Файл: Месенжник Я.З. Кабели для нефтегазовой промышленности.pdf

Анализ факторов, действующих на жилу, показывает, что критерий (1—3—1) устойчивости токопроводящей жи­ лы к обрывам необходим, но не всегда достаточен, в част­

все точки кривой 2, полупим 2'в системе координат с цент­ ром в точке О (рис. 11, б). Точка пересечения кривой 2 с осью абсцисс системы координат с центром в точке О пока­ зывает относительную величину предварительной дефор­ мации и нагрузки токопроводящей жилы в кабеле до момента приложения растягивающего усилия к кабелю. Величина предварительной деформации жилы составляет:

растягивающее усилие ~ 48 кгс (— 62% от ее разрывной прочности), относительное удлинение-0,84%.

Анализ показывает, что предварительная деформация получена жилой в процессе изготовления кабеля, в основ­ ном при его бронировании, и обусловлена рядом факторов.

Для плотного наложения проволочной брони на изоли­ рованную жилу необходимо создание обжатия, величину которого можно определить как

Вследствие податливости изоляционно-защитных оболо­ чек и обжатия их при наложении первого повива брони на жилу действует усилие, тангенциальная составляющая ко­ торого направлена в сторону, противоположную движению кабеля при бронировании. Под его воздействием в зоне между калибром и устройством для предварительной де­ формации проволоки брони происходит смещение по жиле резиновой оболочки и хлопчатобумажной оплетки, что и создает, в силу трения между жилой и изоляцией, напряжен­ ное состояние токопроводящей жилы в кабеле.

Для аналогичных кабелей с резиновой изоляцией и двойной броней предварительное натяжение в жиле состав­ ляет 45-1-55 кгс. Очевидно, что чем меньше предваритель­ ная деформация жилы, тем шире полезный диапазон ее использования. Предварительное относительное удлинение при бронировании еж. бр зависит от отношения предвари­ тельной нагрузки жилы при бронировании Р ж. бр к разрыв­ ному усилию ЖИЛЫ Р ж. разр:

Поскольку Рж для данной конструкции — постоянная ве­ личина, предварительное относительное удлинение жилы уменьшается с увеличением ее разрывного усилия и полез­ ный диапазон удлиненной жилы

ного кабеля увеличивается „полезный“ диапазон ее относи­

114

г

где s — относительное удлинение кабеля; Ѳ — кручение кабеля;

Гж,аж — радиус и угол скрутки проволок жилы (знак плюс выбирается в случае закручивания повива, минус — при раскручивании).

Под действием свободно подвешенного груза, веса ка­

нагрузки KK

%

%

- н

§ -»у

V-

s* t 5 §

'l«? II V

~

& 5 % § 5 $

. и

Рис. 12. Эпюры напряжений в жилах и броне кабеля КОБДФ-6 от его веса, груза и температуры в сечениях 1= 0 и 1 = L (по Мамаеву).

оболочек кабель удлиняется и раскручивается. Все сущест­ вующие кабели являются частично неуравновешенными от кручения. В связи с этим М. Ф. Глушко, Э. А. Шахназаряном и Л. М. Мамаевым предложен принцип создания неу­ длиняющихся ТПЖ, основанный на частичной неуравнове­ шенности кабелей: при раскручивании кабеля противопо­ ложно скрученные жилы закручиваются и, следовательно, укорачиваются. Поэтому можно выбрать такие параметры

117

скрутки кабеля, при которых удлинение жил, вызванное удлинением кабеля, компенсируется их укорочением от за­ кручивания.

Эти параметры можно получить из уравнения (2 -- 5 - 2 4 ) при «л= 0 . В этом случае

Поскольку отношение агрегатных деформаций в основном определяется конструкцией брони и для данного кабеля является величиной постоянной, выполнение условия не­

растяжимости жил e s 13 0 обеспечивается в широком диа- g

пазоне нагрузок. При свободной подвеске груза е/ѳ= — — *

Анализ показывает, что полное выполнение условия нерас­ тяжимости жил при постоянном отношении агрегатных де­ формаций в ряде случаев неосуществимо, так как приводит к невыполнению требований к кабелю в отношении диаметра жилы, ее шага скрутки и т. д.

Так, при существующих конструкциях брони и токопро­ водящих жил двухбронных кабелей (В/С при нормальной температуре для одножильных КОБД-4, КОБД-6, КОБДФ-6 составляют соответственно 2,5; 3,83; 3,46) выполнение ус­ ловия нерастяжимости жил потребовало бы уменьшения шага скрутки до нереальной величины (h < d„p). Увеличение же диаметра жилы, при прочих равных условиях, иногда нецелесообразно, так как в конечном счете приводит к уве­ личению диаметра кабеля.

В случае невозможности изменения конструкции жилы (гж н d») условие нерастяжимости их можно выполнить из­ менением конструкции брони для получения необходимого соотношения ее агрегатных деформаций.

При изгибе кабеля на барабане лебедки и роликах сво­ бодному смещению винтовых элементов брони и жилы пре­ пятствуют силы трения, от чего в проволоках возникают до­ полнительные осевые усилия, а в проволоках изолированной ТПЖ, кроме того,—дополнительные напряжения, обуслов­ ленные сопротивлением изоляционной оболочки смещению

где (1 — коэффициент Пуассона,

118