煤礦用低煙無(wú)鹵梭車電纜的研制

李萬(wàn)松

(安徽凌宇電纜科技有限公司，安徽 無(wú)為238371)

0 引言

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，煤炭由原來(lái)的人工開采變?yōu)橛矛F(xiàn)代化的聯(lián)合采煤機(jī)組來(lái)開采，聯(lián)合采煤機(jī)組包括采煤機(jī)、梭車和輸送機(jī)。采煤機(jī)采下的煤由梭車運(yùn)到皮帶輸送機(jī)上，梭車在工作過(guò)程中是來(lái)回移動(dòng)的，而電纜是通過(guò)梭車上的滾筒自動(dòng)收放的，會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的彎曲和拖拉，同時(shí)還受到跌落的煤塊和石塊的沖擊，很容易使電纜導(dǎo)體斷裂和護(hù)套破損，從而發(fā)生短路，若遇到瓦斯將會(huì)產(chǎn)生爆炸。在遇到火災(zāi)時(shí)電纜燃燒又會(huì)產(chǎn)生大量的有毒氣體，使人的生命安全受到很大威脅。

1 技術(shù)要求與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

公司組織技術(shù)人員專赴煤礦實(shí)地考察，發(fā)現(xiàn)梭車電纜的使用環(huán)境惡劣，要求梭車電纜具有耐磨、抗拉、抗扭、抗彎曲、抗靜電、抗干擾、低煙無(wú)鹵等性能。

目前，國(guó)內(nèi)尚無(wú)梭車電纜的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。我們根據(jù)使用環(huán)境和用戶的要求，參照MT 818—2009煤礦用電纜標(biāo)準(zhǔn)和TICW/06—2009計(jì)算機(jī)與儀表電纜技術(shù)規(guī)范，并結(jié)合使用特點(diǎn)對(duì)結(jié)構(gòu)加以改進(jìn)，以提高部分性能，設(shè)計(jì)了煤礦梭車用橡套軟電纜。圖1為MDSCPTJB－0.66/1.14和MDSCPTJB－1.9/3.3的電纜結(jié)構(gòu)圖。

(1)監(jiān)視線芯和地線芯。導(dǎo)體采用高強(qiáng)度紡綸絲纖維經(jīng)股絞構(gòu)成導(dǎo)體的抗拉絲。采用六類鍍錫軟銅線分層纏繞在高強(qiáng)度、高彎曲性能的抗拉絲上，每層的纏繞方向相反，最外層的纏繞方向?yàn)樽笙颍瑯?gòu)成監(jiān)視線芯導(dǎo)體。這種結(jié)構(gòu)形式節(jié)距很小，導(dǎo)體單絲展開后其長(zhǎng)度是原長(zhǎng)度的1.3～1.5倍，電纜在彎曲和拖拉時(shí)，導(dǎo)體猶如一根彈簧，大部分的作用力都集中在抗拉絲上，從而有效地避免了電纜導(dǎo)體被拉斷和彎斷。監(jiān)視線芯擠包絕緣后編織一層金屬屏蔽層，這樣就能有效地避免外界電源信號(hào)對(duì)監(jiān)視回路的干擾。

地線芯導(dǎo)體同樣采用六類鍍錫軟銅線分層纏繞在抗拉絲上，地線芯導(dǎo)體無(wú)絕緣層，提高了電纜的抗靜電能力。

圖1 MDSCPTJB－0.66/1.14和MDSCPTJB－1.9/3.3電纜的結(jié)構(gòu)圖

(2)動(dòng)力線芯。為保證梭車電纜有較好的柔軟性，動(dòng)力線芯導(dǎo)體采用六類導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。多股鍍錫軟銅線股絞后復(fù)絞，導(dǎo)體股絞節(jié)徑比控制在12倍以下，復(fù)絞的節(jié)徑比控制在10倍以下，并且為股絞和復(fù)絞方向相同的同心式正規(guī)絞合，外層絞合方向?yàn)樽笙?。此種絞合方式中每一根股線的位置均輪流在絞線上部的伸長(zhǎng)區(qū)和絞線下部的壓縮區(qū)，當(dāng)絞線彎曲時(shí)導(dǎo)體不會(huì)發(fā)生變形斷裂，使其柔軟性和延展性更好。為了改善導(dǎo)體表面的電場(chǎng)分布、均化電場(chǎng)和消除導(dǎo)體與絕緣層之間氣隙，同時(shí)防止導(dǎo)體絞合過(guò)程中的毛刺等尖端突起刺入絕緣層，先繞包一層半導(dǎo)電帶后擠包絕緣形成絕緣線芯，然后編織一層金屬屏蔽層，避免對(duì)外界的干擾。

(3)纜芯。三根動(dòng)力線芯、一根監(jiān)視線芯和兩根地線芯，三大三小絞合成纜芯，絞向?yàn)橛蚁?，纜芯外繞包一層半導(dǎo)電帶。動(dòng)力線芯用金屬和纖維編織屏蔽，而地線芯沒(méi)有絕緣，在成纜纜芯外繞包半導(dǎo)電帶也就增大了動(dòng)力線芯屏蔽和地線芯的接觸面，這樣在電纜絕緣任何一處受到損傷時(shí)整個(gè)設(shè)備都會(huì)立即斷電，井下不會(huì)因電纜故障而發(fā)生危險(xiǎn)。

