电缆制造生产工艺（精选10篇）
电缆制造生产工艺 篇1
1铝线的性能要求
采用铝芯电缆代替铜芯电缆有较多优点,特别在成本方面,与相同载流量的铜芯电缆相比,35kV铝芯电缆可节约成本40%~60%,10kV铝芯电缆可节约成本50%~70%,且电缆导体截面积越大,节约效果越明显。同时,在运输、敷设等施工方面,由于铝芯重量轻,较铜芯电缆更为省力、省工。随着铝芯电缆的应用越来越广泛,对某些特种铝电缆除要求满足电性能外,希望外径更小,并且能够承受一定的机械力和良好的弯曲性能,这对作为电缆铝导体原材料的铝线的机械性 能提出了 较高的要 求。根据GB/T3955—2009《电工圆铝线》,圆铝线的机械性能应满足表1中的要求,电性能应满足LR型圆铝线20℃时直流电阻率最大值为0.02759Ω·mm2/m,LY4型、LY6型、LY8型、LY9型圆铝线20℃时直流电阻率最大值为0.028264Ω·mm2/m[1]。
2传统铝线生产工艺的不足
LY型铝线一般采用连铸连轧生产的电工铝杆经过拉丝工艺制造而成的[2]。该工艺制造的铝线机械强度高,但电阻率也较高,导致电缆外径很难满足客户需求,此外导体太硬和断裂伸长率偏低,使得电缆弯曲性能不佳。这是因为连铸连轧生产铝杆时存在急冷和大变形情况,使铝杆内部存在大量组织偏析、气孔及位错,在拉丝的过程中又形成大量内部缺陷,导致铝杆电阻率偏高。LR型铝线一般采用LY型铝线经过退火工序制造,具有较好的电性能和弯曲性能,但机械性能较差,在退火工序后线盘底部铝线和线盘表面铝线性能不一致,并且容易发生铝线氧化现象。
3生产工艺的改进
为了改善连铸连轧生产工艺的不足,本公司采用了CONFORM连续挤压 机[3],对铝杆进 行二次加工,以消除连 铸连轧过 程造成的 铝杆缺陷。CONFORM连续挤压机的基本结构如图1所示,其主要利用铝杆和挤压轮及靴体等产生的摩擦热对铝杆进行二次熔融,一般控制温度在460~500℃。在挤压过程中,铝杆内部的组织偏析、气孔、位错等缺陷大大消除,显著提高了铝杆的电气性能和塑性,表2为铝杆的各 项性能对 比。我们采用 上述铝杆 拉制的3.22mm铝线的各项性能列于表3。
通过改进铝线的生产工艺,虽然增加了工序成本,但能够得到综合性能优异的铝线,其电性能满足LR等级,抗拉强度满足LY6等级。采用该铝线可以减小导体外径,节约挤塑工序用料,使电缆外径更小,并且能够承受一定的机械力和弯曲。
参考文献
[1]国家质量监督检验检疫总局.GB/T 3955—2009电工圆铝线[S].北京:中国标准出版社,2009.
[2]程雪梅.电工圆铝杆电阻率偏高的影响因素及对策[J].甘肃冶金,2007,29(5):70-71.
[3]钟毅.连续挤压技术及其应用[M].北京:冶金工业出版社,2004.
电缆制造生产工艺 篇2
杨光、李厚翰-天津佳电项目部
摘要：电力电缆的应用在工业厂房的建设中起到了至关重要的作用，在其被应用的同时，也存在着一些影响其应用效果的问题。这些问题的存在，不仅使电缆的应用效果受到了影响，更与今后的工业厂房安全稳定的生产有着直接的关联。问题的产生主要在于电缆敷设施工过程中，不能保证施工的质量达到质量验收规范要求。电缆敷设施工过程中存在的问题，对电气安装工程产生了不良的影响，电缆敷设质量的好坏对其今后设备安全可靠运行起着至关重要的作用。这使得技术人员对电缆敷设技术产生极大的关注。对于电缆敷设技术的科学实施，是保证电缆敷设质量达到质量要求的基本条件。所以，在电缆敷设过程中要严控电缆敷设工艺，确保电缆敷设质量。关键词：电力电缆；设计；敷设；技术；质量
在工业厂房建设中，电力电缆不仅能起着能量传输的作用为动力设备提供着源源不断的电能, 而且还能起着控制设备的运行,传送设备运行状态信号的作用。所以电缆敷设质量的好坏不仅直接影响整个施工项目工程中的设备正常运转，更直接关系到工业厂房今后安全稳定的生产。所以，在电力电缆的敷设施工过程中，必须加强对电缆敷设工艺的控制和管理，才能确保电缆敷设的质量达到质量验收要求，取得整个工程项目的安全效益、经济效益、社会效益。
1．电缆桥架的二次设计
电缆桥架作为电缆敷设的承重载体，它的敷设工艺质量直接影响到今后电缆敷设的整体敷设质量及美观性，电缆桥架的施工敷设离不开施工前的二次设计。在二次设计工作中，电缆桥架的布置应根据经济合理性、技术可行性、运行安全性等因素综合比较，以确定最佳答案，还要充分满足施工安装、维护检修及电缆敷设的要求。设计单位提供的电缆桥架施工图在施工生产中被称为是电缆桥架的一次设计，它的可用性体现在设计电缆通道时已经考虑了电缆桥架的固定位置及电缆桥架和热力管道、压缩空气管道、采暖管道、风管等空间坐标冲突问题，但其并不能直接用来作为施工用图，只能作为施工的参考图。因为设计单位在进行全厂电缆桥架排布时，它考虑的是设计的每一条通道的电缆桥架是否满足现场电缆的可装容量，理论上认为每一条通道中的电缆容量不超过电缆桥架的容量即可实现电缆的优化排布。其实不然，电缆按横截面积划分，从0.5 mm2～240 mm2不等，按电缆的内外护套层及绝缘物质和屏蔽层又可划分为YJV，YJV22，ZRYJV，WDZBN-YJV，WDZN-BYJ等数百种，按电压等级又分为控制电缆、低压电缆、高压电缆。全厂的电缆分布复杂，因此不可避免会存在着多个交叉点。在交叉点处的电缆很有可能因为电缆的交叉而溢出桥架，这样电缆敷设的质量就达不到规范验收标准的要求，因此在实际施工过程中就需要进行电缆桥架的二次设计工作。为了做到减少电缆在桥架中的交叉，这就涉及到电缆在敷设时需要按照电缆的横截面积、电压等级分层排布优化组合，不同通道的电缆应分开排布，不同电压等级的电缆应隔层分布。设计单位在布置电缆桥架时，已经就土建预埋件和热力管道、采暖管道等空间位置进行了分析考虑。但是二次设计后的电缆桥架由于综合考虑了施工现场的实际情况，特别是电缆的允许弯曲半径和现场设备的实际位置，所以有些桥架的位置需做些改变，因此需要根据现场实际电缆桥架的位置重新确定桥架支撑件的位置，这就需要随时做好桥架支撑件位置的变更，另外还需要仔细查阅全厂管道的布局图，充分掌握主要的高温、高压的热力管道及采暖管道、压缩空气管道、重要设备的空间位置数据，根据质量验收规范所要求的热力净距来考虑实际电缆桥架的空间布置，确定桥架的安装高度及具体走向。电缆桥架安装位置基本成型后，还应充分考虑电缆桥架的防火施工和接地情况及所在空间处的消防要求，以及电缆桥架按高低压及低控之间加隔板后，是否能满足电缆桥架的实际敷设容量及电缆的绑扎敷设工艺，桥架间接地、桥架和立柱间接地及整列桥架的接地点数量是否能满足设计规程的要求。另外，工业厂房内部预留宽敞的消防通道也是电缆桥架设计时需要考虑的一个重要注意问题，设计好的桥架布置图应充分考虑今后电气工程的运行检修及消防疏散，这都需要在桥架的设计中予以充分的考虑。这些都与今后工业厂房能否安全、稳定、可靠的运行有着密切的关系。
2．电缆套管的二次设计
电缆套管做为电缆外层的保护管，电缆套管敷设的好与坏也与电缆敷设的质量有着直接关系。特别是工业厂房车间内动力设备较多，需要埋设大量的电缆套管到设备附近。当局部预埋电缆套管比较集中时，采用“一侧集中”电缆管布置方式，即将电缆管的一侧就近钢柱或混凝土柱集中埋设，另外一侧分别至就地设备，然后从主通道桥架侧面T接电缆桥架，电缆桥架将地面以上的集中电缆管整体包裹，达到就地电缆管封闭的目的。待就地电缆敷设完成及电缆头制作完毕后，将电缆桥架内的电缆套管的管口进行防火堵料封堵。当局部电缆导管不集中时，采用空中分别T接电缆管布置方式。当电缆管外径大于32mm时，将电缆管布置到桥架上方，空中部分采用镀锌角钢加U形抱箍固定方式，待电缆从桥架上面引出后，直接穿电缆管再到就地设备；当电缆管外径不大于32mm时，采用桥架侧面开孔，将电缆管一端穿入孔内（不超过5 cm）用锁母连接固定，设备一端采用U型管卡与固定好的T型构件（一般采用镀锌角钢焊接）连接固定，T型构件一般采用膨胀螺栓与地面固定或与事先预埋好的构件焊接。电缆套管预埋的质量直接影响电缆敷设的质量，所以在电缆套管预埋过程中要严把质量关。预埋的电缆套管需符合下列要求：1）金属导管严禁对口熔焊，镀锌和壁厚小于等于2mm的钢导管不得套管熔焊连接。2）电缆导管的弯曲半径不应小于电缆的最小允许弯曲半径，电缆最小允许弯曲半径应符合规范要求。3）电缆套管的管口平整光滑，管口要做成喇叭口，防止在敷设电缆时，管口对电缆保护层造成损坏。4）埋地敷设的电缆套管，埋深不应小于0.7m，壁厚小于等于2mm的钢导管不准埋地敷设。5）直埋于地下或老板内的刚性导管，在穿出地面或楼板易受机械损伤的一段，需采取保护措施。6）刚性管道与设备之间的连接需采用柔性导管连接，连接长度在动力工程中不应大于0.8m。
