集束變頻海底電纜及其製作方法

2023-12-11 11:03:32 1

專利名稱：集束變頻海底電纜及其製作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種集束變頻海底電纜及其製作方法，是由多個變頻電纜單元合 理地組合在一起，電纜外部加上金屬防護層，為海洋石油開採平臺上的多口採油井的電動 潛油泵傳送不同參數的電源。
背景技術：
隨著我國海上石油開採力度的加強和石油開採技術的不斷進步，海上石油開採獲 得了快速發展。在一個海上石油平臺上往往有多個電動潛油泵同時工作，而由於各個電動 潛油泵的生產廠家及運行參數不同，從電潛泵變壓器出來的電源參數也不同，而同一電纜 傳輸的電源參數是一定的，這就要求有多根電纜向不同參數的電潛泵供電。如果按照「一對 一」的電潛泵控制方案，每個電潛泵都需要有一根電纜供電，一個平臺上的多個電潛泵就需 要多根海底電纜。海纜的數目越多，所需要的敷設海域面積越大，施工次數也越多，總體成 本也越大，而且維護保養也極不方便。如果一根海底電纜中包含多組能輸送不同電源參數 的電纜，且能分別控制不同參數的電潛泵，便能減少海底電纜的數量和各項成本。

發明內容
本發明目的是針對上述海纜需求和目前海纜產品功能的不足，提供一種集束變頻 海底電纜及其製作方法，把傳輸不同頻率參數的變頻海纜集成為一體，構成集束變頻海底 電纜。該電纜能夠完成為不同電源參數的電動潛油泵同時供電。集束變頻海底電纜及其製作方法是採取以下方案實現集束變頻海底電纜包括變頻電纜單元、間隙填充材料、鎧裝墊層、金屬鎧裝層、海 纜外護層。變頻電纜單元是相對獨立的一個變頻電纜，變頻電纜單元設置個數為2 10組。 若干個變頻電纜單元絞合成纜，若干個變頻電纜單元之間填充有間隙填充材料，間隙填充 材料為耐海水腐蝕且柔軟性好的繩狀填充物。在絞合成纜的若干個變頻電纜單元外部有鎧 裝墊層，鎧裝墊層為擠出塑料墊層或耐海水增強纖維束。在鎧裝墊層外有金屬鎧裝層，金屬 鎧裝層為耐海水腐蝕的鍍鋅鋼絲或鋅鋁鎂合金鍍層鋼絲。金屬鎧裝層外擠包有海纜外護 層，海纜外護層為擠出塑料護層或耐海水增強纖維束與防腐浙青的混合物。集束變頻海底電纜的每個變頻電纜單元包括動力線芯、控制線芯、間隙填充物、金 屬屏蔽層、護層。動力線芯與控制線芯絞合成纜，在動力線芯與控制線芯之間有間隙填充 物，在絞合成纜的動力線芯與控制線芯外部有金屬屏蔽層，在金屬屏蔽層外擠包有護層。所 述動力線芯芯數為3芯。控制線芯芯數為2 8芯。間隙填充物為非吸溼性化合物。金屬 屏蔽層可為編織金屬絲，也可為紫銅帶、黃銅帶、鍍錫銅帶、合金鉛套、銅塑複合帶及鋁塑復 合帶等。護層為絕緣、防水型塑料/彈性體外護套。動力線芯由動力線芯導體、動力線芯絕緣層、半導電屏蔽層和動力線芯金屬屏蔽 層組成。在動力線芯導體外擠包有動力線芯絕緣層，在動力線芯絕緣層外有半導電屏蔽層，在半導電屏蔽層外有動力線芯金屬屏蔽層。所述動力線芯導體材料為銅、鋁及其合金。絕 緣層可為交聯聚乙烯、聚乙烯塑料，也可為橡膠類材料。半導電屏蔽層為可交聯屏蔽料，對 於額定電壓IkV及以下低壓電纜，本結構可省略。動力線芯金屬屏蔽層可為編織金屬絲，也 可為紫銅帶、黃銅帶、鍍錫銅帶、合金鉛套、銅塑複合帶及鋁塑複合帶等。控制線芯由控制線芯導體、控制線芯絕緣層和控制線芯金屬屏蔽層組成。控制線 芯導體材料為銅。控制線芯絕緣層可為交聯聚乙烯、聚乙炔塑料，也可為橡膠類材料。控制 線芯金屬屏蔽層可為編織金屬絲，也可為紫銅帶、黃銅帶、鍍錫銅帶、銅塑複合帶及鋁塑復
