年产6万吨Lyocell纤维生产线建设项目中电缆桥架的讨论

陈艳梅

（中国纺织科学研究院有限公司 ，北京 100025）

前言

Lyocell纤维是以可再生的纤维素为原料，纺丝难度大，溶剂回收要求高，生产成本高，装备和控制系统复杂，工艺、装备、安全、自动化控制和工程技术系统一体化的建设项目。年产6万吨Lyocell纤维生产线建设项目中，各个车间变配电室/MCC室和车间现场电缆进出是比较多或较集中的场所，设计和施工时需考虑经济合理、技术可行及运行安全。

1 桥架

根据JB/T 10216—2013《电控配电用电缆桥架》，电缆桥架是由电缆托盘或电缆梯架的直线段、弯通和附件及支吊架等构成具有支撑电缆钢性结构（简称桥架）。

1.1 型号代号及其参数

根据JB/T 10216—2013《电控配电用电缆桥架》查找设计所需要桥架的各项参数，电缆桥架可分为槽式、托盘式、梯架式和网格式等结构，标准桥架的直线段长度为2m，3m，4m，6m，两个支吊架之间间距3m为大跨距器桥架。主材的材质如表1所示，主要结构及代号如表2所示，主要品种代号如表3所示，常用桥架的宽度和高度如表4所示。

表1 主材的材质

表2 主要结构及代号

表3 主要品种代号

表4 常用桥架的宽度和高度

梯架的梯式电缆桥架重量轻、结构简单、成本低、强度大、安装方便、散热及透气性好，使用最小量化的连接螺栓，它适用于一般直径较大电缆的敷设，特别适用于高、低压动力电缆的敷设。梯式电缆桥架如图1所示。

图1 梯式电缆桥架

有孔托盘式电缆桥架具有重量轻、载荷大、结构简单、安装方便等特点，它既适用于动力电缆的安装，也适用于控制电缆的敷设。托盘式电缆桥架如图2所示。

图2 托盘式电缆桥架

无孔托盘的槽式电缆桥架是一种全封闭型电缆桥架，配有盖板，使用最小量化的连接螺栓，最适用于敷设计算机电缆、通信电缆、热电偶电缆及其它高灵敏系统的控制电缆等，它对控制电缆的屏蔽干扰和重腐蚀环境中电缆的防护都有较好效果，其强度大，安装方便。槽式电缆桥架如图3所示。

图3 槽式电缆桥架

1.2 防护类型和相应的使用环境条件等级

根据GB50217—2018《电力工程电缆设计规范》第6.2条 电缆支架和桥架，电缆支架和桥架除支持工作电流大于1500A的交流系统单芯电缆外，宜选用钢制材料。钢制电缆桥架的安装应符合T/CECS31—2017《钢制电缆桥架工程技术规程》的要求。在强腐蚀环境中，应符合NB/T42037—2014《防腐电缆桥架》规定的防腐电缆桥架要求。用于耐火电缆型敷设时，应符合现行国家标准GB29415—2013《耐火电缆槽盒》的规定。不同的环境条件下，应该匹配与之对应的桥架并满足该环境的使用要求，桥架防护类型和相应的使用环境条件等级如表5所示。电缆桥架能有效地保护电缆不受外界破坏，同时也必须满足国家要求，桥架最小板材厚度如表6所示。

表5 桥架防护类型和相应的使用环境条件等级

表6 桥架最小板材厚度（mm）

1.3 安全荷载

电缆桥架的荷载分为静荷载、动荷载和附加荷载。静荷载是指桥架自身的重量和桥架内敷设的电缆重量之和，动荷载是指电缆桥架安装和维护过程中施工维修人员的重量。

对于轻型电缆桥架，一般不考虑动荷载，即不允许在桥架上站（行）人，如果需要考虑站人，则应将跨距适当缩小。附加荷载是指仅在室外冰雪、风和电磁力所形成的荷载，它与安装场所的地区自然气象条件和带电体的性质有关，不同材质的典型桥架安装荷载如表7所示。

表7 不同材质的典型桥架安装荷载（N/m）

1.4 支吊架

（1）托臂：分卡接式、螺栓固定式、如沿墙托臂、立柱托臂、竖井托臂等；

（2）立柱：工字钢立柱、槽钢立柱、角钢立柱、异型钢立柱；

（3）吊架：分圆钢单、双杆式；角钢单、双杆式；工字钢单、双杆式；槽钢单、双杆式；异型钢单、双杆式；

（4）其他固定支架：如垂直、斜面等固定用支架。

各种型式的支、吊架，应能承受设计要求的包含其自重的总重的安全工作载荷，吊架横档或侧壁固定的托臂，应能承受安全工作载荷时最大的相对挠度且不应大于其长度的1/100。