3．电缆敷设的技术要求
1）在电缆敷设施工前，电气专业工程技术人员必须编制并向施工班组下达技术交底。技术交底必须使现场施工人员掌握各种施工技术及施工信息来完成自己的工作，确定好每名参与施工人员的责任范围。施工全过程中技术人员要进行时时监督，以确保电缆敷设质量符合要求。2）在电缆敷设过程中，遇到十字交叉、拐角处须慎重操作，在拐角处，要将各根电缆保持一定间距平行进行弯转，以使其不交叉。若遇特殊情况难免交叉时，在每一交叉部位只可做一次交叉，且不能仅将数根电缆反复交叉，而应把成批电缆一起进行交叉。3）电缆敷设应避免单根操作，尽量集中操作，为减少电缆敷设中的困难，同一通道的电缆须一次操作完毕。4）电缆敷设应做到边敷设边整理，电缆敷设应排列整齐，水平敷设的电缆，首尾两端、转弯两侧及每隔5-10m处设固定点，敷设于垂直桥架内的电缆固定点间距：动力电缆绑扎间距为1.5m，控制电缆绑扎间距为1.0m。电缆有不平直之处，须马上进行校正并重新调整好间距。桥架上采取绑扎固定，在固定前，桥架底部先焊一镀锌角钢，再用结实的绑绳把电缆绑扎在镀锌角钢上，绑绳一般采用黑色或白色的扎带。5）电缆敷设严禁有绞拧、铠装压扁、护层断裂及表面严重划伤等缺陷6）电缆转弯处的弯曲半径，不应小于最小允许弯曲半径7）电缆应敷设在热力管道及易燃易爆气体管道的下方，与管道的最小净距应符合规范要求。若在某些情况下，与管道的最小净距不能达到要求时，必须采取穿保护套管等隔热防火措施。8）电力电缆在拐弯及两头接线处要留出一定的长度裕量以备用，直埋电缆在敷设时要采取适当的方法在总长中留出一定的富余长度，一般在敷设过程中采用蛇形弯方式敷设，防止因地面下沉导致电缆长度过段受外部拉力而损坏。9）若电缆采用多根独股电缆并联使用时，最好保证每根电缆的规格、型号、长度、相位应一致，防止因每相电缆规格及长度不一致，导致用电设备的电量分布不均对电缆造成损坏，影响使用效果及寿命。10）电缆在敷设施工过程中要做到摆放整齐，不混乱，分层清楚。多种电缆放在一起敷设时根据规定需用分隔板进行分开。通常在布置上将控制电缆放在最底层，中部是低压电缆，最上层是高压电缆。11）电缆在设备的接线处应成排扎紧，要保证电缆具有相同的弧度，既满足规范要求又达到了电气安装工程的施工美观性。12）每根电缆敷设操作完毕，应及时进行检查验收，若不符合要求，则不允许进行下步的操作，对不合格之处要马上进行整改。13）电缆敷设前要事先计算好所需电缆的长度，将中间接头控制在最少，尽量没有接头。14）电缆敷设须达到以下要求：纵看成片，横看成线，引出方向一致，弯度一致，余度一致，净距一致，挂牌位置一致。电缆在首段、末端及分支处均应设标志牌，便于以后电力电缆的检修及维护工作。
结束语
电缆制造生产工艺 篇3
关键词：电力推进船；变频电缆；敷设工艺
中图分类号：U 671.8 文献标识码：A
Abstract： By studying the variable-frequency cable laying process， this paper proposes a variable-frequency cable laying process for compact compartments of electrically propelled ship.
Key words： Electrically propelled ship； Variable-frequency cable； Cable laying process
1 前言
当今，电力推进技术得到了迅猛发展，电力推进系统在半潜船、钻井平台和大型游轮等船舶上得到广泛应用。电力推进系统由发电机组发出电能，通过变频装置控制推进电机，推进电机通过轴系带动螺旋桨，从而实现船舶推进。
为降低与其他设备和电缆间的电磁干扰，应对变频电缆敷设进行规划，达到相关工艺技术要求。本文对采用电力推进的某海洋石油工程船建造过程中变频电缆敷设进行研究探讨，提出一种紧凑舱室内的变频电缆敷设工艺，并对施工难点提出了解决方案。
2 电力推进系统简介
本船电力推进系统主要由以下部分组成：发电机组、主配电板、推进变压器、变频器、推进电机、螺旋桨等。电力推进系统的各单元的组成，如图1所示。
推进电机至变频器之间的电力电缆选用变频电缆，敷设前规划好电缆路径，变频电缆与常规电缆分开敷设，达到降低电缆间的电磁干扰的目的。
3 变频电缆选择
变频器运行过程中会产生基波和高次谐波，基波和高次谐波通过电缆进行传输，会对附近系统、设备及电缆产生电磁干扰，形成电磁波环境污染，因此选用的电缆能应对其进行尽可能的屏蔽，降低对外干扰。从变频器到电机之间的电力电缆应选用带屏蔽结构的电缆并且尽量降低敷设长度，这样可降低电磁辐射和漏电流；变频电缆具备良好的抗干扰和低辐射性能，能有效屏蔽自身传输电流基波和高次谐波对外部设备的影响，同时能抑制外部电磁辐射对自身的干扰。在安装工艺上，变频器的进线和出线按照厂家提出的安装要求进行，选用电磁兼容密封，进一步降低电磁干扰。
根据以上原则，对变频器的专用连接电缆作以下选型：外包绝缘材料方面，可采用硬质乙丙橡胶和交联聚乙烯，能承受较高电压等级的电力负载；导体结构方面，变频电缆的导体一般采用符合IEC60228[1]要求的5类软铜丝绞合导体，可较好地满足变频电缆的敷设空间较小、弯曲半径小的特性；芯线结构方面，变频电缆主要有3芯、3+E芯和3+3E芯三种结构，在理想的三相电力系统中，3+3E芯型为对称结构，可使三个绝缘接地线芯的相位一次滞后120°，形成一个对称平衡的状态，有效降低线芯间高次谐波对变频电缆的影响；屏蔽材料方面，复合型的金属屏蔽可有效屏蔽电磁波，避免电离现象对电力系统的影响。
本船的推进用电源电压为AC690 V，故变频电缆须采用1.8/3 kV等级，结合上述要求，本船变频电缆型号选用1.8/3 kV TFOI-EMC，规格为3×120+3×25 mm2如图2所示。
4 变频电缆敷设工艺
推进电机的变频电缆和电机变频器内部均存在分布式寄生电容，因为变频器PWM输出电压波形为非线性的，可以分解为基波和高次谐波，通过变频器内部及变频电缆的寄生电容产生基频和高频的电磁波，对其附近的设备和电缆产生电磁干扰。
考虑以上因素，变频电缆的敷设工艺应注意以下几点：
（1）与变频器连接的变频电缆，应单独敷设在专门的电缆托架上，专用托架与其它电缆托架分开，并保持至少200 mm的间距；变频电缆应与其他低压电缆尽可能远距离分开敷设，如果和控制电缆相交，交角要成90°直角（见图3）；变频电缆敷设时需注意电缆的保护层、屏蔽层的保护，不能出现破损表面；
（2）连接变频器与推进电机的电缆，如果是多根并联的方式，电缆拉敷和接线后，并联电缆的长度应相同，保证阻抗一致；
（3）变压器与变频器、变频器与电机之间的变频电缆铠装层/屏蔽层和接地线要求可靠接地（360°环形可靠接地），铠装层（屏蔽层）接地点是离开电缆连接处最近的接地铜排，电缆的两端铠装层/屏蔽层和接地线都要求可靠接地；
（4）禁止将过长的电缆盘成圈状放在变频机柜内，圈在一起将引起电缆发热和增加电磁辐射干扰；
