Khi nào nên sử dụng cáp bọc thép?

I. Vấn đề lựa chọn thường bị đánh giá thấp

Trong việc lựa chọn cáp, một câu hỏi thường xuyên được đặt ra nhưng hiếm khi được thực hiện nghiêm túc:

“Tôi có cần áo giáp không?”

Nhiều khách hàng nước ngoài, khi hỏi về giá cả, đều cho rằng cần phải có áo giáp—“Thêm một dải thép còn tốt hơn là không có gì”—hoặc hoàn toàn không quan tâm đến áo giáp—“Dù sao thì cáp cũng được chôn trong ống dẫn.”

Cả hai thái cực đều có thể dẫn đến vấn đề.

Nếu không thêm lớp giáp khi cần thiết, cáp có thể bị chuột gặm, bị đá làm hỏng hoặc bị căng trong quá trình lắp đặt sau một vài tháng hoạt động. Việc bổ sung lớp giáp khi không cần thiết không chỉ làm tăng chi phí không cần thiết—lớp giáp thường chiếm 15% đến 25% tổng chi phí cáp—mà còn làm tăng độ cứng và trọng lượng của cáp, khiến việc lắp đặt trở nên khó khăn hơn.

Vậy khi nào nên sử dụng cáp bọc thép? Và khi nào chúng có thể được bỏ qua?

II. Chức năng cốt lõi của áo giáp: Không chỉ là "chống áp lực"

Nhiều người liên tưởng áo giáp với “khả năng chịu áp lực”. Tuy nhiên, áo giáp mang lại sự bảo vệ nhiều mặt.

Đầu tiên, bảo vệ nén và tác động.

Đây là chức năng rõ ràng nhất của áo giáp. Lớp băng thép hoặc lớp giáp dây có thể phân tán áp lực điểm tác dụng từ bên ngoài, ngăn chặn lực cục bộ tập trung vào lớp cách nhiệt. Khi cáp được chôn trực tiếp dưới lòng đất, lớp giáp có thể chịu được áp lực đất từ ​​​​phía trên một cách hiệu quả, các phương tiện hạng nhẹ thỉnh thoảng đi qua hoặc các tác động ngẫu nhiên trong quá trình thi công.

Thứ hai, tăng cường độ bền kéo.

Đối với áo giáp dây thép (SWA), nó không chỉ chịu được lực nén mà còn chịu được lực kéo dọc trục đáng kể. Điều này làm cho cáp bọc thép trở nên lý tưởng cho việc lắp đặt theo chiều dọc—chẳng hạn như kéo dài từ phòng điện của tòa nhà cao tầng đến các tầng khác nhau hoặc treo trên các giá đỡ phía trên. Áo giáp băng thép (STA) có độ bền kéo yếu hơn và được thiết kế chủ yếu cho các ứng dụng nén.

Thứ ba, bảo vệ loài gặm nhấm và mối mọt.

Đây là chức năng đặc biệt quan trọng nhưng thường bị bỏ qua ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới.

Bình thườngPVClớp vỏ bên ngoài giống như pho mát mềm đối với các loài gặm nhấm (chuột, sóc) và mối mọt. Chuột có thể gặm xuyên lớp vỏ tiêu chuẩn trong vòng vài giờ, tiếp cận trực tiếp lớp cách nhiệt. Một khi lớp cách điện bị hư hỏng thì việc đoản mạch là điều không thể tránh khỏi.

Băng thép hoặc áo giáp dây có tác dụng như một rào cản vật lý. Chuột và mối không thể gặm xuyên qua kim loại. Ở những khu vực bị mối mọt xâm nhập như Trung Đông, Đông Nam Á và Châu Phi, áo giáp gần như là tiêu chuẩn trên cáp ngầm.

Thứ tư, “tuyến phòng thủ cuối cùng” sau khi lớp vỏ bên ngoài bị hư hại.

Ngay cả khi lớp vỏ bên ngoài vô tình bị trầy xước trong quá trình lắp đặt hoặc vận hành, lớp giáp vẫn có thể tạm thời ngăn hơi ẩm và chất gây ô nhiễm tiếp xúc trực tiếp với lớp cách nhiệt. Điều này tạo cơ hội cho việc kiểm tra và sửa chữa.

