialty to structure specialty

3 桥架接地和桥架荷载能力

电缆桥架的两端连接点具备良好的电气接触性能，所以电缆桥架接地一般在两端，接触有效面积不得小于70mm2。

相邻仪表桥架连接处，要做一次跨接，采用黄绿相间的1×16mm2的多股铜芯PVC 绝缘接地软电缆连接。

桥架荷载按表1 考虑。

表1 电缆桥架荷载能力Table 1 Load capacity of cable tray

电缆桥架跨距为2000 mm 时，电缆桥架的荷载能力一般不小于150kg/m，挠度不大于6 mm。

电缆桥架跨距为3000 mm 时，电缆桥架的荷载能力一般不小于150kg/m，挠度不大于7 mm。

桥架工程厂家应当向客户提供桥架在允许均布荷载时相互关系性强弱曲线或测量数据表，以及权威的检验单位出具的强弱性试验报告，各类型式和各类规格、不同跨距的电缆桥架要分别提出试验报告。在考虑桥架的荷载能力时，也要留有足够的安全余量。在现场完成桥架的施工后，要保证桥架任一处无明显变形。立柱、螺栓与连接板等主要桥架受力附件，应与桥架、托臂等本体结构强度相适应，并在设计时考虑一定的安全余量，安全系数不低于1.2。

4 在三维中的实际应用

在该五联合装置的设计中，采用S3D 三维设计软件在三维空间开展仪表多层电缆桥架的设计工作。多层电缆桥架在标高变换、变更方向等方面比单层桥架复杂，但是用三维模型可以很直观地将这些复杂的问题解决。在模型里，各个专业协同设计。在同一个立体空间将现场实际情况展现出来，电缆桥架敷设的路径更合理，后期现场改动更小；电缆布置的更优化，信号通讯更流畅；所有设备均展现在模型里，各专业间碰撞更少。在后续开发的三维仪表模块中，完成了电缆桥架长度的自动统计，改善了以往利用手工测量桥架长度的弊端，大大提高了设计进度与质量。

5 多层电缆桥架设计中需注意的问题

1）多层桥架在同一处的弯曲半径尽量一致，以保证现场设计美观大方。

2）每层桥架要距离柱子至少100 mm 安装，给桥架顶部盖板留出空间。

3）在桥架变换标高时，最好使用桥架厂家已有的标准配件，如垂直弯通，有90°，60°，45°，但是若要使用其它特殊的角度，就可能影响施工进度与质量。

4）在给一些机械设备设计电缆桥架的走向时，要充分考虑这些设备的电缆情况。若电力电缆多，电气桥架就要靠近这些机械设备，否则在这些区域就会出现电气与仪表专业桥架交叉的情况，在变换标高时会很不美观。

5）多层电缆桥架的敷设应避开温度过高、湿度过大等环境，在有电磁干扰源、工艺排放口等场所，必须采取有效的安全保护措施。

6）电缆桥架与工艺管道隔热层之间的距离应大于200mm，与其它工艺管道表面之间的接触距离应大于150mm。

7）电缆桥架采用多层设计时，要严格按项目统一规定里的电缆桥架填充率执行，每层桥架内电缆填充系数约为25%～35%，一般不超过40%。电缆敷设完成后，桥架内要留有适当的空间，目的是便于以后维护和扩充。

电缆桥架填充系数的计算式为[1]：

8）在工作中，应时刻注意设计的合理性，合理规划电缆路径，尽量避免电缆“绕弯路”，避免电缆浪费和长度过长造成的信号衰减。

6 多层电缆桥架进机柜室的方式

电缆桥架进入机柜室可分上部进入和下部进入两种，即架空方式和地沟进线方式[2]。架空方式即桥架由机柜室上部引入，在机柜室墙壁的上部穿墙进入机柜室，然后沿该侧墙引至活动地板下或至电缆沟内。采用该方式时，电缆桥架进入控制室应有向外的坡度，电缆穿墙处应采用密封措施，以防渗水[2]。采用地沟进线方式时，室内沟底应高出室外地面，一般要至少高于300 mm 以上，而且室内外地沟交接处必须进行密封处理。采用该方式进线时，可视具体布置情况考虑是否设置低于地平的砂坑，以便排水。为防止易燃易爆气体、水、火、虫等进入机柜室，桥架与机柜室的分界面处应采用密封胶泥填充，也可用填充细砂的方法[2]。

在五联合项目中，多层桥架进机柜室穿洞，采用与多层桥架配套的MCT 仪表电缆抗爆穿墙模块，MCT 采用栓接与墙体连接。它的主要部件包括框架、密封模块、压紧件和隔层板，仪表电缆抗爆穿墙模件要有很好的整体性能，以适应不同的电缆的外径变化。在设计时，要预留20%～30%的裕量。仪表电缆抗爆穿墙模件的材质应至少为不锈钢材质，模块应至少为无卤橡胶（EPDM），还应满足防虫噬要求，这些特性卖方均应提供相应的试验报告。

7 结束语

电缆桥架就像人体的“血管”一样，它将施工所需的“新鲜血液”及时准确地输送到现场各个区域，它的合理设计将为施工单位和企业节约大量的经济投资。多层电缆桥架解决了目前市面上的单层电缆桥架整体功能过于单一的情况，在有较多电缆同时通过时，它可以将不同的电缆进行多层分开敷设，使得后期施工简单明确，也避免了电缆之间出现堆积交错的现象，不仅有利于后期维修人员的检查维修，还很好地降低了电缆在使用时产生的热量，以此提高了电缆的使用寿命。