（5）变频器、推进马达变频电缆的接地，应严格按照ROXTEC EMC模块安装指导进行。本船采用的变频电力电缆必须采取可靠接地措施，在电缆两端点做好内、外两层屏蔽的接地处理，所有电缆屏蔽层都要可靠接到PE点上，为避免变频器通过电缆对外干扰，接地电阻应不大于10 mΩ；
（6）推进变压器及推进变频器底部穿甲板电缆密封，采用DGM-NG型密封装置，在设备底部利用设备自带的模块式密封装置密封好后，再对设备底部甲板进行密封。
5 应用情况
某采用电力推进的海洋石油工程船，主电源采用AC6600V、50 Hz柴油发电机组，主推进变压器（6 600 V/690 V）、推进电机（交流690 V）布置在尾部，主机和烟囱位于首部，分前后主机舱，采用多股屏蔽电缆对推进电机进行供电，每台变频器到电机有20余根3×120 mm2的电缆；另一方面，该种船型的船体结构较为复杂，冗余设备多，舱室电缆通道的综合布置难度较大，对变频电缆敷设要求较高。
本船在变频电缆敷设规划时，根据工艺要求，主要考虑以下几个方面：电缆的分类敷设要求、电缆弯曲半径、电缆之间隔离、电缆的梁上开孔要满足规范要求。具体措施如下：
（1）变频电缆敷设长度尽可能一致。主变频器到电机的电缆长度至少10 m以上，同时满足电缆的弯曲半径为10倍电缆外径；变压器分别由前后机舱供电，经变频器再至推进电机，舱内的相关电缆应尽可能远离变频电缆布置位置，避免交叉布置；变频电缆敷设需考虑中压、低压电力、通信、控制等电缆的综合布置。
本船在两舷侧采用2 000×1 100 mm2的A60电缆通道（见图4），实现中压、低压、信号电缆分隔布置；尾部电机进出舱的两个水密舱盖位置避免在该位置布置电缆和设备，防止以后挡住电机出舱维修；
（2）为方便电缆布置，要求变频器、变压器等设备对称布置，变频器到推进变压器的16根3×70 mm2变频电缆由上平台下改到平台上（即变频器室地板夹层内），同时把变頻器基座提高，解决设备进线及电缆弯曲半径的要求，减少了推进电机上方电缆较多的压力；另外，推进电机的变频电缆从底部敷设，采用电缆槽安装保护；详见图5及图6。
（3）合理规划走线，确保大电缆有足够的弯曲空间，电缆的内外屏蔽层都要可靠接地，电缆连接到端子前要有一定的长度余量，电缆的重量不能加到母线排和接线端子上，拧紧螺栓时不能踩踏母线排；
（4）外接电缆由配电板底部进线，进线处用MCT密封，中压电缆端头采用专用的冷缩套管进行处理，选用EMC（电磁兼容式密封件）密封，控制电磁干扰。
6 结束语
变频电缆是电力推进系统的重要组成部分，合理敷设变频电缆，可以有效降低对附近低压控制设备的电磁干扰，确保设备正常工作。通过对某电力推进海工船的施工设计，总结出变频电缆的敷设工艺，经实船验证取得了预期效果，为后续建造的同类型电力推进船提供了较好的借鉴。
参考文献
[1]王兆安，杨军，刘进军.谐波抑制和无功功率补偿[M].机械工业出版社，2002.
[2]孙诗南.船舶电力系统研究与设计[M].国防工业出版社，1990
电缆制造生产工艺 篇4
聚乙烯(PE)具有良好的电性能和加工性能,因而被广泛用作电线电缆的绝缘及护套材料。但是聚乙烯材料的使用温度低及蠕变性等缺点,严重限制了其使用范围。对此,人们采用了各种交联或共混技术对其改性,以提高聚乙烯电线电缆的使用温度及耐应力开裂性能。
聚乙烯交联工艺主要有过氧化物化学交联、硅烷交联、辐照交联等[1]。过氧化物化学交联主要适用于大规格的中高压和超高压聚乙烯电力电缆,电压等级为10~550 kV,但是过氧化物化学交联生产过程的清车、起机费用大。硅烷交联和辐照交联主要适用于10 kV以下中低压电力电缆及小规格电气装备用电线电缆,硅烷交联剂的分解需水做引发剂,由于水分的侵入,材料介电性能劣化,在一定程度上限制了硅烷交联聚乙烯的使用。辐照交联聚乙烯电线电缆具有高效率、低能耗、无污染的特点,生产速度是过氧化物化学交联的3~5倍,而能耗仅是它的1/2~2/3,且辐照交联聚乙烯电线电缆的耐温等级为105~150 ℃,而其他交联方法生产的交联聚乙烯电线电缆的耐温等级仅限于90 ℃。因此,辐照交联生产方法越来越受到中低压小规格聚乙烯交联电线电缆生产厂家的青睐。目前,我国用于电线电缆辐照交联的电子加速器已有75台,电子束的电子能量主要集中在0.5~2.5 MeV。
1 辐照交联原理
高分子在经受电子束辐照时,高分子的交联和裂解反应同时发生,以交联反应为主的高分子称为交联型高分子,以裂解反应为主的高分子称为裂解型高分子。一般聚合物是交联型还是裂解型高分子主要决定于聚合物的分子结构[2]。裂解型乙烯基类聚合物的分子式为:
通常乙烯基类单体形成的高聚物以辐照裂解为主,而只有一个侧基或无侧基的聚合物则以交联为主。例如聚乙烯、聚苯乙烯等均为交联聚合物;聚四氟乙烯、聚偏氯乙烯、聚α甲基苯乙烯为裂解聚合物。此外,当主链重复基团为—C—O—时,例如聚甲醛,其辐照时很快裂解。
聚乙烯可在常温下辐照交联,由加速电子束引发,使聚乙烯大分子中的碳原子激发成活性自由基,活性自由基相互结合,使线形聚乙烯分子交联形成三维网状高分子。聚乙烯的辐照交联过程表示为:
同时也伴随着其他副反应,如:
PE→PE1·+PE2·
不同材料对辐射的敏感性不一样,为了提高辐照交联效率,通常在材料中加入敏化剂和增感剂、抗老化剂、阻燃剂等。相对于交联聚乙烯与热塑性聚乙烯,辐照交联聚乙烯的三维网状结构使其提高了耐热变形性,改善了高温下的力学性能和耐环境应力龟裂与耐热老化性能,增强了耐化学品性和耐溶剂性,减少了冷流性,而同时绝缘电阻和介质损耗角正切基本不变。但受辐射源及交联聚乙烯原材料的限制,现阶段辐照交联聚乙烯主要用于绝缘层厚度较薄、截面较小的电线电缆。
2 辐照加工工艺参数的设定
聚乙烯电线电缆辐照加工中需要设定的工艺参数有电子束能量、束流强度及辐照剂量。
2.1 电子束能量
电子束能量决定了电子束对材料的穿透深度。电子在材料中的穿透深度与电子能量近似成正比,与材料密度成反比。不同能量的电子束在物质中有确定的分布,通常以电子束的穿透深度来衡量辐照的均匀性。聚乙烯线缆的辐照方式有单向辐照和双向辐照两种,如图1所示。通常绝缘较薄的聚乙烯线缆采用单向辐照方式,而绝缘较厚的聚乙烯线缆采用双向辐照方式。
双向辐照是利用强磁场偏转系统改变部分电子的运动方向。双向辐照时电子束的穿透深度约为单向辐照时的2.4倍。采用的电子束能量在1~10 MeV范围内时,单向辐照所需能量的计算公式为:
式中E为电子束能量,D为电缆绝缘外径,d为导体外径,ρ为材料的密度。表1为ρ=0.95 g/cm3时上式计算结果结合实际生产情况的单向辐照所需电子束能量的参考值[3]。
双向辐照所需能量的计算公式为:
2.2 电子束的束流强度
电子束的束流强度决定了辐射加工的效率,产品的吸收剂量正比于电子束的束流强度。对于电线电缆的辐照交联,电子束流与电线电缆吸收剂量之间的关系为:
式中I为束流强度,单位为mA,R为物质表面的吸收剂量,单位为kGy,V为电线电缆通过速度,单位为m/min,N为缠绕圈数,K为剂量参数(可通过在I、V、N给定的条件下标定吸收剂量得出)。实际辐照中,在辐照剂量一定的条件下,通常是在加速器额定束流强度上限运行,通过调整线缆在加速器的电子束下缠绕的圈数,同时结合电缆线径的大小,确定线缆的运行速度。
2.3 辐照剂量的设定
不同牌号聚乙烯材料的辐照交联都有一最佳辐照剂量,每种辐照交联聚乙烯材料都要通过试验选定其最佳的辐照剂量。最佳辐照剂量的确定条件是:使交联聚乙烯内部形成足够的交联密度,聚乙烯内部既不发生再交联,也不发生过交联;还应保证辐照后聚乙烯的机械性能保持在一定的范围内。图2为辐照交联聚乙烯材料(未添加敏化剂)的机械性能随辐照剂量的变化[4]。可见,如要辐照后聚乙烯的机械性能保持在一定的范围内,未添加敏化剂的辐照交联聚乙烯材料的辐照剂量一般约为0.30 MGy,而添加了敏化剂的辐照交联聚乙烯材料的辐照剂量一般约为0.015 MGy。