电缆桥架水平敷设时，支撑间距一般为 1.5m～3m，垂直敷设时，支撑间距不大于2m。桥架弯曲半径小于300mm，应在距弯曲段与直线段结合处300mm～500mm的直线段侧设置桥架支撑架。当弯曲半径大于300mm时，还需要在弯曲段中部增加设置桥架支撑架。在进出箱、柜、变形缝以及三通处三端 500mm 内设置桥架支撑架。

1.5 附件

桥架的附件主要有调宽片、调高片、直接片、弯接片、调角片、固定压板、隔板、终端封头、锁扣、弹簧卡子等，具体的附件应根据设计需要配置。

2 工程设计

2.1 项目概况

年产6万吨Lyocell纤维生产线建设项目主要由原液纺丝、原液制备和后处理三个车间组成。每个车间内均设置变配电室/MCC室，各种电缆经过电缆夹层的转换，通过电缆桥架将电缆敷设至现场车间末端负载。

本工程原液纺丝的车间内工艺设备管道最为错综复杂，桥架分别穿梭在梁底和管道之间，原液制备车间罐体错落不一、净空较低，后处理车间的烘干机和精炼机占地空间空旷且较高。各车间建筑纵向轴宽14m，横向轴宽12m，层高7.5m，梁高500mm～1400mm不等。供电最远端纵向为90m，横向为50m。

综合各车间的建筑物特点，变配电室 / MCC室进出车间电缆的数量 ，投资成本等多 种因素考虑，设计中采用高150mm，每段长度6m和2m，梯式、槽式和托盘式钢制热镀锌桥架的宽度分别为100mm，200mm，400mm，600mm，800mm。

2.2 桥架安装荷载的确定

桥架设计时，结构专业根据条件计算承重梁的大小，电气专业需要提条件给结构专业预埋桥架支撑的扁铁。根据供电电缆的数量，局部采用一层梯形桥架，一部分采用一层槽式桥架和二层梯形桥架，一部分采用一层槽式桥架和三层梯形桥架，具体根据设计确定选择桥架样式。桥架主干线纵断面上估算边高150mm电缆桥架单位长度的重量如表8所示（表8仅为参考，在具体工程设计时应该咨询生产制作厂家）。

表8 估算边高150mm电缆桥架单位长度的重量

2.3 桥架的布置方案

2.3.1 原液车间

变配电室/MCC室位于长方形原液车间长边一角且只能从这个方向敷设电缆桥架至车间内部，其余三边位于车间外部。电缆的出线比较集中。电缆桥架的敷设方案是从一层电缆夹层引出至变配电室/MCC室与靠近车间的外墙后进车间内部后，从车间的一层至上层在每一层的公共走廊进行垂直方向贯通。同一高度楼层沿着工艺管线的方向从南至北平行敷设至设备末端，垂直方向应与水平方向垂直贯通，沿着工艺管线的方向从东向西敷设至设备末端。两个方向的桥架应该随着末端设备的减少，电缆层数也随之减少，于梁下安装电缆桥架，或根据实际需要确定高度。

设计平面图时，由于电缆的层数和高度有可能会不同，一定要考虑桥架前后和左右的衔接贯通，如果桥架前端是四层，中间三层，后端四层，那么前端和中间桥架只能衔接三层，第四层中间断开。桥架由四层变成三层或者二层，只能连接层数相同的桥架。桥架与桥架之间用连接板连接，连接螺栓采用半圆头螺栓，半圆头在桥架内侧。桥架之间缝隙须达到设计要求，确保一个系统的桥架连成一体。

2.3.2 原液制备车间

原液制备车间变配电室/MCC室位于车间中心且长方形的三个边与车间进项贴邻，故电缆桥架从一层电缆夹层引出至变配电室/MCC室出线至车间的方案比较灵活。由于原液制备车间楼层较低，设备相对的集中。设计时，出线不多，电缆桥架两层就够使用。

电缆桥架的敷设方案是从一层电缆夹层引出至变配电室/MCC室与靠近车间的外墙后进车间内部后，根据设备的布置，以变配电室/MCC室为中心放射状敷设桥架至末端设备。与车间贴邻其中一面墙体从电缆夹层的一个方向电缆桥架敷设至整个一层，与之对应另一面墙体敷设电缆桥架至建筑物的二层。也可以实行第二个方案，同一个方向一层和二层共同敷设桥架，这样可以更加灵活，不必上下垂直敷设，具体还需要看设备的布置。

2.3.3 后处理车间

变配电室/MCC室位于长方形后处理车间长边的中间且只能从这个方向敷设电缆桥架至车间内部，其余三边位于共用工程区域。由于现场的成套打包机、烘干机等大型成套的设备中，只有配电箱放置于变配电室/MCC室,其余控制箱设置于现场，减少了很多控制电缆。这样后处理车间主桥架只要两层桥架，南北贯穿至设备的末尾，东西贯穿至设备末尾，两层桥架就满足使用需求，是典型的树状式敷设桥架。

