铠装电缆

2024-09-29

铠装电缆(精选3篇)

铠装电缆 篇1

一、成缆工序

三芯电缆钢丝铠装, 成缆时要求必须圆整, 绝缘线芯的张力须调整均匀, 为下道钢丝铠装工序奠定良好基础。这是因为在钢丝铠装时, 钢丝与缆芯接触面积小, 钢丝对缆芯有一向内的压力, 若绝缘线芯的张力调整不均匀, 成缆不圆整, 在钢丝铠装时容易造成钢丝背股、松股, 会造成“灯笼”状;钢丝铠装不圆整, 铠装后的线不平直, 这给成品装盘及用户敷设带来麻烦, 所以在生产钢丝装铠线时必须注意成缆工序, 尤其是成缆时绝缘线芯始端和末端必需要用等同外径的牵引线, 保证绝缘线芯及缆芯线始终在张力的作用下成缆, 避免钢丝装铠时内应力的产生。

二、钢丝装铠

1首先钢丝放线盘必须有张力, 且张力要调节均匀。

2钢丝直径是根据成缆假定直径来选取的, 钢丝的根数是根据电缆理论计算值和电缆的外径确定的, 在实际的生产过程中, 钢丝的根数可根据缆芯线芯的实际外径适当在生产工艺的基础上增减1~2根。在对国外电缆招标填写技术参数时钢丝的直径可直接填写, 但根数不能填写定值, 要有±2根的允许范围, 这样在实际生产过程中可有调整的余地。

3我公司采用笼式绞线设备进行钢丝装铠, 可对铠装钢丝进行退扭, 钢丝内的内应力会减小, 但是当钢丝直径达到3.15mm或者4.0mm时, 即使经过退扭, 钢丝的内应力依然很大, 铠装时常出现起灯笼和跳浜现象。鉴于此, 我公司在分线板前面增加了一段预成型装置, 粗钢丝经过∽型的预成型装置后内部应力基本可以消除。

4并线模具必须选取内孔粗糙度为0.025的钢模材料, 其内孔尺寸不宜太大也不宜太小, 太大钢丝紧密性不好, 太小增加钢丝的牵引力, 钢丝不能畅通连续运行, 且易将钢丝表面损坏。

5线芯盘及钢丝盘安装

确认线芯合格后将线芯盘安装到放线架, 调整放线架张力至适中。将线芯盘上牵出的线芯与牵引线芯连接。要求:连接处用自然膜缠裹且线径不可过粗以使其可顺利通过内铠机头。

检查绞笼及摇篮后将钢丝盘安装到摇篮。方法:钢丝盘挡扭在钢丝盘中心轴以上, 用行车吊起钢丝盘, 开到摇篮正上方后慢慢放下, 用手拉动钢丝盘, 让钢丝盘中心口对准卡口, 拉动锁杆, 锁住。要求:钢丝盘安装到摇篮可正常转动, 钢丝可从钢丝盘上方牵出。

6钢丝牵引

将钢丝沿滚筒中心轴平行方向从钢丝盘牵至机头处并均匀地系在牵引线上。要求:钢丝系在牵引线处要均匀不致过错以使其能顺利通过外铠机头和外铠压轮。

7调试

按工艺要求将内外铠转速, 牵引速度, 内外铠弧高弧宽调节合适。方法如下:内外铠转速, 按图示换上相应变速齿轮, 速度杆调至所要求位臵。牵引速度:按牵引箱上的图示将各变速齿轮调至相应位臵即可。弧高:转动中间预变形器, 调至要求弧高即可。弧宽:用拶子敲打预变形器两边, 将弧宽调至要求, 且两边和中间的距离相等即可。要求:调试后的电缆光滑紧密, 不散头。将调试好的电缆通过牵引电缆牵到收线盘后即可进行正常生产。

8正常开车前须对机头处钢丝进行检查, 若钢丝未绷紧则需要拖车, 方法如下:抽出内铠档位挡扭, 档位到正中间, 松开挡扭, 摇动档位杆, 确定档位正确。外铠档位处理方法同内铠。档位挂至空档后点动启动按钮, 当钢丝和线芯同时动时立即按下停止按钮, 将档位复位。钢丝铠装时缆芯始端和末端必须要有等同外径的牵引线, 保证始终在张力下装铠, 避免始端和末端产生内应力, 同时钢丝始末端头必须捆扎实, 防止钢丝滑移。