在一定辐照剂量范围内,聚乙烯的交联度随着辐照剂量的增大而增大;当辐照剂量继续增大时,则聚乙烯的交联度变化不大。辐照剂量过高,一方面会造成不必要的能量损失,降低生产效率,严重时会导致交联聚合物发生辐照裂解;相反,辐照剂量过低,则聚乙烯交联程度不够,不能形成理想的网状三维立体结构,使线缆的耐应力开裂性能和耐溶剂性能降低。通常通过测定辐照后聚乙烯的热延伸伸长率来衡量聚乙烯的交联程度。此外,辐照交联聚乙烯的断裂伸长率随辐照剂量的增大而减小,过高的辐照剂量将使辐照交联聚乙烯的断裂伸长率超出适用范围的200%。
3 辐照交联中常见的问题及解决办法
通常辐照交联主要适合薄壁聚乙烯绝缘(电缆截面积为零点几平方毫米,绝缘层厚度为零点几毫米)的交联,在厚壁聚乙烯电线电缆的辐照生产过程中,往往会出现以下问题:a.辐照完成后,若接触通电导体,会出现强烈的放电现象;b.辐照前电线在浸水耐电压试验中完好,而辐照后电线在浸水耐电压试验中被大量击穿;c.辐照前挤出非常紧密的绝缘,在辐照后绝缘出现松动甚至与导体分离;d.辐照后在电线电缆聚乙烯绝缘内部形成气泡,尤以厚壁绝缘为甚。
经分析,上述问题的主要原因是辐照时的电子陷阱、静电效应、热效应、低分子气体生成所致[5]。电子陷阱是指电线电缆绝缘中存在非均相和缺陷,在辐照交联过程中,非均相和缺陷部分与均相和无缺陷部分俘获电子的能力不同,即在给定的电子能量下,电子穿透这些区域的概率不同,不能穿透的电子在非均相和有缺陷的区域形成电子积累,形成了电子陷阱。静电效应是指当电线电缆的绝缘厚度大于电子的有效射程时,在电线的绝缘层中将发生负电荷的积累。此时,聚乙烯绝缘层将对地产生一个很高的负电位,场强可达109 V/m。当厚绝缘电线电缆在辐照后立即进行耐压试验时,首先在电子陷阱处发生局部放电,而电子电场不仅加剧局部放电,也使施加于绝缘层上的电压高于设定值,因此厚绝缘电线电缆必然发生较高的击穿概率。热效应是指在电子束辐照聚乙烯的过程中,一部分能量用于辐照交联反应,而其余大部分能量则转化为热能,其宏观表现为聚乙烯绝缘材料温度的升高。低分子气体生成是指聚乙烯辐照交联在生成大分子三维网状聚合物的同时,也生成H2、CH4、CO和CO2等低分子气体产物[6],其中H2生成量最高,由于H2不能全部挥发出,有一部分残存于聚乙烯材料内部,当聚乙烯材料的温度超过其玻璃化温度或熔融温度时,残存的H2在聚乙烯材料内部则形成气泡。
针对辐照后电缆产生的问题,我们可以采取如下相应的措施:a.在辐照过程中,保证电线的导体线芯可靠接地,使累积的电荷导入大地;辐照后,电线接地静置一段时间,然后再进行耐压试验。b.合理设置辐照时的电子束能量,电子束的有效射程必须 大于绝缘厚度。对于圆形电缆,电子束必须穿透半弦长。c.减小辐照剂量率,减小束流强度,增加束下排线的圈数,使单位时间内绝缘层温升降低,同时有利于热量的散出。在挤出绝缘层后放置一段时间,待电线恢复室温后再进行辐照。d.严格控制辐照剂量及其均匀性,避免辐照过量或部分区域辐照过量造成绝缘熔融和气泡的生成。e.在聚乙烯辐照交联料中添加适当的敏化剂,降低辐照剂量,从而减少H2的逸出,抑制聚乙烯绝缘的起泡现象。f.严格控制辐照交联材料的生产工艺,尽量提高材料的均匀性,在挤出加工时采用高目数滤网。
摘要：目前辐照交联聚乙烯电线电缆的产量越来越大,生产过程中会出现各种各样的问题。为此,着重对辐照交联聚乙烯电线电缆中出现的问题及相应的解决措施进行了论述。同时,简要介绍了辐照交联的原理及辐照加工中主要工艺参数的设定,对比了辐照交联、硅烷交联以及过氧化物化学交联的生产特点及适用范围。
关键词：辐照交联,聚乙烯,电线电缆
参考文献
[1]甘兴忠.电线电缆绝缘交联聚乙烯交联工艺的分析和对比[J].电线电缆,2008(2):8-11.
[2]张志成,葛学武,张曼维.高分子辐射化学[M].合肥:中国科学技术大学出版社,2000.
[3]蔡文彬,络强.电线电缆的辐射加工和辐照交联电缆[J].机电工程,1998(5):58-60.
[4]赵以正.10 kV及以下辐照交联架空电缆用黑色聚乙烯塑料的研制[J].电线电缆,1996(5):17-22.
[5]徐兴伟,张举位.电子辐照效应对交联聚烯烃电缆绝缘性能影响[J].电线电缆,2004(5):27-29.
电缆制造生产工艺 篇5
1、公司是国家级高新技术企业，拥有强大的品牌辐射力；
2、公司是西南地区最大的特种电缆生产企业，市场份额位居行业前列；
日前登陆沪市主板的四川明星电缆股份有限公司（下称“明星电缆”，代码603333）是一家专注于特种电缆研发及生产的国家级高新技术企业，是西南地区最大的特种电缆生产企业。明星电缆自成立以来，锐意进取，取得了丰硕的成果，公司是国家创新型试点企业及国家标准化良好行为AAAA 级企业。
自2007年以来，明星电缆蝉联“中国机械500强”、“四川工业企业最大规模100 强”等称号，无论是品牌辐射力还是市场规模，明星电缆均居于行业前列。经过多年的努力，明星电缆已发展成为中石油能源一号网电线电缆类产品2010年度采购量排名第一的交易商。
研发助力成长
明星电缆主要专注于特种电缆的研发及生产，因此对技术的要求较高。事实上，明星电缆自成立以来，一直注重技术创新，公司目前是国家级高新技术企业及国家创新型试点企业，亦为国家标准化良好行为AAAA 级企业及四川省高新技术产业发展（成长类）示范企业，公司拥有经四川省认定的企业技术中心，子公司安徽明星已建成省级“电子辐照工程技术研究中心”。
上述科研成果的取得与明星电缆内外驱动的战略不无关系，对内，明星电缆持续加大研发投入，并建立了研发创新的长效机制；对外，明星电缆高度注重与外部科研机构的技术合作，积极与国内高校、科研机构开展多层次、多方位的技术合作，建立起紧密的“产、学、研”合作体系。
资料显示，明星电缆近年研发费用呈逐年递增态势，正因为明星电缆在研发方面不吝投入，因此公司的专利证书多达71项，多个研发产品被列为国家、省、市重点科技攻关项目，并多次获得省市级科技进步奖，其中核电站用1E级电缆被列入国家级火炬计划项目。
在厂外合作方面，明星电缆与中国核动力研究设计院签署了长期战略合作协议，还积极与上海电缆研究所、武汉高压研究所等科研院所开展技术交流与合作。此外，明星电缆还与哈尔滨理工大学、西安交通大学、四川大学等多所高校建立了人才培训和人才输送的长期合作关系。通过这样的方式，明星电缆储备了大量的人才，为公司日后的发展奠定了良好的基础。
品牌提升规模
由于明星电缆时刻以市场为动向展开研究，因此公司的品牌地位较为强势。明星电缆旗下“鑫耘”牌电线电缆于2006年即被国家质检总局评定为“质量免检产品”，被中国质量网审定为“全国质量服务信誉双保障产品”，公司35kV及以下交联聚乙烯电力电缆于2007年被四川省授予“四川省名牌产品”称号。
依托强势的品牌，明星电缆在市场开拓方面亦颇有建树，公司对客户提供从前期产品选型、设计咨询、技术交流到安装敷设指导、产品质量跟踪等系统化解决方案，在石油石化、发电、冶金等重点行业领域已打下坚实的客户基础。目前明星电缆的客户包括中国石化工程建设公司、中国化工集团、三峡集团、中核集团、中广核、攀钢、广钢等国内大型公司。此外，明星电缆亦为中石油2010年度网络采购最大供应商、西南地区水电站配套特种电缆主要供货商、国电等五大发电集团的长期合作伙伴。
电缆制造生产工艺 篇6