口巾寸O集束變頻海底電纜製作方法1、動力線芯的製作(1)動力線芯導體製作導電金屬絲在絞線機上絞合成導體，緊壓導體的緊壓系 數控制在0. 88 0. 91之間，導體外層節徑比為9 13倍。導體直徑公差為士0. 2mm。(2)動力線芯絕緣層和非金屬屏蔽層製作額定電壓3kV及以下的電纜在絕緣擠出機上(Φ65擠出機或Φ90擠出機)完成 動力線芯絕緣層的擠出，採用聚乙烯絕緣層，擠出工藝溫度為100°c 160°C，聚乙烯絕緣 層採用常溫水進行冷卻。額定電壓3kV及以上的電纜，導體外應有導體屏蔽，導體屏蔽外擠包絕緣層，絕緣 層外擠包半導電屏蔽層。導體屏蔽、絕緣和絕緣屏蔽應採用三層共擠方式製作，採用三臺擠 塑機共用一個擠出機頭三層同時擠出，其中導體屏蔽和絕緣屏蔽採用半導電材料，導體屏 蔽和絕緣屏蔽擠出工藝溫度為70V 110°C，在導體屏蔽層和絕緣屏蔽層之間有絕緣層， 絕緣層採用交聯聚乙烯絕緣層，絕緣層的擠出工藝溫度為90°C 120°C，擠出溫度偏差不 超過士5°C。在導體屏蔽層、絕緣層和絕緣屏蔽層擠出後進入加熱硫化管進行硫化，加熱硫 化管各區硫化工藝溫度範圍為380°C 260°C，溫度偏差不超過士 10°C。加熱硫化後，採用 常溫水進行冷卻；上述擠包有絕緣層和非金屬屏蔽層的動力線芯採用力矩電機進行收線，將擠包有 絕緣層和非金屬屏蔽層的動力線芯收卷在電纜盤上，卷繞直徑不小於20倍動力線芯直徑， 收線張力不大於70N/mm2。動力線芯外徑不超過規定標稱外徑的士0. 5mm。所述半導電材 料採用可交聯半導電材料，其主要成份為EVA橡膠與導電碳黑。(3)動力線芯金屬屏蔽層製作動力線芯金屬屏蔽層在金屬屏蔽機上完成。動 力線芯金屬帶屏蔽厚度為0. 09 0. 12mm，單層重疊繞包，繞包平均搭接率不小於帶寬的 15%。金屬編織屏蔽為多根細金屬絲(直徑0. 2 0. 5mm)正反向編織而成，編織覆蓋率不 小於80%。所述金屬屏蔽機採用同心式銅帶屏蔽機或金屬編織機。2、控制線芯的製作方法(1)控制線芯導體製作如無特殊要求，控制線芯導體採用實芯軟圓銅線，也可採 用如工序1(1)生產的絞合導體和軟導體。實芯軟圓銅線由銅杆經過連續退火高速大拉機 經過合理的選配拉絲模拉制而成。拉絲模成品模直徑比成品單線大 1.5%，拉線速 度為12. 0士0. 5m/s，退火電壓為45 50V。拉絲油濃度控制在8% 10%，冷卻液濃度為 0. 5 1%，冷卻液溫度不超過60°C。所述拉絲油以低粘度潤滑油為基礎油，添加改性植物油、皂份等配製而成，可與不同硬度的水配製成電線、電纜行業拉制銅線用的潤滑、冷卻液。(2)控制線芯絕緣層製作在絕緣擠出機上(Φ45擠出機或Φ65擠出機)完成控 制線芯絕緣層的擠出，擠出溫度根據材料不同進行設定，線芯絕緣層採用常溫水進行冷卻。 擠出工藝溫度為臺110°c 180°C，擠出溫度偏差不超過士5°C。絕緣線芯收線採用力矩電 力進行收線，收線張力不大於70N/mm2。線芯外徑不超過規定標稱外徑的士0. 5mm。