接头处理方法:钢丝出现接头后立即刹车, 将速度调至4格, 用手拽紧出现接头的钢丝, 将有接头的钢丝盘转至方便处理的位臵, 牵出接头, 拽紧钢丝, 不要使钢丝盘上的钢丝松散, 如压线将钢丝接头从压线位臵掏出即可。用钢丝对焊机将接头焊住, 方法如下:钢丝接头分别夹在对焊机的两极, 两接头对齐, 对焊机调制合适档位, 一手按住对焊机按钮, 另一只手慢慢将接头送到一起, 钢丝通电融化后再稍微送一点, 松开对焊机按钮, 拿下钢丝, 再按住对焊机按钮, 将焊接处放在淬火极上淬火, 钢丝发红且不出现火花即可。焊接处冷却后, 用手对折焊接处, 检查是否结实。确定焊接处结实后用搓把焊接

9在钢丝铠装后, 通常要用钢带单层间隔绕包或双层无纺布/一层无纺布和一层PP压花带重叠绕包进行扎紧。由于钢丝的弹性很大, 在上收线盘后, 在弯曲作用力下, 须防止外层扎带绷开, 避免绕包后层与层间或层与线芯间的摩擦损坏扎带, 造成“灯笼”现象。

三、护套的挤出工序

1电缆外护层的作用

外护层主要由内衬层、铠装层及外被层组成。

(1) 内衬层作用:在装铠层过程中, 防止内护层被铠装层碰伤;在敷设运行中, 可以抵御外界腐蚀介质的侵入, 防止金属护套 (内护层) 与外界腐蚀介质的接触, 处延长电缆的使用寿命。

(2) 铠装层作用:防止电缆在敷设过程中或运行过程中遭到可能遇到的机械损伤, 以确保内护层有完整性, 并可以承受一定的外力作用。

(3) 外被层作用:主要是保护铠装层, 防止铠装层在敷设过程中受到损伤。由塑料护套组成的外被层可以防止铠装层在运行过程中受到腐蚀。

电缆护层是保证电缆长期保持优良电气性能的, 一旦护层损伤, 电缆就会发生故障, 不能继续运行, 因此电缆的使用寿命在很大程度上依赖于电缆护层的寿命, 而电缆护层的寿命在很大程度上取决于护层的制造质量。

2各种外护层的结构

(1) 金属套通用电缆外护套结构。

(2) 非金属套通用电缆外护层结构。

(3) 铅套充油电缆外护层结构。

(4) 钢管电缆外护层。

在挤外护套时, 根据钢丝节距及电缆的长度将电缆的始端沿钢丝方向旋转几圈后与牵引线联结, 且在牵引联结处用一钢棒将其锁定, 这样就可以防止电缆由于在钢丝应力作用下回转产生松散, 以至于在挤出过程钢丝产生“灯笼”状, 此棒一直到了收线牵引后方可取下。总而言之, 生产钢丝装铠电缆时, 只要从成缆、钢丝装铠、挤外护套三道工序稍加注意, 就可以防止或减少钢丝起“灯笼”和“跳浜”。以上是在生产钢丝装铠电缆时摸索出的一些经验和方法, 愿与同行们交流。

四、钢丝铠装的根数确定

在铠装电缆的工艺设计中, 有两个重要参数:钢丝根数和钢丝节距。对于钢丝根数的计算较为方便, 钢丝的绞合节距计算复杂很多:不仅有乘方计算, 还有根式计算;计算过程还会遇到保留小数位数问题。不同的小数保留位数, 其节距的计算结果会大相径庭, 影响电缆工艺设计人员设计。基于此, 笔者推介一个钢丝节距计算的简便公式, 该公式避免了多位小数的相除、乘方运算、根式运算, 使得计算结果相对是确定值, 尤其是对于大批量计算钢丝节距、制定铠装工艺有显著优势。铠装工艺的主要计算公式, 钢丝铠装工艺中有两个关键的参数:钢丝根数及钢丝绞合节距。关于这两个参数的计算公式分别是:

1钢丝根数

其中:

D0—钢丝铠装前外径, mm;

d—钢丝直径, mm;

K—钢丝绞合系数 (钢丝φ1.4~1.8取1.06;φ2.5~3.15取1.05;φ4.0~6.0取1.05;钢丝直径小于1.4mm, 取1.07。计算结果 (根数) 四舍五入) 。

假定外径依据产品标准或根据GB/T2952.3-2008中表6选取。

2钢丝绞合节距钢丝节距的计算较为复杂, 应用的公式是:

钢丝根数

可以在先求得钢丝根数的基础上, 代入式 (2) 。最终通过开2次方求得节距h。但是在式 (2) 整个计算过程中, 不仅运算繁复, 而且由于存在小数的计算, 又有根式运算, 因此不同的人在运算中, 因保留的小数位数不尽相同, 所以其结果差异很大, 也就是钢丝节距会相差10%甚至更多。

求解铠装钢丝节距的一个简捷运算公式, 作者在工作实践中也深感在求解钢丝铠装电缆的钢丝节距运算过程中存在上述问题, 现在终于可以找到一个简捷公式, 其方法是:将式[1]代入式 (2) 的左边, 然后经过不太复杂的数学运算, 就可获得以下公式, 钢丝节距:

该公式中的K同, 如式[1]。由于回避了根式运算和解方程运算, 因此获得的答案是唯一的, 不会出现不确定值;而且由于公式的运算很方便, 大大方便了批量性计算铠装电缆的工艺工作, 实为电缆工艺师的一个有力“武器”。

参考文献

[1]王春江.电线电缆手册 (第2版) [M].北京:机械工业出版社, 2001.

铠装电缆 篇2

近两年我国经济减速、产业结构调整,电线电缆行业已经处在历史的转折点,行业洗牌速度加快。对于数千家电线电缆企业而言,经营状况总体不容乐观,企业面临严峻挑战,摆在企业面前只有两条路,要么做精做强,要么被淘汰。为了能在市场上处于有利地位,电线电缆企业必须对生产经营各个环节进行精细化管理,进一步提升操作人员的生产技能、提高设备的生产效率、缩短产品的制造周期、增强产品的市场竞争力。为了防止电缆在施工和运行中因受外力作用而损伤,大部分中低压电力电缆、控制电缆采用了铠装结构。笔者针对目前上述电缆铠装工序中铠装钢带吊装的困境,对现有的铠装钢带吊装装置进行了改进设计,实现了快速安全吊装钢带,减少人员投入和降低经营成本。

1 铠装电缆用钢带吊装的困境

虽然电缆铠装结构一般有扁金属丝铠装、圆金属丝铠装和双金属带铠装三种,但目前中低压电力电缆、控制电缆等电缆产品大部分采用双钢带铠装,并且要求铠装钢带性能应符合YB/T 024《铠装电缆用钢带》的规定。根据不同的电缆外径,铠装电缆用钢带厚度可分为0.20mm、0.50mm和0.80mm三种,而宽度可分为若干种,每卷钢带的质量从几公斤、几十公斤到近二百公斤。对于中低压电力电缆,其常用的铠装钢带厚度为0.50mm和0.80mm,宽度为45mm和60mm,每卷钢带的质量均在100kg以上。由于每卷钢带的重量太重,使得在铠装过程中存在诸多不安全因素,时有安全事故发生,严重影响到了生产效率和生产成本,因此必须对现有的中低压电力电缆铠装用钢带吊装装置进行改进设计,实现钢带的快速、安全吊装。

2 铠装电缆用钢带吊装装置的改进

2.1 传统的吊装方式

目前铠装电缆用钢带常用的吊装方式有两种:a.无需吊装装置,采用两人配合直接手抬钢带进行铠装头的安装。这种吊装方式必须对每卷钢带的重量进行控制,并且对工人身体素质要求较高,其优点是抬盘简单、快捷,缺点是钢带盘径较小、铠装电缆长度较短、钢带换盘频率较高、需要频繁抬运钢带、工人劳动强度较大、需要两人配合操作、劳动力投入多。b.采用两人配合利用旋转单臂吊再配合软钢丝绳进行吊装操作。这种吊装方式的优点是利用机械化装置减轻了工人劳动强度。这种吊装方式的缺点是为了防止钢带铠装节距不稳定,钢带中心必须用填充物塞紧;若单臂吊设计不合理,则在吊装过程中会造成装卸不方便,容易碰伤或刮伤设备和操作员工;吊装的钢丝绳来回摩擦容易造成夹丝、断裂,需频繁的进行更换,而钢丝绳在吊装后难以取下,造成费工费时。