8D-FB型同轴电缆的特殊外导体结构, 使其具有优良的电气性能 (稳相、低损耗等) , 因而被广泛地用作广播通信、雷达等无线电设备、电子设备中的传输馈线。8D-FB型同轴电缆结构如图1所示。为了降低8D-FB型同轴电缆的损耗, 要求其内导体的电阻应尽可能小, 通常采用导电率高的金属。铜是较常用的导体材料, 它具有导电率高、导热性好、机械性能及耐腐性好等优点。射频电缆内导体通常采用电解铜, 其铜含量大于99.90%, 电阻率不超过1.75×10-6 Ω·cm。因此, 8D-FB型同轴电缆采用纯铜线作为内导体。同轴电缆绝缘的材料和结构选择应保证电缆有尽可能低的损耗, 并而有足够的机械强度, 以保持内、外导体处于同轴位置。物理发泡聚乙烯绝缘 (皮-泡结构) 是目前常用的一种绝缘形式, 其介电常数达到1.20左右, 能大大减少介质损耗。8D-FB型同轴电缆采用物理发泡聚乙烯绝缘, 可使其损耗接近空气绝缘电缆的水平。8D-FB型同轴电缆的外导体是由多根镀锡铜线编织而成, 为保证电缆的屏蔽性能, 编织密度应在80%以上。为改善电缆密封防潮性能, 在绝缘芯线和金属编织层之间增加一层自粘性聚乙烯铝塑复合箔。护套的作用是保护电缆的内部构件, 使其不受机械损伤以及摩擦、潮气、腐蚀、高低温环境等因素的影响, 根据8D-FB型同轴电缆的使用环境要求, 采用了低烟无卤阻燃聚烯烃作为电缆的护套材料。
8D-FB型同轴电缆的生产工艺流程如图2所示。其中铜线校直、清洗、拉拔、预热、物理发泡绝缘层挤制等几个工序是在物理发泡挤出生产线上一次连续完成的, 物理发泡绝缘层挤制是8D-FB型同轴电缆生产的关键工序。铜内导体在物理发泡挤出前必须进行校直、清洗、拉拔、预热等预处理, 以达到设计所要求的状态和尺寸。物理发泡绝缘层包括内结皮层和发泡层, 内结皮直接粘在内导体表面, 厚度约为0.07～0.08 mm, 内结皮外面为发泡层, 主要起绝缘作用。自粘性铝塑复合箔纵包及镀锡铜线外导体编织两个工序是在编织机上同步完成的。自粘性铝塑复合箔能起到密封防潮的作用, 其纵包在物理发泡绝缘芯线外, 聚乙烯层朝内并且粘附在绝缘层上, 铝层朝外。根据外导体编织密度为80%, 来确定编织机锭数及每锭镀锡铜线根数。8D-FB型同轴电缆生产的最后一道工序为护套挤出, 挤出后的护套厚度应均匀, 表面光洁, 不应有裂缝、小孔、凹陷及疙瘩等缺陷。
2 电缆生产工艺中问题的解决
在8D-FB型同轴电缆实际生产中发现, 成品电缆经-40～85 ℃温度循环试验后, 铜内导体相对绝缘层轴向突出很严重。这种情况在很大程度上会影响电缆的使用, 破坏了与电缆配接的连接器的电连续性, 使插针伸出基准面, 严重时甚至会导致连接器失效, 影响传输质量。8D-FB型同轴电缆出现内导体突出的质量问题给8D-FB型同轴电缆的生产工艺提出了新要求, 需要对电缆的生产工艺、原材料配方等进行改进, 以提高电缆的质量。
2.1内导体突出的原因
2.1.1 不同材料线膨胀系数的差异
不同材料的线膨胀系数是不相同的, 而且差别很大, 表1中列出了射频电缆中几种常用材料的线膨胀系数。由8D-FB型同轴电缆结构可知, 内导体为纯铜线, 热胀冷缩是一个可逆过程。绝缘体为物理发泡聚乙烯材料, 是塑性材料, 热胀冷缩不完全可逆。当8D-FB型同轴电缆进行温度循环实验时, 温度由室温下降到-40 ℃, 铜内导体和物理发泡聚乙烯绝缘层的长度均缩短。从表1中的数据可知, 纯铜线膨胀系数为0.16×10-4 m/℃, 聚乙烯线膨胀系数为 (1.1～4.0) ×10-4 m/℃, 在温度变化60 ℃后, 相同长度的物理发泡聚乙烯绝缘层比纯铜内导体收缩得厉害。当电缆由低温恢复到室温时, 物理发泡聚乙烯绝缘层不能完全恢复到原来状态, 而纯铜内导体可以恢复到原来状态, 最终导致铜内导体相对绝缘层突出。如取样长度为100 m的8D-FB型同轴电缆, 温度从室温变化到-40 ℃时, 理论上计算得纯铜内导体和聚乙烯绝缘层的长度相差约0.66～2.40 m。
2.1.2 物理发泡聚乙烯绝缘的耐热性较差
在短时或长期承受高温以及温度剧变时, 能保持材料的基本性能而正常使用的能力称为耐热性, 耐热性一般是指耐热变形能力和耐热氧化能力。大多数聚合物材料的耐热性较差, 特别是热塑性材料 (如聚乙烯) 。随着温度升高, 聚合物材料的硬度缓慢下降, 当温度升高到一定数值后, 聚合物材料的硬度急剧下降, 以至完全软化和熔融。聚合物高分子链有两种运动方式, 一种是整个分子的运动, 一种是分子中个别链段运动, 这种分子运动方式使得聚合物材料的高分子结构对温度特别敏感。尤其是在聚合物的高分子链中存在甲基或其它含有叔碳原子的烷基时, 聚合物对温度更加敏感, 最终导致聚合物大分子或网状分子断链降解, 使其结构松散, 分子量降低, 其结果是导致聚合物软化、发黏和低分子物的挥发。当8D-FB型同轴电缆的温度循环试验由室温变化到85 ℃时, 高温会导致聚乙烯高分子结构发生变化, 物理发泡聚乙烯绝缘就会热变形和热氧化, 最终发泡绝缘体软化, 泡孔收缩, 低分子物挥发, 这也就是我们常常所说的绝缘热收缩。
2.1.3 物理发泡聚乙烯绝缘层与铜内导体粘附力不够
物理发泡聚乙烯绝缘层与铜内导体粘附力不够也是导致内导体突出的原因之一。当8D-FB型同轴电缆进行温度循环试验时, 物理发泡聚乙烯绝缘层与铜内导体粘附力太小或没有粘附力, 而不能阻止其收缩, 也会导致内导体相对突出。如绝缘层和铜内导体能紧紧粘在一起, 当温度发生变化时, 两者间的粘附力就能阻止绝缘层的收缩。影响铜内导体与绝缘层粘附力的主要因素有:铜线表面油污太多, 不够干净;铜内导体预热不充分, 绝缘层未能粘在铜内导体上;物理发泡聚乙烯绝缘层内结皮材料选用不当, 黏度不够。
2.2解决方法
综上所述, 8D-FB型同轴电缆内导体突出是物理发泡绝缘层的热胀冷缩不完全可逆和耐热性较差共同作用的结果, 也与物理发泡绝缘层和铜内导体的粘附力不够有关。从根本上解决此问题就要对8D-FB型同轴电缆的原材料配方和生产工艺进行调整和改进。从上述电缆生产工艺可知, 电缆物理发泡聚乙烯绝缘层分为内结皮层和发泡层, 内结皮又粘在铜内导体上, 因此解决内导体突出问题最有效方法就是使聚乙烯绝缘层的内结皮能够紧紧地粘附在铜内导体上, 当温度发生变化时, 使内导体和绝缘层具有同样的伸缩量, 当然这只是理想状态下的情况, 实际上这种情况不可能实现, 但是这种方法能在很大程度上减少绝缘层的收缩。
经过反复试验我们选择了一种高密度聚乙烯粘结剂, 其物理性能可参见表2。该粘结剂的密度为0.938 g/cm3, 其结晶区分子间引力较大;熔融指数约为8.5 g/ (10 min) , 熔融黏度较大;断裂伸长率在600%左右, 韧性较好。在物理发泡绝缘层的挤出过程中将这种粘结剂以不同的比例添加在内结皮中, 可控制铜内导体与绝缘层粘附力。除了对8D-FB型同轴电缆原材料生产配方进行改进外, 还需要对电缆生产工艺进行优化, 以增加物理发泡聚乙烯绝缘层与铜内导体的粘附力。在生产工艺中采取的改进措施有:a.在铜内导体拉拔后, 采用超声波清洗, 将铜导线表面的油污、铜屑清洗掉;b.采用微波加热的方式对内导体进行预热, 使内导体预热后的温度控制在90 ℃左右。
3 工艺改进前后电缆性能的测试
为了检验生产工艺和生产配方改进后8D-FB型同轴电缆的性能, 各取50 m长生产工艺改进前后的8D-FB型同轴电缆一根进行温度循环试验。试验条件为:温度范围-40～+85 ℃, 一个循环周期的温度变化曲线如图3所示, 循环次数12次, 循环周期8 h。温度循环试验后将2根试验样品取出拍照, 从图4照片中可以发现, 生产工艺改进前的8D-FB型同轴电缆内导体单端伸长约4 mm, 而生产工艺改进后的8D-FB型同轴电缆内导体没有突出。这说明增大内导体与绝缘层粘附力后, 可以完全抑制内导体的突出。由于生产工艺改进后的8D-FB型同轴电缆的内结皮中添加了粘结剂, 为检验是否对电缆的衰减值造成一定影响, 将上述2根试验样品分别进行了衰减测试, 测试结果参见表3。从表中数据可见, 生产工艺改进前后的8D-FB型同轴电缆的衰减值未发生明显变化, 这说明在电缆绝缘层内结皮中添加粘结剂未对电缆衰减产生明显的影响。
注:1) 试验电缆的长度为50 m。