III. Khi áo giáp phải được xem xét.

Theo thông lệ kỹ thuật quốc tế và các yêu cầu của IEC 60364, cáp bọc thép cần được ưu tiên trong các trường hợp sau:

Kịch bản 1: Chôn cất trực tiếp. Khi cáp được chôn trực tiếp trong đất mà không có ống dẫn hoặc lớp bảo vệ bằng cát, áo giáp là cấu hình được khuyến nghị.

Đất có thể chứa đá, mảnh vụn xây dựng hoặc thậm chí các vật sắc nhọn do con người vứt bỏ. Theo thời gian, các chu kỳ đóng băng-tan băng và sụt lún làm thay đổi môi trường ứng suất xung quanh dây cáp. Lớp áo giáp bảo vệ chống lại những căng thẳng cơ học lâu dài này.

Hơn nữa, một khi cáp chôn được lắp đặt, chi phí đào và sửa chữa sẽ rất cao. Thêm một lớp áo giáp cũng giống như mua "bảo hiểm phòng ngừa".

Kịch bản thứ hai: Các khu vực có khả năng bị loài gặm nhấm hoặc mối phá hoại

Đây được liệt kê là "điều kiện khuyến nghị" trong nhiều thông số kỹ thuật, nhưng trên thực tế, nó cần được coi là "điều kiện cần" trong nhiều lĩnh vực.

Nếu dự án của bạn nằm trong khu vực được biết là có hoạt động của mối—chẳng hạn như xung quanh rừng nhiệt đới hoặc mạng lưới đường ống ngầm ở các khu đô thị cũ—hoặc nếu nhân viên địa điểm đã báo cáo về sự xâm nhập của loài gặm nhấm thì việc không thêm lớp giáp tương đương với việc chấp nhận một rủi ro đã biết.

Một trường hợp từ một dự án ở Trung Đông minh họa điều này: một lô cáp bọc thép chôn trực tiếp và một lô cáp điều khiển không bọc thép được đặt trên cùng một tuyến đường. Hai năm sau, nhiều lỗi đoản mạch xảy ra ở các cáp điều khiển không được bọc thép. Khi khai quật và kiểm tra, người ta tìm thấy những vết cắn dày đặc của loài gặm nhấm ở lớp vỏ bên ngoài. Tuy nhiên, các dây cáp bọc thép vẫn còn nguyên vẹn.

Kịch bản 3: Xếp theo chiều dọc hoặc Xếp với những giọt lớn

Khi cáp cần được đặt thẳng đứng dọc theo trục, máng cáp hoặc trên địa hình có độ dốc lớn, trọng lượng riêng của cáp sẽ tạo ra lực kéo dọc trục liên tục.

Trong tình huống này, nên chọn áo giáp dây (SWA) thay vì áo giáp băng thép (STA). Áo giáp dây có thể chịu được lực kéo dọc trục, trong khi áo giáp băng thép dễ bị "cuộn" hoặc "tách ra" khi bị căng.

Trong các tòa nhà cao tầng, cáp thẳng đứng kéo dài từ phòng phân phối tầng hầm đến hơn 20 tầng, không có giáp dây, có thể khiến dây dẫn đồng bị mỏng và lớp cách điện mỏng hơn theo thời gian do trọng lượng của chính cáp.

Tình huống 4: Môi trường có khả năng ăn mòn hóa học hoặc điện phân

Trong một số môi trường công nghiệp, chẳng hạn như nhà máy hóa chất, nhà máy xử lý nước thải và khu vực gần hệ thống kéo DC, dây cáp có thể phải đối mặt với nguy cơ ăn mòn hóa học hoặc ăn mòn dòng điện rò.

Lớp vỏ ngoài bằng PVC có khả năng chống ăn mòn hóa học nhưng không thể đánh lừa được. Các lớp giáp (đặc biệt là băng hoặc dây thép mạ kẽm) cung cấp thêm một lớp rào chắn. Đối với môi trường có tính ăn mòn cao, có thể chọn áo giáp phi kim loại (như băng sợi thủy tinh) hoặc áo giáp bằng thép không gỉ.