(3)控制線芯金屬屏蔽層製作控制線芯金屬屏蔽層在金屬屏蔽機(同心式銅帶 屏蔽機或金屬編織機)上完成。控制線芯金屬帶屏蔽厚度為0. 09 0. 12mm，單層重疊繞包， 繞包平均搭接率不小於帶寬的15%。金屬編織屏蔽為多根細金屬絲(直徑0.15 0.4mm) 正反向編織而成，編織覆蓋率不小於80%。3、變頻電纜單元1製作動力線芯和控制線芯製作完成後，進行變頻電纜單元的製作。該工序在成纜機上 絞合完成，將動力線芯和控制線芯在成纜機上絞合成變頻電纜單元，成纜節距比不超過30 倍電纜外徑，成纜方向為左向。成纜間隙用非吸溼性化合物填充圓整，並用包帶重疊繞包紮 緊，包帶重疊率不小於10%。外面用金屬帶重疊繞包在纜芯上作為金屬屏蔽層，金屬帶重疊 率不小於10%。其中動力線芯為3芯，控制線芯各為2 8芯。變頻單元成纜完成後，在其外面利用塑料擠出機擠出一層防水護層。擠出機各 區擠出溫度為進料口 150士 10°C、機筒一區170士 10°C、機筒二區180士 10°C、機筒三區 190士 10°C、機筒四區200士 10°C、機頸200士 10°C、模口 230士 10°C。冷卻採用分段冷卻，第 一節水槽採用溫水，冷卻溫度為50士5°C，其餘為常溫水冷卻。4、綜合成纜與鎧裝製作工藝在大型成纜機鋼絲鎧裝機上一次性完成變頻電纜單元的成纜、鋼絲鎧裝、海纜外 護層的製作。(1)成纜把若干個變頻電纜單元放置於電纜盤上，把電纜盤安裝到大型立式成 纜機上，調整各放線張力到基本一致，放線張力控制在40 50N/mm2。設定成纜節距和成纜 方向，成纜節距比不超過30倍成纜外徑，成纜方向為左向，將若干個變頻電纜單元1絞合成纜。(2)鋼絲鎧裝工序4(1)完成後，立即在其外面螺旋繞包一層中、低強度的鍍鋅鋼 絲作為電纜的鎧裝層。鋼絲的節距比不超過15倍鎧裝外徑，鎧裝方向為左向。
0030](3)海纜外護層海纜外護層材料為塑料合成纖維。在工序4(2)鋼絲鎧裝完成 後，立即在其外面正反向繞包兩層塑料合成纖維，其中內層方向為右向，外層為左向。合成 纖維的根數和直徑根據電纜的外徑大小進行選擇，以完整覆蓋鋼絲鎧裝層為準。為防止纖 維層鬆散，在繞包的同時，把加熱的電纜浙清澆注到塑料合成纖維的間隙中，浙青熔融溫度 為170°C 士 10°C。浙青澆注完成後，應立即用冷水進行冷卻，水溫不超過50°C，製成集束變 頻海底電纜。本發明的海底電纜，電壓等級為1 6kV，變頻電纜單元個數為2 10個，每個單 元含有3個動力線芯和2 8個控制線芯。集束電纜外有保護功能的鋼絲鎧裝層，利於電 纜的敷設安裝和維護，防止各種外力的破壞，保證電纜的正常運行。本發明採取以下方案實現相關技術對於每個變頻電纜單元，按三芯變頻電纜結構先做成具有抗電磁幹擾功能的變頻電纜單元，每個單元中含有3個動力芯和2 8個控制芯。然後再把各個變頻電纜單元在 專用海纜成纜機上絞合成集束電纜纜芯，再在集束電纜纜芯外增加鋼絲鎧裝等適合於海底 運行的各種保護層。各個變頻單元的導體截面由其對應的電潛泵的容量所決定。本方案涉 及到中、低壓變頻電纜和海底電纜的生產工藝和工裝設備。本發明的有益效果是集束變頻海底電纜中的每個變頻單元分別能夠向不同控制 參數的海底電動潛油泵進行供電和控制。不但實現了供電和控制的穩定性，而且實現了一 根海底電纜可以同時滿足多臺不同控制參數的海底電動潛油泵正常工作。不但減少了電纜 數量，而節約了大面積的電纜敷設海域和敷設成本。由於每個變頻電纜單元中都有抵抗電 磁幹擾功能的金屬屏蔽層，因此，本發明集束變頻海底電纜抵抗電磁幹擾性能好。