经过对8D-FB型同轴电缆内导体突出原因的分析并采取相应的工艺措施及试验验证后, 证明在8D-FB型同轴电缆绝缘层内结皮中添加粘结剂后, 能完全消除或明显减少内导体突出问题, 并且添加此种材料后不会对电缆衰减性能产生明显影响。
参考文献
电缆制造生产工艺 篇7
关键词：计轴电缆,工艺控制,地铁,信号系统,轨旁设备
1 计轴电缆的简介
随着城市轨道交通事业迅猛发展,全国各大城市轨道交通项目纷纷开工。当地铁信号主系统(基于通信的列车控制系统,CBTC)出现故障时,将由联锁、计轴设备和应答器(有源)构成的后备系统控制列车运营,因此信号和安全系统中对轨道空闲的检测至关重要。在地铁信号系统中,计轴系统用于检测轨道信息,检查不同规模形式的站场和区间轨道的空闲与占用状态,它是列车安全运行的重要保障。计轴设备采用安装在钢轨轨腰上的轨道传感器作为探测手段,直接计取和检查通过列车的轴数(轮对数),同时通过运算比较器判别计轴轨道区段中信号基础设备是否被占用。室内主机与室外计轴点之间采用综合业务数字网(ISDN)数据线(即计轴电缆)进行通信,当室外计轴点距室内主机小于4.28km时,电源与通信共线传输。计轴电缆尚未有行业标准,其结构一般都按设计院、信号系统集成商、业主的要求进行设计的。基于国内大部分地铁项目的信号系统采用了西门子(SIEMENS)公司和阿尔卡特(ALCATEL)公司生产的AzS(M)350U型和AzL90M型计轴设备的现状[1],目前计轴电缆的设计主要是为上述两者配套。
2 计轴电缆的结构和性能要求
图1示出了本公司专为西门子AzS(M)350U型计轴设备配 套设计的WDZC-PJZYT23 1×4×1.0(1.4)计轴电缆的结构。该计轴电缆用于单个室外计轴点与室内 主机的通 信,传输距离 最大可达10.43km,可传输频率小于90kHz的信号;当通信四芯组中线对直径为0.9mm时,其中一组线对用于供电,当四芯组中线对直径为1.4mm时,电源与通信通道合用。该计轴电缆的结构形式为星绞式,由内向外分别为铜导体、聚乙烯绝缘、聚酯包带、铜带纵包、低烟无卤阻燃内衬层、镀锌钢带双层绕包铠装层、低烟无卤阻燃护套。
以WDZC-PJZYT23 1×4×1.4型计轴电缆为例,其主要性 能要求为:导体直流 电阻 (20℃)≤11.7Ω/km,直流电阻不平衡不大于2%;线对间工作电容≤45nF/km;电容不平衡K1≤110pF/km;芯—芯交流50 Hz耐压1 000 V,2 min不击穿,芯—地交流50Hz耐压1 800V,2min不击穿;芯对其它线 芯和地铁 绝缘电阻 (20℃)≥5 000MΩ·km;1kHz的衰减≤0.45dB/km。
3 生产工艺的控制
根据近几年的生产、检验结果,计轴电缆较易发生以下质量问题,具体包括线对直流电阻不平衡不合格、线对间工作电容超大、电容不平衡超标、绝缘电阻低、铜带断路等,由此造成的浪费很大。针对上述问题,我们进行了立项攻关,分析原因,总结经验,以下将对相关的工艺控制进行一一介绍,供同行们参考。
3.1 线对直流电阻不平衡的控制
线对导体直流电阻不平衡Ru的计算公式为:
式中Rmax为线对导线中最大的直流电阻,Rmin为线对导线中最小的直流电阻。由上式可知,影响Ru的因素是线对中导线的电阻差值,差值越大,则Ru越大。因此,线对导体直流电阻不平衡的工艺控制要点为:a.星绞时应选用同一批次的无氧铜线,其抗张强度、软硬一致。b.星绞时同一工作线对的单线应用同一台挤出机生产,且一定要在上车前配电阻(白红一对、蓝绿一对),减小电阻差值。c.调整好线对放线张力,线对放线张力不能超过铜线的弹性极限,并且保证张力一致。d.单线放线盘重量不能过大,且排线质量应较好。
3.2 线对间工作电容的控制
线对间工作电容直接影响着电缆的传输质量,对于其控制是电缆制造的关键。线对间工作电容C可由下式计算[2,3]:
式中C的单位为nF/km,λ为总绞入系数,εD为相对等效介电常数,a为线对中心距,d为导线直径,φ为由于接地金属屏蔽修正系数。因此,线对间工作电容的工艺控制要点为:a.绝缘单线芯线外径的控制正公差应在0.03mm以内,外径超差的线芯不允许上车。b.星绞时模具不能太紧,应松紧适度,防止电容增大。c.包带张力宜较小,以保证包扎缆芯的松紧度合适,电容不会增大。d.铜带纵包时轧纹的深度不大于0.25 mm,纵包压紧模不能过小,这样可增加空气面积,不至使C变大。e.挤制内衬层时应松包,配模系数小于0.98,使冷却时低烟无卤阻燃内衬层不会过紧包覆铜带。
3.3 电容不平衡的控制
星绞四线组内电容不平衡K的计算公式为:
式中K1,K2分别为回路1和2的电容不平衡;C13为导体1对导体3的电容耦合,其他以此类推。因此,电容不平衡的工艺控制要点为:a.单线控制,应保证进厂绝缘料及铜线符合相关标准,铜线直径偏差不超过±0.003mm,软硬、伸长率均匀,绝缘单线外径偏差在0.03 mm以内,偏心度不大于4%,外径不一致的线不能上车。b.对角线位置的线芯张力应一致,以保证相对于铜带的位置对称;成缆模具不能过大,防止出现棱形,应确保缆芯圆整。c.成缆节距、收线、排线应均匀,不交叉码线,防止K值超标。d.包带张力应适度,不漏包,防止变形、不圆,不压扁电缆。e.如发现K值异常是因排线造成的,应立即复绕、码平、排齐。
3.4 绝缘电阻的控制
绝缘电阻是衡量电缆绝缘特性的重要指标,电缆绝缘电阻RI计算公式为:
式中ρV为绝缘电阻系数,d1为绝缘外径,d为导体直径,L为电缆长度。由上式可知,绝缘电阻取决于绝缘材料的电阻率、电缆结构尺寸、制造工艺水平及绝缘包带的电性能。因此,其工艺控制要点为:a.在挤制绝缘时应采用高密度聚乙烯以及与之相容的色母料,且要干燥洁净;严格控制挤出绝缘质量,偏心率控制在4%以内;绝缘修补时应用热压模。b.在火花复绕工序中,所有的过线导轮应灵活,轮面光滑,严禁刮伤、磨损绝缘芯线。c.在星绞工序中,应定期检查放线装置,确保放线张力均匀,避免磨损绝缘芯线;定期检查所有模具的孔径,确保其光滑,不磨损绝缘芯线;绕包两层聚酯薄膜带时,搭盖率应较大,不允许漏包。d.纵包铜带时,接续的铜带不应有翘边、毛刺,防止损伤绝缘芯线。e.挤出内衬层时,应防止烫伤绝缘芯线,避免降低绝缘电阻,并提头以防进水。f.钢带铠装时,张力应较小,不能有死弯;在护套挤制的开停机过程中应避免缆芯进水,特别在湿度较大时,应及时包装缆芯,防止尘灰,应尽量缩短护套的挤制时间,首检周期要短,以便尽快封头。
3.5 纵包铜带断带的控制
通常铜带不能导通发生在半成品阶段。在试生产时铜带不导通率竟高达50%,其中一半是由纵包工序引起的。我们通过原因分析,制定了专项攻关计划,拟订了对策,最终使得一次送检合格率达到100%,大大降低制造成本。相关工艺控制要点为:a.选用的铜 带伸长率 大于32%,盘带长度 大于1 000m,减少接头;接头时,搭接的铜带剪成45°,防止过纵包模时发生断带。b.铜带纵包成型由三个阶段组成,避免一次变形过大,加工硬化。c.在铜带与缆芯中间加放一根0.4mm的铜地线,保证电气连接方便。d.铜带轧纹以增加电缆弯曲时的延展性和耐弯性。e.挤出内衬层时涂覆热融胶,以防止断带。f.铠装时钢带张力均匀,防止产生剪切力,导致铜带断带。g.如挤制内衬层时发生铜带断带,可在铜带接头时在其中间加放一根0.5mm2的多股铜软束绞线。h.铜带放带时,小盘径带盘应采用水平放出,大盘径带盘应采用立式放带,防止带盘翻转、铜带打结断带。
4 结束语
本公司严格 按上述各 项工艺控 制要点进 行WDZC-PJZYT23型计轴电缆 管控生产,最终使得计轴电缆产品质量稳定,性能优越,成功应用在国内各大城市的地铁计轴系统中,既为地铁列车的安全运行起到重要的作用,同时也为本公司在城市轨道交通行业竞争中占领一席之地、创造可观的业绩打下了坚实的基础。
参考文献
[1]付文刚.信号系统与直线电机牵引系统的接口问题[J].城市轨道交通研究,2013(9):70-72.