Tình huống 5: Ứng dụng yêu cầu che chắn điện từ

Mặc dù các lớp áo giáp không được thiết kế đặc biệt để che chắn điện từ nhưng áo giáp kim loại lại mang lại một mức độ che chắn nhất định.

Đối với cáp điều khiển hoặc cáp thiết bị được đặt gần các nguồn nhiễu mạnh như động cơ có tần số thay đổi lớn, thiết bị hàn và bộ chỉnh lưu công suất cao, việc sử dụng các lớp giáp có thể giúp giảm nhiễu điện từ. Đối với những ứng dụng này, áo giáp dây thường mang lại khả năng che chắn tốt hơn áo giáp băng thép.

IV. Khi áo giáp có thể bị trì hoãn

Không phải tất cả các dự án đều yêu cầu áo giáp. Trong các trường hợp sau, cáp không có giáp có thể là lựa chọn hợp lý hơn.

Tình huống 1: Cáp chạy qua ống dẫn (Bảo vệ ống dẫn)

Nếu cáp được đặt trong ống dẫn bằng kim loại hoặc PVC đủ chắc chắn và ống dẫn được lắp đặt đúng cách (không bị uốn cong, không bị hư hỏng) thì bản thân ống dẫn sẽ cung cấp khả năng bảo vệ cơ học, khiến lớp giáp trở nên dư thừa.

Tuy nhiên, cần lưu ý rằng hiệu quả của việc bảo vệ ống dẫn phụ thuộc vào tính toàn vẹn của ống dẫn và chất lượng lắp đặt. Nếu ống dẫn có mối nối lỏng lẻo, bị hư hỏng hoặc bị đá đè bẹp thì tác dụng bảo vệ sẽ giảm đi rất nhiều.

Tình huống 2: Lắp đặt khay cáp hoặc khay cáp

Trong môi trường trong nhà, cáp được đặt trong khay cáp hoặc máng cáp bằng kim loại có mái che để cung cấp đủ khả năng bảo vệ cơ học. Trong trường hợp này, có thể chọn cáp không có giáp để giảm chi phí và khó khăn khi lắp đặt.

Tuy nhiên, có một ngoại lệ: nếu có nhiều cáp trong khay, trọng lượng của cáp phía trên có thể nén các cáp phía dưới. Trong trường hợp này, vẫn nên bọc giáp cho một số dây cáp phía dưới.

Kịch bản 3: Lắp đặt trên không

Khi cáp được treo từ các sợi thép hoặc các giá đỡ trên cao, bản thân cáp không chịu áp lực cơ học bên ngoài và không yêu cầu bảo vệ nén. Cáp trên không thường không được bọc thép để giảm trọng lượng và tải trọng gió.

Kịch bản 4: Môi trường trong nhà khô ráo

Trong môi trường trong nhà khô ráo, khép kín như phòng phân phối điện, phòng điều khiển và phòng máy tính, không có loài gặm nhấm, cáp thường được đặt trong khay cáp, ống dẫn cáp hoặc ống dẫn và được kiểm tra thường xuyên. Nguy cơ hư hỏng cơ học là rất thấp và chỉ cần sử dụng cáp không bọc thép là đủ.

V. Giáp băng thép và Giáp dây thép: Cách chọn

Nhiều khách hàng biết họ cần áo giáp nhưng lại phân vân không biết nên chọn băng thép (STA) hay dây thép (SWA). Hai cái này có công dụng khác nhau đáng kể.

Áo giáp băng thép: Áo giáp băng thép bao gồm hai lớp băng thép mạ kẽm được quấn xoắn ốc với nhau, chủ yếu cung cấp khả năng bảo vệ cường độ nén. Nó phù hợp cho việc lắp đặt chôn trực tiếp, ống dẫn và khay cáp nơi không cần đến lực kéo dọc trục.

Áo giáp băng thép có bán kính uốn cong tương đối nhỏ, mang lại sự linh hoạt khi lắp đặt tốt hơn. Tuy nhiên, nó hoạt động kém dưới lực kéo dọc trục - băng thép có thể bị biến dạng dẻo hoặc thậm chí bong ra khi bị kéo.

