Was man an einem Instrumentierungskabel prüft.
Instrumentierungskabel ist gebaut, niederenergetische analoge und digitale Signale statt Leistung zu tragen. Eine 4-20mA-Schleife von einem Druckmessumformer, eine Thermoelement- oder RTD-Leitung zu einer Temperaturanzeige oder eine digitale Feldbusverbindung zu einem Ventilstellungsregler laufen alle auf Kabel, dessen Aufgabe es ist, ein schwaches, störempfindliches Signal über zig oder Hunderte Meter Kabelbahn zu bewahren, die auch Dreiphasen-Energieleitungen trägt. Die prägenden Merkmale sind einzeln oder gesamt geschirmte Paare, kurze Schlaglängen zum Auslöschen induzierter Störungen und Leiter, bemessen auf Signalintegrität statt Strombelastbarkeit -- die meisten Instrumentierungsadern laufen 0.5 bis 1.5 mm². Energie- und Steuerkabel teilen…
Was Instrumentierungskabel definiert
Instrumentierungskabel ist gebaut, niederenergetische analoge und digitale Signale statt Leistung zu tragen. Eine 4-20mA-Schleife von einem Druckmessumformer, eine Thermoelement- oder RTD-Leitung zu einer Temperaturanzeige oder eine digitale Feldbusverbindung zu einem Ventilstellungsregler laufen alle auf Kabel, dessen Aufgabe es ist, ein schwaches, störempfindliches Signal über zig oder Hunderte Meter Kabelbahn zu bewahren, die auch Dreiphasen-Energieleitungen trägt. Die prägenden Merkmale sind einzeln oder gesamt geschirmte Paare, kurze Schlaglängen zum Auslöschen induzierter Störungen und Leiter, bemessen auf Signalintegrität statt Strombelastbarkeit -- die meisten Instrumentierungsadern laufen 0.5 bis 1.5 mm². Energie- und Steuerkabel teilen mit dem Instrumentierungskabel Rumpf und Kabeltrasse, aber beide in derselben Verschraubungsplatte oder derselben ungeschirmten Bahn zu mischen hebelt den Zweck der Schirmung aus.
Aufbau
Leiter und Isolierung
Verseilte verzinnte oder blanke Kupferleiter, isoliert mit vernetztem Polyethylen (XLPE) oder Ethylen-Propylen-Gummi (EPR) für die maschinenraumtypischen Temperaturen. Mehradrige Typen fassen zwei, drei oder vier Leiter je Paar oder Triade.
Schirmung
Einzeln geschirmte Paare (oft Aluminium-Polyester-Band mit Beidraht) schützen gegen Übersprechen zwischen Schleifen im selben Kabel; ein Gesamtschirm schützt das ganze Kabel gegen äußere elektromagnetische Störungen benachbarter Energiestrecken. Beide zusammen werden genutzt, wo eine Schleife einen kritischen Alarm oder einen Regler speist.
Mantel und Bewehrung
Ein Außenmantel aus raucharmer, halogenfreier (LSHF) Mischung ist Standard für Kabel durch Unterkunfts- und Maschinenräume. Wo das Kabel mechanischem Schaden ausgesetzt ist -- offene Decksstrecken, Maschinenraum-Flurplatten -- kommt unter den Mantel ein Geflecht oder eine Drahtbewehrung.
Auswahl und Trassierung
- Zahl und Art der Paare (verseiltes Paar gegen verseilte Triade), abgestimmt auf den Signaltyp -- Analogschleife, RTD-Dreileiter, Digitalbus.
- Die Schirmkonfiguration, abgestimmt auf Signalempfindlichkeit und Streckenlänge.
- Ein LSHF-bemessener Mantelwerkstoff für Räume mit Brand- und Toxizitätsbeschränkungen.
- Der Trennabstand zu Energiekabeln in derselben Bahn und getrennte Bahnen für verdoppelte Sicherheitssysteme.
- Die Brandleistungsklasse, wo die Trasse eine Brandzonengrenze kreuzt.
Vorschriften und Klasse
SOLAS Kap. II-2 setzt die Brandintegritätsanforderungen, die Kabelwahl und Trassierung durch Brandzonengrenzen treiben, und die Klassifikationsgesellschaften legen ihre eigenen Trennungsregeln darüber: Die Verkabelung verdoppelter wesentlicher Dienste -- Haupt- und Bereitschaftsfeuerlöschpumpe etwa -- sollte nicht durch denselben Kanal laufen, damit ein Brand oder ein mechanischer Schaden nicht beide nimmt. Die IACS-Einheitsanforderungen decken die Kabelprüfung (brandhemmend, flammwidrig, raucharm) und die Baumusterzulassung, die die Klassebesichtiger bei Ablieferung und Erneuerungsbesichtigung gegen das Herstellerzertifikat prüfen. Schirm- und Erdungsanordnungen für Instrumentierungsschleifen, die Sicherheitssysteme speisen, werden ebenfalls im Rahmen der Elektrozeichnungsgenehmigung geprüft, nicht bloß im Kabeldatenblatt.
Typische Fehler
| Fehler | Ursache | Folge |
|---|---|---|
| Sprunghafter 4-20mA-Wert | Schirm an beiden Enden geerdet und so eine Erdschleife geschaffen, oder gar nicht geerdet | Fehlalarme, driftende Anzeigen, Misstrauen des Bedieners gegen das Instrument |
| Signalrauschen vom Energiekabel eingekoppelt | Instrumentierungs- und Energiekabel ohne Trennung in derselben ungeschirmten Bahn geführt | Zeitweise Fehler, die sich bei der Fehlersuche schwer reproduzieren lassen |
| Isolationsdurchbruch | Scheuern, wo das Kabel ohne Tülle durch eine Schottverschraubung läuft, oder Bilgenwassereintritt | Schleifenausfall, manchmal ein Kurzschluss, der einen fremden Kreis auslöst |
| Gebrochener Leiter im unversehrten Mantel | Wiederholtes Biegen an einer Kabeleinführung ohne Zugentlastung | Ein Unterbrechungssignal, das als fester, plausibel aussehender Wert gelesen wird -- der am schwersten zu fangende Fehler |
Worauf es beim Lieferanten ankommt
- Ein Baumusterzulassungszeugnis passend zur Klassifikationsgesellschaft des Schiffs, kein generisches Industriekabel-Datenblatt.
- Eine bis zur tatsächlich gelieferten Trommel rückverfolgbare Brandprüfzertifizierung.
- Konsistente Adernfarbcodierung und aufgedruckte Metermarkierung für Installation und spätere Fehlersuche.
- Lagertiefe in den an Bord verwendeten konkreten Paarzahlen und Schirmarten, damit sich eine beschädigte Strecke mit identischem Aufbau ersetzen lässt statt mit einer Näherung.
Den Schirm nur an einem Ende erden -- üblich am Kontrollsystemende -- und am Feldende isoliert lassen; beide Enden zu erden ist die häufigste einzelne Ursache eines Geister-Instrumentenfehlers, den keine noch so gründliche Schleifenkalibrierung behebt.