[2]郑玉东.通信电缆[M].北京:机械工业出版社,1982.
交联电缆的工艺性能 篇8
1 交联电缆工艺方式
目前电缆行业生产交联电缆的工艺方式分为三类。第一类:过氧化物化学交联, 包括饱和蒸气交联、惰性气体交联、熔盐交联、硅油交联;第二类:硅烷化学交联;第三类:辐照交联。
1.1 惰性气体交联———干法化学交联
采用加入过氧化合物交联剂的聚乙烯绝缘材料, 通过3层共挤完成导体屏蔽层———绝缘层———绝缘屏蔽层的挤出后, 连续均匀地通过充满高温、高压氮气的密封交联管完成交联过程。传热媒介为氮气, 交联聚乙烯电气性能优良、其电压等级可达500kV级。
1.2 硅烷化学交联———温水交联
采用加入硅烷交联剂的聚乙烯绝缘材料, 通过1+2的挤出方式完成异体屏蔽层———绝缘层———绝缘屏蔽层的挤出后, 将已冷却装盘的绝缘线芯浸入85～95℃热水中进行水解交联。由于湿法交联会影响绝缘层中的含水量, 一般最高电压等级仅达10kV。
1.3 辐照交联———物理交联
采用经过改性的聚乙烯绝缘料, 通过1+2的挤出方式完成异体屏蔽层———绝缘层———绝缘屏蔽层的挤出后, 将冷却后的绝缘线芯, 均匀通过高能电子加速器的辐照扫描窗口完成交联过程:辐照交联电缆料中不加入交联剂, 在交联时是由高能电子加速器产生的高能电子束有效穿透绝缘层, 通过能量转换产生交联反应。因为电子带有很高的能量, 而且均匀地穿过绝缘层, 所以形成的交联键结合能量高, 稳定性好, 其耐热性能优于化学交联电缆。但由于受加速器能量级的限制, 考虑几何因数, 生产电缆的电压等级仅能达到10kV, 优势在6kV以下规格。
2 常用交联电缆绝缘性能对比
浅谈电缆装配工艺 篇9
1.1 导线加工
预加导线 (下线、打印字号、剥头、捻头、浸锡) →布线 (穿外护套或防波套) →焊接或压接连接器接线端子→外护套处理→连接器尾部封装处理→电缆标识→电缆测试
1.2 电缆线加工
预加电缆线 (下线、剥外护套、挑屏蔽层、剥头、捻头、浸锡) →布线 (穿热缩管) →焊接或压接连接器接线端子→外护套处理→连接器尾部封装处理→电缆标识→电缆测试
2 电缆装配工艺关键工序
2.1 通过对电缆在装配过程的研究分析及调试过程中出现的故障, 电缆加工的关键工序为接线端子连接的可靠性、连接器尾部封装处理等, 生产中应注意以下几个方面:
2.1.1 剥护套的方式与连接器尾夹直径相关。
连接器尾夹直径太大, 而导线直径太小时, 需将电缆护套轴向刨开, 焊接端子时将护套向外翻转, 焊接后将护套翻回来, 剪掉部分护套, 外套热缩, 增加厚度保证压板将电缆压紧;若连接器尾夹直径太小, 而导线直径太大时, 需将电缆护套剥掉, 导线上外加棉线或外套热缩, 依据不同情况而选择, 保证压板将电缆压紧。
2.1.2 剥护套的长度是根据连接器尾部夹板与连接器头部焊接端子的距离, 一必须保证端子焊接操作时导线的分离距离, 二连接器尾夹直径大于导线直径, 护套垫在连接器尾夹内;连接器尾夹直径小于导线直径, 护套紧随连接器尾夹后面。
2.1.3 导线剥线长度, 端子为压接方式时, 对导线加工要求较高, 要根据压接端子的尺寸作要求, 芯线剥头太短, 易造成拉拔力减小, 芯线剥头太长 (特别是插孔) , 连接器对插的插针插不到插孔的底部, 影响连接器对插时的接触性能。
2.2 接线端子的连接工艺
连接器和导线连接形式分为焊接和压接两种形式。
焊接型连接器的接线端子是与连接器为一体的, 其接线端子多为杯状形式, 焊接时要求导线一定要插到杯底焊接, 并在每个端子连接处套绝缘套管, 以防止与其它端子短路, 这种连接方式优点是简便易操作、易维修, 缺点是存在虚焊。
压接型连接器的接线端子是与连接器分离的, 是通过插针或插孔的插入成为一体。这些接线端子通过压接工装与导线紧密压接在一起。每个压接端子压接的线径有一定的规格范围, 同样的接线端子, 导线太细, 压不紧导线, 导线太粗, 压不住导线, 拉拔力达不到要求, 造成导线从端子中拔出。不同线径的导线压接后的拉拔力要求不同, 压接太紧, 导线易断, 压接太松, 导线易拉出, 影响压接拉拔力, 使连接器在使用中存在质量隐患。
压接方式的优点是生产效率高, 操作成本低, 不污染环境, 缺点是针/孔只能压接一次, 维修不方便。
3 电缆护套端口的处理工艺
3.1 电缆护套的种类
在电子设备中电缆束往往需要穿套护套以保护线束, 同时使线束整齐、美观。电缆护套种类很多, 聚氯乙烯套管、波纹管、螺旋管等, 锦纶丝线编织套由于其轻便、易伸缩、防静电等特性被广泛用作低频电缆护套。
3.2 电缆护套端口的处理工艺
不论什么护套, 在穿套完后都要对护套端口进行处理, 通常有以下几种方法:
3.2.1 用棉线将护套末端进行紧密缠绕, 缠绕宽带为线束直径, 再用一种胶在线宽上涂抹。
3.2.2 用棉线或锦纶线对护套末端进行紧密缠绕, 不涂抹任何胶, 用热缩管进行收紧封口。
3.2.3 用绝缘粘胶带对护套末端进行紧密缠绕, 由于这种粘胶带有一定弹性, 在缠绕时边缠绕边将胶带拉长。使其能有效紧密缠绕在导线束上, 并用热缩管收缩紧固。
3.2.4 用线卡将护套末端扎紧。主要用于聚氯乙烯套管的护套。
4 电缆屏蔽层接地工艺
电缆和连接器是漏出和漏入电子系统的主要电磁干扰源, 对整机电磁发射电平的高低举足轻重, 屏蔽电缆的屏蔽层多种多样, 最常见的是金属丝网形式的屏蔽层。金属丝的屏蔽效果随着编织密度的增大而增大, 因此我们经常选用带有金属编织网的电缆或信号电缆束加套防波套来抑制电磁干扰, 电缆屏蔽层接地工艺就成为关键技术问题。
电缆屏蔽层接地, 根据不同连接器及使用环境有不同接地方法。
4.1 电缆屏蔽层接地工艺方案Ⅰ
将屏蔽层翻转, 抽出部分金属丝, 转接AVR-0.35mm2黑色导线, 并在导线另一端头焊接单耳焊片, 然后将单耳焊片用尾夹螺钉固定在连接器上或连接在机箱外壳上, 对于剩余金属丝, 用热缩管保护并加热缩管。
该方案具有良好的接地性能, 确定合适的接地长度, 以及绑扎方式和选用合适的热缩管规格是该工艺方案的关键。
4.2 电缆屏蔽层接地工艺方案Ⅱ
直接将电缆尾夹紧固在电缆屏蔽层上。这种方式要求线缆束直径大于连接器尾夹直径。将屏蔽层修剪整齐, 并均匀翻转, 保持其原有编织纹理, 用绝缘粘胶带将屏蔽层端头金属丝缠紧, 并套热缩套管。注意要留出一定宽度的屏蔽层, 以便连接器尾夹直接紧固在屏蔽层金属表面。
4.3 电缆屏蔽层接地工艺方案Ⅲ