2.2 改进的吊装装置

为了实现铠装钢带的快速安全吊装、降低工人劳动强度、节约人工成本、提高生产效率,笔者根据实际操作流程改进设计了铠装电缆用钢带快速安全吊装装置,其结构如图1所示。该装置主要由钢带芯、小行车(含0.5t的电动葫芦)、安全吊钩、钢带筐等组成。根据铠装设备的特点,钢带芯预留了对应的吊装孔,便于安全吊钩直接吊装钢带盘;小行车架设于铠装机旋转盘的中心位置之上,方便钢带盘运送到铠装机时,直接安装到铠装机的铠装头中;铠装机一边留有足够空间,便于钢带筐放置在小行车和铠装机之间;采购的钢带竖直放置钢带筐中,最好直接绕在钢带芯上,并结合铠装机防护栏的空间和铠装机铠装头夹板的大小,增大钢带盘的外径。该装置的工作过程为:a.通过小行车上的电动葫芦,带动安全吊钩到达钢带盘位置上方;b.调整安全吊钩的高度,吊钩勾住钢带芯,安全扣扣稳钢带并吊起钢带;c.沿着小行车的轨道送达铠装机的铠装头位置,适当调整钢带高度,使钢带芯中心恰好与铠装头对接固定,退出安全吊钩后进行钢带焊接。

3 改进的钢带吊装装置的应用

表1对两种型号规格的中低压电力电缆铠装工序采用改进设计的快速安全吊装装置前后生产数据进行了跟踪对比,可见:a.在铠装钢带材料消耗定额为904kg/km的情况下,YJV22-0.6/1kV-4×240电缆铠装工序采用改进的吊装装置使电缆双钢带铠装的生产长度增加了70%,生产每公里电缆的钢带换盘次数减少了约40%。b.在铠装钢带材料消耗定额为2 207kg/km的情况下,YJV22-8.7/15kV-3×400电缆铠装工序采用改进的吊装装置使电缆双钢带铠装的生产长度增加了73%,生产每公里电缆的钢带换盘次数减少了约43%。c.两种电缆铠装工序采用改进的吊装装置后,原先需要两人完成的吊装操作,现只需一人即可完成,节约了用工成本;在满足钢带盘不接触铠装机防护栏的情况下,钢带盘外径可由600mm增加到780mm,吊装钢带重量获得了大幅度提高,降低了换钢带盘的频率,减少了停机换盘的时间,提升了钢带铠装的生产效率,提高了产品经济效益。

4 结论

双层钢丝铠装光缆的铠装工艺研究 篇3

关键词:光缆,钢丝,双层铠装,扭矩平衡,工艺参数

0 引 言

根据某些特种光缆的机械和物理性能要求, 通常需要用高强度钢丝对其进行外铠装。特种光缆的外铠装层可设计为单层或者双层两种结构。所谓双层铠装结构, 是指光缆的钢丝外铠装层为绞合方向相反的相邻两层。我所曾经研制成功的特种光电混合缆, 由于其密度要求比较大, 抗拉强度要求特别高, 内部的光电结构需要得到充分保护, 所以采用了双层钢丝外铠装结构。为了确保铠装后的光缆在其使用过程中具有结构稳定性, 必须对特种光缆的钢丝外铠装工艺进行深入研究。

1 钢丝铠装工艺的原理

在没有退扭机构的钢丝铠装机上绞合钢丝时, 钢丝在每个绞合节距内都承受着相应的扭转, 即钢丝发生了扭转变形。钢丝的这一扭转程度与钢丝绞合节距的升角α直接有关, 在一个绞合节距内, 钢丝的扭转转数为T=sin α。铠装钢丝的这一扭转将会使铠装光缆产生扭矩, 从而在其使用过程中会发生诸如扭曲、扭转等结构不稳定问题, 这将严重影响光缆的使用性能。