以下將結合附圖對本發明作進一步說明。圖1是集束變頻海底電纜結構示意圖。圖2是集束變頻海底電纜每個變頻電纜單元的結構示意圖。圖3是集束變頻海底電纜每個變頻電纜單元中動力線芯結構示意圖。圖4是集束變頻海底電纜每個變頻電纜單元中控制線芯結構示意圖。
具體實施例方式參照附圖1 4，在圖1中，集束變頻海底電纜包括變頻電纜單元1、間隙填充材料 2、鎧裝墊層3、金屬鎧裝層4、海纜外護層5。變頻電纜單元1是相對獨立的一個變頻電纜，詳細結構見圖2描述，變頻電纜單元 1設置有2 10個。若干個變頻電纜單元1絞合成纜，若干個變頻電纜單元1之間填充有 間隙填充材料2，間隙填充材料2為耐海水腐蝕且柔軟性好的繩狀填充物。在絞合成纜的若 幹個變頻電纜單元1外部有鎧裝墊層3，鎧裝墊層3為擠出塑料墊層或耐海水增強纖維束。 在鎧裝墊層3外有金屬鎧裝層4，金屬鎧裝層4為耐海水腐蝕的鍍鋅鋼絲或鋅鋁鎂合金鍍層 鋼絲。金屬鎧裝層4外擠包有海纜外護層5，海纜外護層5為擠出塑料護層或耐海水增強纖 維束與防腐浙青的混合物。在圖2中，集束變頻海底電纜每個變頻電纜單元包括動力線芯1-1、控制線芯1-2、 間隙填充物1-3、金屬屏蔽層1-4、護層1-5。動力線芯1-1與控制線芯1-2絞合成纜，在動 力線芯1-1與控制線芯1-2之間有間隙填充物1-3，在絞合成纜的動力線芯1-1與控制線 芯1-2外部有金屬屏蔽層1-4，在金屬屏蔽層1-4外擠包有護層1-5。所述動力線芯1-1芯 數為3芯，詳細結構見圖3描述。控制線芯1-2芯數為2-8芯，詳細結構見圖4描述。間隙 填充物1-3為非吸溼性化合物，可採用聚丙烯發泡填充料。金屬屏蔽層1-4可為編織金屬 絲，也可為紫銅帶、黃銅帶、鍍錫銅帶、合金鉛套、銅塑複合帶及鋁塑複合帶等。護層1-5為 絕緣、防水型塑料/彈性體外護套。所述每個變頻電纜單元1中含有3個動力線芯和2 8個控制線芯。在圖3中，動力線芯由動力線芯導體1-1-1、動力線芯絕緣層1-1-2、半導電屏蔽層 1-1-3和動力線芯金屬屏蔽層1-1-4組成。在動力線芯導體1-1-1外擠包有動力線芯絕緣 層1-1-2，在動力線芯絕緣層1-1-2外有半導電屏蔽層1-1-3，在半導電屏蔽層1-1-3外有動力線芯金屬屏蔽層1-1-4。所述動力線芯導體1-1-1材料為銅、鋁及其合金。動力線芯絕 緣層1-1-2可為交聯聚乙烯、聚乙烯塑料，也可為橡膠類材料。半導電屏蔽層為可交聯屏蔽 料，對於額定電壓IkV及以下低壓電纜，本結構可省略。動力線芯金屬屏蔽層1-1-4可為編 織金屬絲，也可為紫銅帶、黃銅帶、鍍錫銅帶、合金鉛套、銅塑複合帶及鋁塑複合帶等。在圖4中，控制線芯由控制線芯導體1-2-1、控制線芯絕緣層1-2-2和控制線芯金 屬屏蔽層1-2-3組成。控制線芯導體1-2-1材料為銅。控制線芯絕緣層1-2-2可為交聯聚 乙烯、聚乙烯塑料，也可為橡膠類材料。控制線芯金屬屏蔽層1-2-3可為編織金屬絲，也可 為紫銅帶、黃銅帶、鍍錫銅帶、銅塑複合帶及鋁塑複合帶等。集束變頻海底電纜製作方法1、動力線芯的製作(1)動力線芯導體製作導電金屬絲在絞線機上絞合成導體，緊壓導體的緊壓系 數控制在0. 