对于许多插座型连接器, 不带尾部附件, 在接地时, 将屏蔽层转接AVR-0.35mm2黑色导线, 并在导线另一端压接端子后, 端子插入插座的外壳内 (或将导线焊接到插座引脚) , 插座对插到插头后, 通过插头的一个引脚接入机箱外壳接地。
5 尾部装配工艺
5.1 电缆尾部封装材料
电缆尾部封装通常采用填充裹敷材料, 填充材料多种多样, 以往选用毛毡、聚氯乙烯套管、棉线等, 现有一种硅橡胶皮, 因其柔软富有弹性, 防静电特点, 是一种较好的裹敷材料。
5.2 填充材料的裹敷形式
填充材料的缠裹与连接器尾夹的结构形式相关, 缠裹的厚度要使连接器尾夹加紧电缆, 从而保护连接器内的焊接点不受外力拉伸, 并且缠裹的厚度要封住连接器尾部的直径, 保护焊点不受外部介质的影响。
5.2.1 将电缆 (护套) 放入连接器尾夹处, 紧固连接器尾夹螺钉, 夹紧电缆。适用于电缆外径略大于连接器尾夹直径。
5.2.2 将电缆护套剥去, 内导线上缠棉线或套热缩管, 放入连接器尾夹处, 紧固连接器尾夹螺钉, 加紧电缆。适用于电缆外径过大于连接器尾夹直径。
5.2.3 在电缆 (护套) 上缠棉线或工业毛毡, 放入连接器尾夹处, 紧固连接器尾夹螺钉夹紧电缆。适用于电缆外径小于连接器尾夹直径。
6 结束语
屏蔽动力电缆制作工艺及优化 篇10
随着我国铁路建设的不断发展, 电力机车的功能也在不断提升, 机车车辆的制造离不开电缆, 而且其所用的电缆线直径大、数量较多。电力机车的电缆是电力机车电力系统的重要组成部分, 电力机车的开动所需的电力都需要由电缆来传递, 使得电力机车的各项功能正常动作。
机车车辆电缆的加工通常采用手工制作, 电缆的加工过程需要手工剥皮和压端子。这种人工控制方式在某种状态下不能保证质量。为了提高机车电缆制作的正确性, 保证电力系统电路的正确无误, 我们通过反复的试验与总结, 将电力机车屏蔽动力电缆的制作工艺进行了优化, 用以提高电缆制作的工艺水平。
1 屏蔽动力电缆的制作工艺
1.1 线缆和接线头外观检查
领取正确物料代码的物料, 察看电缆外表颜色是否正常;观看电缆线外表是否平整、均匀、鼓包及破损;察看电缆线径粗细是否均匀;察看电缆是否出现偏芯及电缆线外径与规定值偏差过大等质量问题现象。检查接线头内外表面应光洁平滑, 不允许有毛刺、裂纹、锐边、折叠, 支承面必须平整;检查接线头表面应电镀锡, 镀锡层应均匀, 色泽一致, 无脱皮;检查接线头压接套端的管口不允许有尖角、卷边。
1.2 下线
按照工艺卡中电缆规格和尺寸进行拖动下料, 用剪线钳切断电缆后, 电缆截面处电缆线芯应平整。在下线的拖动过程中, 不能伤及电缆外绝缘层。
1.3 套热缩线号套管和热缩套管
先将热缩套管用剪刀分段剪开, 再把它套到电缆上。然后, 再将热缩线号套管套到线缆上。
1.4 剥线
手动剥头时, 用剥线刀严格按照剥线刀操作规程进行环形剥离操作, 线芯不应有断股。剥皮长度以所选用的接头为标准, 保证在观察孔中看到线芯。
1.5 接线头压接
压接前检查压接钳是否超过拉力试验所规定的日期, 不得使用过期的压线钳。对于管式接头, 先将接头套入裸露线芯上, 然后用木锤对准接头扁平处进行均力敲打, 这时通过观察孔检查确保能看到线芯, 以保证接头插接到位。对于使用板式接线头的压接, 先将接头套入裸露线芯上, 然后用木锤对准接线头扁平处进行均力敲打, 观察接头前端面, 使电缆线芯露出1～2 mm。压接后不能出现裂纹, 检查接线头尾部与绝缘层之间的间隙是否符合以下要求:120～300 mm2电缆要求小于3 mm;16～95 mm2的电缆要求小于2 mm。
1.6 线号绑扎或吹热缩线号套管、热缩套管
下好的电缆线应理齐, 在每根线缆两端按工艺卡吹好或绑好线号, 两端的线号应该一致。若是热缩线号套管, 套好后开启电吹风电源, 对准热缩线号套管进行均匀吹缩, 热缩线号套管吹缩后表面应光滑、不起皱;若是绑扎线号, 先开启电吹风电源, 对准热缩套管进行均匀吹缩, 热缩套管吹缩后表面应光滑、不起皱, 然后将绑扎线号绑扎好后, 使用斜口钳剪掉扎带尾部。
1.7 焊锡环制作
如屏蔽动力电缆需制作焊锡环时, 先确定焊锡环位置距线缆端部的长度, 并在该处划一缺口, 再将一定长度的黄绿接地线缆进行剥皮, 然后将黄绿接地线缆和线缆屏蔽层、焊锡环用热风机焊在一起。
2 屏蔽动力电缆制作时易出现的问题
1) 屏蔽动力电缆接头压接时, 由于屏蔽层下方的保护纸需用热风机将其吹至热缩, 很容易伤及保护纸下方的绝缘层;
2) 屏蔽动力电缆制作焊锡环剥线时, 剥线深度不好控制, 剥缺口时容易伤及屏蔽层, 焊锡环吹缩时温度不均匀, 容易过热;
3) 由于屏蔽动力电缆由两层绝缘层和屏蔽层组成, 操作者在车下制作焊锡环时会在不知情的情况下将里层的绝缘层或屏蔽层划伤, 导致线缆装上车后在试验班进行耐压试验时耐压值达不到标准。
3屏蔽动力电缆制作工艺的优化
针对以上屏蔽动力电缆制作过程中容易出现的问题, 现将屏蔽动力电缆的制作工艺进行优化:
1) 保护纸的去除:
由于屏蔽动力电缆由多层屏蔽层和绝缘层组成, 在屏蔽层和绝缘层之间夹有保护纸, 在去除保护纸时先将热风机的温度调好, 再将其吹至热缩, 热风机吹的过程中要保证电缆受热均匀。
2) 电缆的剥线:
选用合适的剥线刀, 通过调整剥线刀头部旋转体, 使得刀片的露出长度与绝缘层的厚度相一致, 然后将线缆放进剥线刀, 用剥线刀进行环形剥离操作, 环形剥离操作后再将刀片旋转90°, 沿电缆轴方向划割, 取掉绝缘层。
3) 焊锡环的制作:
由于屏蔽动力电缆由两层绝缘层和屏蔽层组成, 操作者在车下制作焊锡环时会在不知情的情况下将里层的绝缘层或屏蔽层划伤, 导致线缆装上车后在试验班进行耐压试验时耐压值达不到标准, 为避免该情况的发生, 在电缆制作好接头和焊锡环后需用FLUKE摇表测绝缘阻值, 测试之前需检查线缆两端的线号是否套正确, 然后将FLUKE摇表的电压值调到2.5 kV, 用一根表笔连接在电缆的线芯上, 另一根表笔接在黄绿接地线的线芯上, 按下测试键, 当测出的绝缘阻值大于或等于5MΩ为合格, 如果小于5MΩ为不合格, 请作业者查找不合格的原因, 然后重新制作线缆, 再进行测试, 直到合格为止。
4 结语
电力机车电缆制作的正确与否对保证运行中电力机车的安全性能至关重要, 因此在电缆的制作过程中就必须要保证其完整性和正确性, 才能有效地避免安全隐患的产生。本文对屏蔽动力电缆的制作工艺及优化进行了介绍, 并针对屏蔽动力电缆焊锡环制作时的弊端提出了预防措施, 对提升屏蔽动力电缆的制作工艺起到了良好的推进作用, 避免了实验过程中的返工, 提高了生产效率。
参考文献
[1]孙克军.电工手册[M].北京:化学工业出版社, 2009.