为了确保铠装光缆在使用过程中的结构稳定性, 可在铠装过程中对铠装钢丝进行不完全退扭。这是根据绞合工艺对铠装钢丝在退扭过程中的退扭程度进行严格控制的一种退扭。在具有不完全退扭机构的钢丝铠装机上绞合钢丝时, 铠装机的绞笼每转一周, 装载铠装钢丝的摇篮便向绞笼旋转的相反方向回转 (退扭) T转。这样, 铠装光缆的铠装钢丝内将完全不存在扭转变形, 从而确保了铠装光缆在使用过程中的结构稳定性。然而, 不完全退扭铠装设备的设计原理、机械结构和操作使用等均十分复杂。对此, 笔者曾在文献[4]中作了详细介绍。

目前, 国内所使用的各种钢丝铠装设备上通常只具备完全退扭机构。所谓完全退扭, 是指当钢丝铠装机的绞笼每转一周时, 装载铠装钢丝的摇篮便向绞笼旋转的相反方向回转 (退扭) 一整周 (360°) 的一种退扭。显然, 这是一种过退扭 (即退扭过度) 的绞合工艺。该工艺使铠装后的钢丝在每个绞合节距内由于过退扭而产生剩余扭转, 其扭转转数为T0=sin α-1。

与无退扭铠装相比, 在同样一个绞合节距内, 虽然完全退扭铠装过程中钢丝的剩余扭转转数T0的绝对值远小于无退扭铠装过程中钢丝的扭转转数T的绝对值, 但是剩余扭转 (过退扭) T0同样会使铠装光缆产生相应扭矩, 从而也会使铠装光缆在其使用过程中产生诸如扭曲、扭转等结构不稳定问题。当这些问题对光缆的使用产生影响时, 过退扭的后果便不容忽视。

若光缆采用绞合方向不同的双层钢丝铠装, 则完全退扭铠装工艺可使内外两层钢丝因剩余扭转而使光缆产生方向相反的扭矩, 从而可使扭矩相抵, 确保光缆铠装后的结构稳定。所以, 光缆的钢丝铠装应该选择绞合方向相反的双层结构。必须指出, 虽然不同绞合方向的双层铠装能够使光缆中的扭矩方向相反, 但其扭矩值未必能做到恰好完全相抵。即使采用垂直和水平两个方向的组合校直装置, 通过校直过程产生的变形能来消除双层铠装结构的剩余扭转, 显然也不可行。因为对于高强度、高弹性的铠装钢丝, 这一校直过程还不足于使之产生塑性变形, 并且过度的强制校直还极有可能使铠装光缆内部的光电结构层遭到损伤或者破坏。因此, 只有正确地设置光缆双层铠装的工艺参数, 使内外两个铠装层因过退扭而分别对铠装光缆形成的扭矩大小相等、方向相反, 即铠装光缆的扭矩达到平衡, 才能最终确保光缆在使用过程中的结构稳定性。

2 钢丝铠装光缆扭矩的计算

在具备完全退扭机构的铠装设备上进行钢丝铠装时, 钢丝完成360°退扭。此时, 铠装钢丝在一个绞合节距的单位长度内的剩余扭转角为θ=2π× (sin α-1) /t, 其中t为铠装钢丝的绞合节距 (mm) 。对于单位长度的铠装钢丝可视其为等直圆杆。在剩余扭转角θ的作用下, 铠装钢丝内便必然存在剪应力。由于高强度的单位长度铠装钢丝在剩余扭转角θ作用下不会发生塑性变形, 所以其值一般不会超过剪切比例极限。因而根据材料力学的等直圆杆扭转理论, 单位长度铠装钢丝内所产生的扭矩Mn, 其值应为:

Μn=GJpθ (1)

式中G为钢丝的剪切弹性模量 (kg/cm2) , Jp为钢丝的极惯性矩 (cm4) 。

单位长度铠装钢丝内所产生的扭矩Mn会使铠装光缆产生相应的扭矩值M0, 根据理论力学的力偶等效定理, M0的值应为:

M0=GJpθsin α (2)

若铠装层的钢丝根数为N, 则该铠装层单位长度内的剩余扭转角θ所产生的扭矩使光缆发生扭转的总扭矩值M0N应为:

Μ0Ν=2πΝGJp (sinα-1) sinαt (3)

3 铠装光缆双层钢丝铠装的扭矩平衡设计

由于受到国内现有钢丝铠装机功能的限制, 目前对光缆进行双层铠装时, 内外铠装层一般均只能进行完全退扭。因而每一层单位长度铠装钢丝的剩余扭转角θ, 均会使铠装光缆产生一定大小的扭矩。根据式 (3) , 内外铠装层使光缆受到的扭矩值M0N1和M0N2分别为:

Μ0Ν1=2πΝ1G1Jp1 (sinα1-1) sinα1t1 (4) Μ0Ν2=2πΝ2G2Jp2 (sinα2-1) sinα2t2 (5)

如果把钢丝铠装层中某个绞合节距内的某一根钢丝展开, 则有:

sinα=tt2+ (πD) 2 (6)

式中D为光缆铠装后某一钢丝铠装层的中径 (mm) 。将铠装钢丝的绞距比m=t/D代入式 (6) , 则又有:

sinα=mm2+π2 (7)

当光缆内外铠装钢丝的绞合方向相反时, 若正确设置铠装过程中相关的绞合工艺参数, 便可使铠装光缆两个不同方向的扭矩值完全相抵, 从而使铠装后的光缆实现扭矩平衡。今令M0N1和M0N2相等, 则根据式 (4) ~式 (7) , 可解得以钢丝绞合节距t和钢丝铠装层的绞距比m为函数的方程式:

t2=t1Ν2G2Jp2[t2t22+ (πD2) 2-1]t2t22+ (πD2) 2Ν1G1Jp1[t1t12+ (πD1) 2-1]t1t12+ (πD1) 2 (8) m2=m1D1Ν2G2Jp2[m2m22+π2-1]m2m22+π2D2Ν1G1Jp1[m1m12+π2-1]m1m12+π2 (9)

式 (8) 和式 (9) 分别是使铠装光缆以高强度钢丝在完全退扭铠装机上进行双层钢丝异向铠装时, 使其达到扭矩平衡的工艺参数设计式。

4 铠装光缆双层钢丝铠装工艺参数的确定

由已知铠装光缆的缆芯直径d0和铠装钢丝的直径d, 可分别确定内外钢丝铠装层的中径D1和D2。若设内铠装层的理论绞距比为m1, 理论绞合节距为t1, 光缆内外铠装层的铠装钢丝根数分别为N1和N2, 且钢丝的材料相同, 则可由式 (8) 和式 (9) 计算出与t1, m1相对应的外铠装层的理论绞合节距t2和其理论绞距比m2。为了便于工艺参数的选用, 首先应对参数t1, t2和m1, m2进行系列化设计计算, 并将各个对应参数排列成表。然后再在钢丝铠装机的绞合节距表上, 查找与参数表中的对应值相符的节距值或绞距比。从而确定内外钢丝铠装层的绞合节距t1, t2和绞距比m1, m2的实用工艺参数。图1为以上述确定双层铠装工艺参数的方法而研制成功的一种光电混合缆的结构示意图。在该光电混合缆的结构参数被确定后, 便对其双层铠装工艺参数进行了正确设置, 使该铠装光缆两个不同旋向的扭矩值做到了完全相抵, 从而使该光缆的双层铠装工艺过程实现了扭矩平衡。

5 结 论

在只有完全退扭机构的普通钢丝铠装机上, 以高强度铠装钢丝对特种光缆进行不同绞合方向的双层铠装时, 只要铠装过程的各结构参数及工艺参数满足式 (8) 和式 (9) , 则双层钢丝铠装后的铠装光缆必然实现扭矩平衡。从而可避免铠装光缆在使用过程中可能会发生的诸如扭曲、扭转等形变问题, 确保其在使用过程中的结构稳定性。此结论也同样适用于采用高强度铠装钢丝对类似产品在各种完全退扭铠装机上进行的双层钢丝铠装工艺。

参考文献

[1]格罗得涅夫.U.U.通信电缆的理论基础和制造[M].北京:人民邮电出版社, 1958.

[2]孙训方.材料力学[M].北京:高等教育出版社, 1964.

[3]哈工大理论力学教研室.理论力学[M].北京:人民教育出版社, 1963.

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