88 0. 91之間，導體外層節徑比為9 13倍。導體直徑公差為士0. 2mm。(2)動力線芯絕緣層和非金屬屏蔽層製作額定電壓3kV及以下的電纜在絕緣擠出機上(Φ65擠出機或Φ90擠出機)完成 動力線芯絕緣層的擠出，採用聚乙烯絕緣層，擠出工藝溫度為100°c 160°C，聚乙烯絕緣 層採用常溫水進行冷卻。額定電壓3kV及以上的電纜，導體外應有導體屏蔽，導體屏蔽外擠包絕緣層，絕緣 層外擠包半導電屏蔽層。導體屏蔽、絕緣和絕緣屏蔽應採用三層共擠方式製作，採用三臺擠 塑機共用一個擠出機頭三層同時擠出，其中導體屏蔽和絕緣屏蔽採用半導電材料，導體屏 蔽和絕緣屏蔽擠出工藝溫度為70V 110°C，在導體屏蔽層和絕緣屏蔽層之間有絕緣層， 絕緣層採用交聯聚乙烯絕緣層，絕緣層的擠出工藝溫度為90°C 120°C，擠出溫度偏差不 超過士5°C。在導體屏蔽層、絕緣層和絕緣屏蔽層擠出後進入加熱硫化管進行硫化，加熱硫 化管各區硫化工藝溫度範圍為380°C 260°C，溫度偏差不超過士 10°C。加熱硫化後，採用 常溫水進行冷卻；上述擠包有絕緣層和非金屬屏蔽層的動力線芯採用力矩電機進行收線，將擠包有 絕緣層和非金屬屏蔽層的動力線芯收卷在電纜盤上，卷繞直徑不小於20倍動力線芯直徑， 收線張力不大於70N/mm2。動力線芯外徑不超過規定標稱外徑的士0. 5mm。所述半導電材 料採用市售可交聯半導電材料，其主要成份為EVA橡膠與導電碳黑。(3)動力線芯金屬屏蔽層製作動力線芯金屬屏蔽層在金屬屏蔽機上完成。動 力線芯金屬帶屏蔽厚度為0. 09 0. 12mm，單層重疊繞包，繞包平均搭接率不小於帶寬的 15%。金屬編織屏蔽為多根細金屬絲，直徑為0.2 0. 5mm，正反向編織而成，編織覆蓋率不 小於80%。所述金屬屏蔽機採用同心式銅帶屏蔽機或金屬編織機。2、控制線芯的製作方法(1)控制線芯導體製作如無特殊要求，控制線芯導體採用實芯軟圓銅線，也可採 用如工序1(1)生產的絞合導體和軟導體。實芯軟圓銅線由銅杆經過連續退火高速大拉機 經過合理的選配拉絲模拉制而成。拉絲模成品模直徑比成品單線大 1.5%，拉線速 度為12. 0士0. 5m/s，退火電壓為45 50V。拉絲油濃度控制在8% 10%，冷卻液濃度為 0. 5 1%，冷卻液溫度不超過60°C。所述拉絲油採用市售拉絲油，以低粘度潤滑油為基礎油，添加改性植物油、皂份等配製而成，可與不同硬度的水配製成電線、電纜行業拉制銅線 用的潤滑、冷卻液。(2)控制線芯絕緣層製作在絕緣擠出機上(Φ45擠出機或Φ65擠出機)完成控 制線芯絕緣層的擠出，擠出溫度根據材料不同進行設定，線芯絕緣層採用常溫水進行冷卻。 擠出工藝溫度為臺110°c 180°C，擠出溫度偏差不超過士5°C。絕緣線芯收線採用力矩電 力進行收線，收線張力不大於70N/mm2。線芯外徑不超過規定標稱外徑的士0. 5mm。(3)控制線芯金屬屏蔽層製作控制線芯金屬屏蔽層在金屬屏蔽機(同心式銅帶 屏蔽機或金屬編織機)上完成。控制線芯金屬帶屏蔽厚度為0. 09 0. 12mm，單層重疊繞包， 繞包平均搭接率不小於帶寬的15%。金屬編織屏蔽為多根細金屬絲，直徑為0. 15 0. 4mm, 正反向編織而成，編織覆蓋率不小於80%。