Cáp ngầm dưới biển nên chọn loại mấy lõi?

cáp-ngầm-dưới-biển-chọn-loại-mấy-lõi

Cáp điện ngầm dưới biển phải được gia cố để có các đặc tính cơ học phù hợp với các yêu cầu vận hành dưới biển. Nghiên cứu này khảo sát một cách số học về các đặc tính cơ học của cáp điện ngầm dưới tác dụng của độ bền kéo, độ xoắn và lực nén xuyên tâm. Cáp mấy lõi là phù hợp nhất cũng phải được xác định theo sự thay đổi của độ cứng kéo (khả năng chịu lực kéo), độ cứng xoắn (khả năng chịu lực xoắn) và áp suất nén xuyên tâm (khả năng chịu lực nén của nước).

1. Cáp ngầm 1 lớp giáp hay 2 lớp giáp?

Phần này mô tả hai loại cáp ngầm: cáp ngầm bọc thép một lớp và hai lớp. Các đặc tính cơ học, bao gồm độ cứng kéo, độ cứng xoắn và hành vi bảo vệ ruột dẫn, của các loại cáp này đã được nghiên cứu. Ngoài ra, mối quan hệ khớp nối giữa lực xoắn và lực căng đã được kiểm tra đối với các loại cáp này.

cáp-ngầm-1-lớp-giáp-và-2-lớp-giáp
cáp-ngầm-1-lớp-giáp-và-2-lớp-giáp

Kết quả thử nghiệm về độ bền kéo và lực xoắn của 2 mẫu cáp trên như sau:

  • Lực kéo căng (N/m): Đối với cáp ngầm 1 lớp giáp là 2.70 × 108 và cáp ngầm 2 lớp là 2.72 × 108. Sai số lần lượt là 4.6% và 5%;
  • Lực xoắn (Nm): Đối với cáp ngầm 1 lớp giáp là 2.35 × 108 và cáp ngầm 2 lớp là 2.37 × 108. Sai số lần lượt là 15.7% và 17.3%, momen xoắn (do tải trọng kéo) của mẫu 2 lớp cao hơn mẫu 1 lớp tới 25.6%.

Kết luận mẫu cáp ngầm 2 lớp giáp mang lại ưu điểm cao hơn mẫu cáp ngầm 1 lớp giáp.

2. Cáp ngầm 2, 3, 4 hay 5 lõi?

Kết cấu2 Core3 Core4 Core5 Core
Đường kính ruột dẫn (mm)32.626.623.020.6
Chiều dày cách điện (mm)9.78.06.96.2
Chiều dày lớp bọc chì (mm)1.91.51.31.15
Tổng đường kính lõi (mm)117.8104100.8101.8
Số sợi
77686667
Đường kính tổng của cáp (mm)135.8122118.8119.8

a. So sánh lực kéo căng và độ xoắn

Độ bền cơ học của cáp ngầm chủ yếu liên quan đến lớp giáp bên trong của nó. Do đó, độ bền cơ học, độ bền kéo và độ cứng xoắn của cáp tăng lên khi số lượng sợi trong lớp giáp của cáp tăng lên.

Kết quả như sau: Độ bền kéo và độ cứng xoắn của mẫu cáp hai lõi cao hơn đáng kể so với ba mẫu còn lại, cụ thể:

  • Độ cứng kéo và độ cứng xoắn của mẫu hai lõi cao hơn mẫu ba lõi lần lượt là 8,15% và 29,18%;
  • Sự khác biệt giữa độ cứng kéo và độ cứng xoắn của các mẫu ba, bốn và năm lõi lần lượt là trong khoảng 4% và 7%;
  • Do sự sắp xếp của các dây dẫn, các giá trị đường kính ngoài và độ cứng của mẫu năm lõi cao hơn một chút so với giá trị của mẫu bốn lõi.
độ-bền-kéo-và-độ-xoắn-cáp-ngầm-2-lõi-so-với-3,4,5--lõi
độ-bền-kéo-và-độ-xoắn-cáp-ngầm-2-lõi-so-với-3,4,5–lõi

b. So sánh độ biến dạng xuyên tâm

Cáp ngầm dưới biển phải chịu tải trọng nén cao, có thể tạo ra các biến dạng xuyên tâm vào lõi. Phần này mô tả tầm quan trọng của việc cáp ngầm có thể chịu được biến dạng xuyên tâm khi chịu áp lực nước biển hay không. Nếu một lõi trong cáp bị biến dạng xuyên tâm quá mức, nó có thể không còn khả năng truyền tải điện một cách hiệu quả và tăng chi phí bảo trì cho cáp.

Kết quả cho thấy cáp ngầm có ít lõi hơn thì thể tích chất độn nhiều hơn, khả năng chịu áp lực xuyên tâm thấp hơn và kết quả sẽ có giá trị biến dạng do lực nén xuyên tâm cao hơn.

minh-họa-lực-nén-xuyên-tâm-vào-lõi-của-cáp
minh-họa-lực-nén-xuyên-tâm-vào-lõi-của-cáp

Cụ thể: Độ biến dạng của cáp 2, 3, 4, 5 lõi lần lượt là 2.36 × 10 −6 mm, 1.65 × 10 −6 mm, 1.39 × 10 −6 mm, 1.22 × 10 −6 mm.

  • So với mẫu 3 lõi, mức độ biến dạng xuyên tâm của mẫu 2, 4 và 5 lõi cao hơn lần lượt là cao hơn 43,03%, thấp hơn 15,7% và thấp hơn 26,06%.
  • Mức độ biến dạng xuyên tâm của mẫu 2 lõi gần gấp đôi so với mẫu 5 lõi.