Áo giáp dây thép: Áo giáp dây thép bao gồm một hoặc nhiều lớp dây thép mạ kẽm được quấn xoắn ốc với nhau, mang lại khả năng bảo vệ cả độ bền nén và độ bền kéo.

Áo giáp dây thép thích hợp cho việc đặt thẳng đứng, đặt với độ rơi lớn hoặc các tình huống đòi hỏi độ bền kéo. Nó mang lại độ bền cơ học cao hơn nhưng cũng đắt hơn, có bán kính uốn lớn hơn và tăng độ khó lắp đặt.

Hướng dẫn lựa chọn nhanh: Nếu bạn chỉ cần bảo vệ khỏi đá và loài gặm nhấm trong quá trình chôn cất trực tiếp thì áo giáp băng thép là đủ.

Nếu cáp của bạn cần được đặt thẳng đứng lên trên trong hơn 20 mét hoặc nếu có lực kéo đáng kể dọc theo đường đặt, bạn phải chọn áo giáp bằng dây thép.

VI. Một quan niệm sai lầm phổ biến về cáp bọc thép

Một số kỹ sư tin rằng: “Có áo giáp, dây cáp sẽ không bao giờ đứt”.

Điều này không đúng.

Lớp áo giáp chỉ có tác dụng bảo vệ cơ học; nó không giải quyết được vấn đề về điện. Nếu cáp của bạn lựa chọn không chính xác (không đủ khả năng mang dòng), các vấn đề lắp đặt (bán kính uốn quá nhỏ) hoặc các vấn đề về môi trường (ngâm trong nước lâu dài, ăn mòn hóa học), lớp giáp sẽ không giúp ích được gì.

Hơn nữa, bản thân bộ giáp cũng có thể có vấn đề.

Trong môi trường ẩm ướt, băng thép hoặc áo giáp dây thép vẫn sẽ bị rỉ sét nếu lớp mạ kẽm kém chất lượng hoặc bị trầy xước trong quá trình sử dụng. Lớp giáp bị ăn mòn nở ra, gây áp lực hướng vào trong lên lớp vỏ bên ngoài, cuối cùng khiến nó bị nứt và tạo điều kiện cho hơi ẩm xâm nhập vào cáp.

Vì vậy, khi lựa chọn cáp bọc thép, đừng chỉ xem chúng có bọc thép hay không; cũng chú ý xem vật liệu áo giáp, chất lượng mạ và độ dày có đáp ứng yêu cầu của môi trường vận hành hay không.

VII. Tóm tắt: Khung ra quyết định đơn giản

Khi bạn cần xác định xem cáp có nên được bọc thép hay không, hãy tự hỏi mình những câu hỏi sau theo thứ tự:

Đầu tiên, cáp sẽ được đặt trong môi trường nào?

Nếu được chôn trực tiếp, có nguy cơ bị gặm nhấm/mối mọt hoặc có khả năng chịu tác động cơ học thì nên bọc thép.

Thứ hai, có những đoạn thẳng đứng hoặc có độ dốc đáng kể trên đường rải không?

Nếu cáp cần di chuyển một quãng đường dài lên trên thì nên bọc thép và phải là áo giáp bằng dây thép.

Thứ ba, có những hình thức bảo vệ cơ học nào khác không?

Nếu cáp hoàn toàn nằm trong ống dẫn kim loại có độ bền cao hoặc trong khay cáp có mái che thì có thể không cần bọc thép.

Thứ tư, bạn cân nhắc chi phí và rủi ro như thế nào? Việc bọc thép làm tăng chi phí từ 15% đến 25%, nhưng nó làm giảm thời gian ngừng hoạt động và rủi ro bảo trì do hư hỏng cơ học. Ở những tuyến đường quan trọng hoặc những tình huống khó bảo trì, đây thường là một khoản đầu tư đáng giá.

Nếu bạn vẫn không chắc chắn, vui lòng gửi cho tôi sơ đồ đơn giản về đường dẫn và điều kiện địa điểm. Sau khi xem lại bản vẽ và hình ảnh, tôi có thể đưa ra những gợi ý cụ thể hơn.