2.4 桥架的高度

本工程采用二至四层高150mm、宽600mm的桥架。最少为一层强电桥架，一层弱电桥架。根据施工实际需要确定桥架的高度。

第一层托盘桥架高度=操作空间的高度+盖板的高度+本层桥架及托臂的高度，桥架盖板至梁底的操作空间的高度为200mm～300mm。

第二层梯形桥架的高度=第一层托盘桥架高度+第一层与第二层桥架的间距+本层桥架及托臂的高度。

例：桥架四层，宽600mm，高150mm，带盖板高10mm，本层托臂最下端的高度到桥架最底端的高度75mm，本层桥架最上端与上一层托臂最下端间隔高度为75mm。建筑层高7.5m，梁下高度+7.385 m。

以此类推，可以算出桥架从第一托盘电缆桥架到第四层梯式电缆桥架的高度1135mm。四层桥架的高度如图4所示。一般桥架的下面敷设水管或者工艺管道居多，尽可能地在桥架下面预留出300mm的保温厚度。

图4 四层桥架的高度（mm）

电缆桥架总平面布置应按图优化后做到距离最短，满足施工安装及电缆敷设的要求，梯形或有孔托盘水平敷设时距地高度不得低于2.5m，桥架垂直安装时，在距地 1.8m 以下部分应加金属保护， 单敷设在电气专用房间内除外。线槽、无孔托盘距地高度不得低于 2.2m，但敷设在电气专用房间（如 配电室、电气竖井等）内除外。

2.5 桥架敷设的位置

1）沿地面敷设

空间高度受限的区域或者楼顶区域一般会采用沿着地面敷设，一般电缆夹层的建筑高度在3m左右，考虑梁体的影响，桥架的实际使用高度为2m左右，可以沿着地面架起工字钢的通长支柱。

当敷设在楼顶上时，会距楼面50mm高，每隔2m做一个支墩敷设，将桥架敷设在支墩上面。

2）沿墙面敷设

桥架敷设的区域只有墙体时，桥架可以借用墙体安装支吊架，确定桥架的敷设高度。

3）沿梁下敷设

梁下敷设桥架，需要考虑桥架横梁和纵梁的设计高度，不要只看其中一个梁底高度，当柱子的宽度大于梁的宽度时，造成桥架不能贴着梁走，而且有距离差。这时就要考虑放置固定支架，固定支架的高度由上述距离差确定。

2.6 桥架洞口大小

桥架的敷设过程中穿墙或楼板的洞口时，一般会比桥架的高度和宽度大50mm，以避免建筑施工的误差。

3 现场施工

3.1 施工方案注意事项

1）电缆桥架应根据结构荷载及设计条件在建（构）筑物的墙、柱、梁等上安装，电缆桥架支撑架可采用金属膨胀螺栓固定，或在砼浇筑前预埋“预埋铁件”“专用预埋螺栓”固定。

2）电缆桥架在穿过墙或楼面时，应进行防火封堵。

3）不同电压、不同用途的电缆，除因条件限制只能安装在同一根采用中间隔板隔开的桥架内，其他均不应敷设在同一根桥架内（如：1kV 以上和 10kV以下的电缆；强电、弱电、控制电缆；应急照明、其他照明电缆；向一级负荷供电的双回路电源电缆）。

4）当直线段钢制桥架超过 30m、铝合金或玻璃钢制电缆桥架超过 15m时，应设置伸缩连接板。当电缆桥架穿越建筑物伸缩缝时，应设置伸缩缝或伸缩连接板。

3.2 施工方案的优化

电气工程设计和施工的过程中，桥架的设计和施工也是对相关人员的挑战，施工过程中会因为建筑空间和管线设置出现问题从而需要优化设计。

1）洞口位置改变，一定要将影响降低到最小。电气人员向建筑和结构专业提开洞条件时，一定要仔细规划桥架的敷设路由，进出墙体的高度，不宜遮挡窗户。

2）安装高度需要先期排查，变更会影响施工进度。后处理车间是单层厂房，“人”字坡顶。从梁底往下排布电缆桥架，不要忽略梁板对桥架敷设的影响。桥架安装前，必须与各专业协调，避免与大口径消防管、喷淋管、冷热水管、排水管及空调、排风设备发生矛盾。

3）桥架的孔洞要准确，否则误导安装。桥架的出户位置一定要在施工前与施工现场的洞口核对结构图纸，避免桥架出户的位置有误，孔洞不准确，误导安装，浪费资源。

4 结论

在工程设计中，电缆桥架的设计和安装是电气工程建设总体进度至关重要的环节。由于前期阶段设计资料缺失无法获得准确的设计资料，会出现施工现场和施工图纸不一致的情况。建议Lyocell纤维生产线建设项目的施工单位根据工程实际情况，采用三维数字化软件进行进一步的论证和碰撞实验，减少实际施工过程中的损失，提高施工的准确性和规范性。