3、變頻電纜單元1製作動力線芯和控制線芯製作完成後，進行變頻電纜單元的製作。該工序在成纜機上 絞合完成，將動力線芯和控制線芯在成纜機上絞合成變頻電纜單元，成纜節距比不超過30 倍電纜外徑，成纜方向為左向。成纜間隙用非吸溼性化合物填充圓整，可採用聚丙烯發泡填 充料，並用包帶重疊繞包紮緊，包帶重疊率不小於10%。外面用金屬帶重疊繞包在纜芯上作 為金屬屏蔽層，金屬帶重疊率不小於10%。其中動力線芯為3芯，控制線芯各為2 8芯。 所述成纜間隙填充用非吸溼性化合物選用聚丙烯發泡填充料。變頻單元成纜完成後，在其外面利用塑料擠出機擠出一層防水護層。擠出機各 區擠出溫度為進料口 150士 10°C、機筒一區170士 10°C、機筒二區180士 10°C、機筒三區 190士 10°C、機筒四區200士 10°C、機頸200士 10°C、模口 230士 10°C。冷卻採用分段冷卻，第 一節水槽採用溫水，冷卻溫度為50士5°C，其餘為常溫水冷卻。4、綜合成纜與鎧裝製作工藝在大型成纜機鋼絲鎧裝機上一次性完成變頻電纜單元的成纜、鋼絲鎧裝、海纜外 護層的製作。(1)成纜把若干個變頻電纜單元放置於電纜盤上，把電纜盤安裝到大型立式成 纜機上，調整各放線張力到基本一致，放線張力控制在40 50N/mm2。設定成纜節距和成纜 方向，成纜節距比不超過30倍成纜外徑，成纜方向為左向，將若干個變頻電纜單元1絞合成纜。(2)鋼絲鎧裝工序4(1)完成後，立即在其外面螺旋繞包一層中、低強度的鍍鋅鋼 絲作為電纜的鎧裝層。鋼絲的節距比不超過15倍鎧裝外徑，鎧裝方向為左向。(3)海纜外護層海纜外護層材料為塑料合成纖維。在工序4(2)鋼絲鎧裝完成 後，立即在其外面正反向繞包兩層塑料合成纖維，其中內層方向為右向，外層為左向。合成 纖維的根數和直徑根據電纜的外徑大小進行選擇，以完整覆蓋鋼絲鎧裝層為準。為防止纖 維層鬆散，在繞包的同時，把加熱的電纜浙清澆注到塑料合成纖維的間隙中，浙青熔融溫度 為170°C 士 10°C。浙青澆注完成後，應立即用冷水進行冷卻，水溫不超過50°C，製成集束變 頻海底電纜。
權利要求
一種集束變頻海底電纜，其特徵在於包括變頻電纜單元、間隙填充材料、鎧裝墊層、金屬鎧裝層和海纜外護層；若干個變頻電纜單元絞合成纜，若干個變頻電纜單元之間填充有間隙填充材料，在絞合成纜的若干個變頻電纜單元外部有鎧裝墊層，在鎧裝墊層外有金屬鎧裝層，金屬鎧裝層外擠包有海纜外護層；變頻電纜單元是相對獨立的一個變頻電纜，集束變頻海底電纜的每個變頻電纜單元包括動力線芯、控制線芯、間隙填充物、金屬屏蔽層和護層，動力線芯與控制線芯絞合成纜，在動力線芯與控制線芯之間有間隙填充物，在絞合成纜的動力線芯與控制線芯外部有金屬屏蔽層，在金屬屏蔽層外擠包有護層；動力線芯由動力線芯導體、動力線芯絕緣層、半導電屏蔽層和動力線芯金屬屏蔽層組成，在動力線芯導體外擠包有動力線芯絕緣層，在動力線芯絕緣層外有半導電屏蔽層，在半導電屏蔽層外有動力線芯金屬屏蔽層；控制線芯由控制線芯導體、控制線芯絕緣層和控制線芯金屬屏蔽層組成，在控制線芯導體外擠包有控制線芯絕緣層，在控制線芯絕緣層外有控制線芯金屬屏蔽層。
2.根據權利要求1所述的集束變頻海底電纜，其特徵在於所述變頻電纜單元設置有 2 10個。
3.根據權利要求1所述的集束變頻海底電纜，其特徵在於所述間隙填充材料為耐海水 腐蝕且柔軟性好的繩狀填充物。