Kết quả mô phỏng chỉ ra rằng dưới cùng một áp suất nén hướng tâm, số lượng lõi cao hơn tương ứng với độ biến dạng do lực nén hướng tâm thấp hơn.

c. So sánh ứng suất tiếp xúc

Ứng suất tiếp xúc của lõi cáp có thể được sử dụng để xác định phần nào ứng suất hướng tâm cao nhất mà cáp phải chịu. Hình dưới đây minh họa sự phân bố ứng suất tiếp xúc cho các mẫu 2, 3, 4 và 5 lõi. Ứng suất tiếp xúc lớn nhất đã được ghi nhận tại điểm nối của ruột dẫn và lớp cách điện.

ứng-suất-tiếp-xúc-của-cáp-2,-3,-4,-5-lõi-ngầm-dưới-biển
ứng-suất-tiếp-xúc-của-cáp-2,-3,-4,-5-lõi-ngầm-dưới-biển
  • Các mức ứng suất tiếp xúc tối đa thu được đối với cáp 2, 3, 4 và 5 lõi lần lượt là 1265,9, 1046,2, 960,78 và 924,69 Pa.
  • Ứng suất tiếp xúc của mẫu cáp 2 lõi cao hơn 20,99% so với mẫu 3 lõi.
  • Ứng suất tiếp xúc của mẫu 4 và 5 lõi lần lượt thấp hơn 8,16% và 11,6% so với mẫu 3 lõi.

d. Ảnh hưởng kết hợp của lực kéo, xoắn và lực nén

Cáp 2 lõi có độ bền kéo và độ cứng xoắn cao nhất nhờ có số lượng sợi trong lớp giáp bảo vệ nhiều nhất, đi cùng với đó là khả năng chịu áp suất nén hướng tâm tương đối thấp so với các mẫu còn lại, do đó cần kết hợp các tác động đồng thời của những chỉ số này để đánh giá ảnh hưởng 1 cách đồng bộ lên cáp.

ảnh-hưởng-của-lực-nén-lên-độ-bền-kéo-của-cáp
ảnh-hưởng-của-lực-nén-lên-độ-bền-kéo-của-cáp
ảnh-hưởng-của-áp-suất-nén-hướng-tâm-lên-độ-bền-kéo-của-cáp
ảnh-hưởng-của-lực-nén-hướng-tâm-lên-độ-bền-kéo-của-cáp

Kết quả như sau: Khi áp suất nén xuyên tâm cao hơn 100 MPa, độ bền kéo của cáp 2 lõi tương tự như 3 mẫu còn lại, cáp 5 lõi ít bị giảm độ bền kéo nhất dù tăng áp suất nén lên.

Tóm lại áp suất nén hướng tâm (của nước) sẽ làm giảm độ bền kéo và tăng nguy cơ nứt cáp, tương tự áp suất nén tăng cũng làm giảm độ cứng xoắn của cáp.

Nghiên cứu tương tự bên dưới cũng cho kết quả tương tự.

  • Ảnh hưởng của độ xoắn và lực nén lên độ bền kéo của cáp: Tỷ lệ nghịch;
  • Ảnh hưởng của độ bền kéo và lực nén lên độ xoắn của cáp: Tỷ lệ nghịch.

Kết hợp đo lường và đánh giá ảnh hưởng lẫn nhau của các chỉ số trên, các nhà nghiên cứu tổng hợp lại thành thang đo đánh giá sau (thấp nhất tương ứng kém nhất, cao nhất tương ứng tốt nhất):

Đặc tính2 lõi3 lõi4 lõi5 lõi
Độ cứng kéo4312
Độ cứng xoắn4312
Biến dạng xuyên tâm
1234
Ứng suất tiếp xúc1234
Tác động kết hợp1234
Chi phí
1243

Tham khảo: International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering

SUNWON hiểu rằng uy tín chất lượng sản phẩm và dịch vụ là 2 yếu tố quyết định sự tồn tại và phát triển của công ty. Do đó, Công ty cổ phần thiết bị điện Hàn Quốc cam kết thực hiện chính sách chất lượng như sau:

    • Luôn cung cấp sản phẩm chất lượng cao, đáp ứng yêu cầu của hách hàng!
    • Chú trọng công tác đào tạo và đào tạo lại đội ngũ cán bộ công nhân viên, không ngừng học tập và rèn luyện để nâng cao trình độ sản xuất, nghiệp vụ, nâng cao năng lực quản lý kỹ thuật.
    • Vận dụng sáng kiến cải tiến kỹ thuật, hợp lý hóa quy trình sản xuất hiện đại nhằm nâng cao năng suất, chất lượng, giá thành sản phẩm.
    • Thường xuyên duy trì, cải tiến hệ thống quản lý chất lượng ISO 9001: 2015.
chứng nhận iso 9001

ISO 9001:2015

chứng nhận tcvn 6610

TCVN 6610-3: 2000

2. Giấy chứng nhận tcvn 6610 2

TCVN 6610-5: 2007

TCVN 5935-1: 2013

chứng nhận tcvn 5935

TCVN 5935-2: 2013

2. Giấy chứng nhận tcvn 5064

TCVN 5064:1994

2. Giấy chứng nhận tcvn 6447 1998

TCVN 6447:1998

2. Giấy chứng nhận qcvn 4 2009

QCVN 4:2009

IEC60332 (CÁP CHỐNG CHÁY)

IEC 60332

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

.
.