4.根據權利要求1所述的集束變頻海底電纜，其特徵在於所述鎧裝墊層為擠出塑料墊 層或耐海水增強纖維束。
5.根據權利要求1所述的集束變頻海底電纜，其特徵在於所述金屬鎧裝層為耐海水腐 蝕的鍍鋅鋼絲或鋅鋁鎂合金鍍層鋼絲。
6.根據權利要求1所述的集束變頻海底電纜，其特徵在於所述海纜外護層為擠出塑料 護層或耐海水增強纖維束與防腐浙青的混合物。
7.根據權利要求1所述的集束變頻海底電纜，其特徵在於所述每個變頻電纜單元中含 有3個動力線芯和2 8個控制線芯。
8.權利要求1所述的集束變頻海底電纜製作方法，其特徵在於一、動力線芯的製作(1)動力線芯導體製作導電金屬絲在絞線機上絞合成導體，緊壓導體的緊壓係數控 制在0. 88 0. 91之間，導體外層節徑比為9 13倍，導體直徑公差為士0. 2mm ；(2)動力線芯絕緣層和非金屬屏蔽層製作額定電壓3kV及以下的電纜在絕緣擠出機上完成動力線芯絕緣層的擠出，採用聚乙烯 絕緣層，擠出工藝溫度為100°C 160°C，聚乙烯絕緣層採用常溫水進行冷卻；額定電壓3kV及以上的電纜，導體外應有導體屏蔽，導體屏蔽外擠包絕緣層，絕緣層外 擠包半導電屏蔽層。導體屏蔽、絕緣和絕緣屏蔽應採用三層共擠方式製作，採用三臺擠塑機 共用一個擠出機頭三層同時擠出，其中導體屏蔽和絕緣屏蔽採用半導電材料，導體屏蔽和 絕緣屏蔽擠出工藝溫度為70°C 110°C，在導體屏蔽層和絕緣屏蔽層之間有絕緣層，絕緣 層採用交聯聚乙烯絕緣層，絕緣層的擠出工藝溫度為90°C 120°C，擠出溫度偏差不超過 士5°C，在導體屏蔽層、絕緣層和絕緣屏蔽層擠出後進入加熱硫化管進行硫化，加熱硫化管 各區硫化工藝溫度範圍為380°C 260°C，溫度偏差不超過士 10°C，加熱硫化後，採用常溫水進行冷卻；上述擠包有絕緣層和非金屬屏蔽層的動力線芯採用力矩電機進行收線，將擠包有絕緣 層和非金屬屏蔽層的動力線芯收卷在電纜盤上，卷繞直徑不小於20倍動力線芯直徑，收線 張力不大於70N/mm2 ；(3)動力線芯金屬屏蔽層製作動力線芯金屬屏蔽層在金屬屏蔽機上完成，動力線芯 金屬帶屏蔽厚度為0. 09 0. 12mm，單層重疊繞包，繞包平均搭接率不小於帶寬的15%， 金屬編織屏蔽為多根細金屬絲，直徑為0. 2 0. 5mm，正反向編織而成，編織覆蓋率不小於 80%，製成動力線芯；二、控制線芯的製作方法(1)控制線芯導體製作控制線芯導體採用實芯軟圓銅線，或採用如工序1(1)生產的 絞合導體和軟導體，實芯軟圓銅線由銅杆經過連續退火高速大拉機經過拉絲模拉制而成， 拉絲模成品模直徑比成品單線大 1.5%，拉線速度為12.0士0. 5m/s，退火電壓為45 50V ；(2)控制線芯絕緣層製作在絕緣擠出機上完成控制線芯絕緣層的擠出，擠出溫度 根據材料不同進行設定，線芯絕緣層採用常溫水進行冷卻，擠出工藝溫度為臺no°c 180°C，擠出溫度偏差不超過士5°C，絕緣線芯收線採用力矩電力進行收線，收線張力不大於 70N/W ；(3)控制線芯金屬屏蔽層製作控制線芯金屬屏蔽層在金屬屏蔽機上完成，控制線芯 金屬帶屏蔽厚度為0. 09 0. 12mm，單層重疊繞包，繞包平均搭接率不小於帶寬的15%，金 屬編織屏蔽為多根細金屬絲，直徑為0. 15 0. 4mm，正反向編織而成，編織覆蓋率不小於 80% ；三、變頻電纜單元製作動力線芯和控制線芯製作完成後，進行變頻電纜單元的製作，該工序在成纜機上絞合 完成，將動力線芯和控制線芯在成纜機上絞合成變頻電纜單元，成纜節距比不超過30倍電 纜外徑，成纜方向為左向，成纜間隙用非吸溼性化合物填充圓整，並用包帶重疊繞包紮緊， 包帶重疊率不小於10%，外面用金屬帶重疊繞包在纜芯上作為金屬屏蔽層，金屬帶重疊率 不小於10%，其中動力線芯為3芯，控制線芯各為2 8芯；變頻單元成纜完成後，在其外面利用塑料擠出機擠出一層防水護層，擠出機各區 擠出溫度為進料口 150 士 10°C、機筒一區170 士 10°C、機筒二區180 士 10°C、機筒三區 190士 10°C、機筒四區200士 10°C、機頸200士 10°C、模口 230士 10°C，冷卻採用分段冷卻，第 一節水槽採用溫水，冷卻溫度為50士5°C，其餘為常溫水冷卻；四、綜合成纜與鎧裝製作工藝在大型成纜機、鋼絲鎧裝機上一次性完成變頻電纜單元的成纜、鋼絲鎧裝、海纜外護層 的製作，(1)成纜把若干個變頻電纜單元放置於電纜盤上，把電纜盤安裝到大型立式成纜機 上，調整各放線張力到基本一致，放線張力控制在40 50N/mm2，設定成纜節距和成纜方向， 成纜節距比不超過30倍成纜外徑，成纜方向為左向，將若干個變頻電纜單元1絞合成纜；(2)鋼絲鎧裝工序4(1)完成後，立即在其外面螺旋繞包一層中、低強度的鍍鋅鋼絲作 為電纜的鎧裝層，鋼絲的節距比不超過15倍鎧裝外徑，鎧裝方向為左向；(3)海纜外護層海纜外護層材料為塑料合成纖維，在工序4 (2)鋼絲鎧裝完成後，立即 在其外面正反向繞包兩層塑料合成纖維，其中內層方向為右向，外層為左向，以完整覆蓋鋼 絲鎧裝層為準，為防止纖維層鬆散，在繞包的同時，把加熱的電纜浙清澆注到塑料合成纖維 的間隙中，浙青熔融溫度為170°C 士 10°C，浙青澆注完成後，應立即用冷水進行冷卻，水溫 不超過50°C，製成集束變頻海底電纜。
9.根據權利要求2所述的集束變頻海底電纜製作方法，其特徵在於所述金屬屏蔽機採 用同心式銅帶屏蔽機或金屬編織機。
10.根據權利要求2所述的集束變頻海底電纜製作方法，其特徵在於所述成纜間隙填 充用非吸溼性化合物選用聚丙烯發泡填充料。
全文摘要
本發明涉及的是一種集束變頻海底電纜及其製作方法，是由多個變頻電纜單元合理地組合在一起，為海洋石油開採平臺上的多口採油井的電動潛油泵傳送不同參數的電源。包括變頻電纜單元、間隙填充材料、鎧裝墊層、金屬鎧裝層和海纜外護層；若干個變頻電纜單元絞合成纜，變頻電纜單元之間填充有間隙填充材料，在絞合成纜的變頻電纜單元外部有鎧裝墊層，在鎧裝墊層外有金屬鎧裝層，金屬鎧裝層外擠包有海纜外護層；每個變頻電纜單元包括動力線芯、控制線芯、間隙填充物、金屬屏蔽層和護層，動力線芯由動力線芯導體、動力線芯絕緣層、半導電屏蔽層和動力線芯金屬屏蔽層組成，控制線芯由控制線芯導體、控制線芯絕緣層和控制線芯金屬屏蔽層組成。
文檔編號H01B7/14GK101901643SQ201010244839
公開日2010年12月1日 申請日期2010年8月4日 優先權日2010年8月4日
發明者倪磊磊, 馮祝華, 張建民, 薛馳, 陶新華, 馬志金 申請人:中天科技海纜有限公司