(4)加強(qiáng)層和護(hù)套。電纜的加強(qiáng)層采用芳綸絲編織在內(nèi)、外護(hù)套之間，且內(nèi)外護(hù)套要緊密結(jié)合。內(nèi)、外護(hù)套采用耐油、耐熱、耐腐蝕、耐磨的以三元乙丙膠為基料的低煙無(wú)鹵阻燃橡皮擠包，使電纜的抗扭轉(zhuǎn)和抗彎曲性能有了很大提高，同時(shí)在電纜遇火災(zāi)時(shí)無(wú)有毒氣體放出。

2 材料的選用

(1)為保證梭車電纜具有較好的柔軟性，導(dǎo)體采用符合GB/T 3953標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的電工圓銅線，結(jié)構(gòu)符合GB/T 3956標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的六類導(dǎo)體。

(2)監(jiān)視線芯絕緣和動(dòng)力線芯絕緣采用以三元乙丙膠為基料的絕緣橡皮，性能符合GB 7594.8—1987標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，抗張強(qiáng)度不小于6.5 MPa。

(3)內(nèi)護(hù)套和外護(hù)套采用具有良好機(jī)械物理性能的耐油、耐熱、耐腐蝕、耐磨的以三元乙丙膠為基料的低煙無(wú)鹵阻燃橡皮，性能符合GB 7594.7—1987標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，且抗拉強(qiáng)度不小于15.0 MPa，抗撕不小于5.0 N/mm。

(4)編織加強(qiáng)層采用高強(qiáng)度的紡綸絲纖維。

3 試制工藝

下面以MDSCPTJB－0.66/1.14 kV 3×25+2×6/2+1×2.5低煙無(wú)鹵梭車電纜為例說(shuō)明試制過(guò)程，電纜結(jié)構(gòu)如圖1所示。

(1)監(jiān)視線芯和地線芯。導(dǎo)體采用了高強(qiáng)度紡綸絲纖維經(jīng)400型束線機(jī)股絞構(gòu)成導(dǎo)體的抗拉絲。采用六類鍍錫軟銅線，用500型纏繞機(jī)分層纏繞，每層纏繞方向相反，最外層的纏繞方向?yàn)樽笙?，?65擠橡機(jī)擠包絕緣層，用16錠編織機(jī)編織金屬屏蔽層。同樣采用六類鍍錫軟銅線用500型纏繞機(jī)分層纏繞在抗拉絲上構(gòu)成地線芯導(dǎo)體，地線芯導(dǎo)體無(wú)絕緣層。

(2)動(dòng)力線芯。采用多股鍍錫軟銅線用500型束絞機(jī)股絞和500型籠絞機(jī)復(fù)絞，并且為股絞和復(fù)絞方向相同的同心式正規(guī)絞合，絞合方向?yàn)樽笙颍瑫r(shí)繞包一層半導(dǎo)電帶后采用 90擠橡機(jī)擠包絕緣形成動(dòng)力線芯，動(dòng)力線芯用24錠編織機(jī)編織金屬和纖維屏蔽層。

(3)纜芯。三根動(dòng)力線芯、一根監(jiān)視線芯和兩根無(wú)絕緣層的地線芯，三大三小采用1+6/1250成纜機(jī)絞合成纜芯，同時(shí)繞包一層半導(dǎo)電帶。

(4)加強(qiáng)層和護(hù)套。使用 120擠橡機(jī)擠包內(nèi)護(hù)套后采用36錠編織機(jī)編織加強(qiáng)層，再用 120擠橡機(jī)擠包外護(hù)套。

在擠包電纜外護(hù)套時(shí)要注意:因?yàn)殡娎|內(nèi)外護(hù)套之間有加強(qiáng)層，擠包外護(hù)套時(shí)要防止產(chǎn)生氣泡、爆裂，生產(chǎn)時(shí)設(shè)備要選用有水汽平衡的連續(xù)硫化生產(chǎn)線，蒸汽壓力控制在0.6 MPa左右，出線速度控制在2 m左右，電纜出冷卻管后能夠充分冷卻，使內(nèi)外溫度達(dá)到平衡就不至于產(chǎn)生氣泡、爆裂。

4 性能測(cè)試

我們對(duì)低煙無(wú)鹵梭車電纜做了主要性能測(cè)試，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。從試驗(yàn)結(jié)果可知本產(chǎn)品完全滿足 梭車工作環(huán)境的要求。

表1 低煙無(wú)鹵梭車電纜的主要性能

5 結(jié)束語(yǔ)

由于對(duì)MDSCPTJB型梭車電纜結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，因此提高了電纜的抗靜電和抗干擾能力以及抗彎曲性能，電纜受到損傷時(shí)整個(gè)設(shè)備會(huì)立即斷電;同時(shí)選用了具有良好機(jī)械物理性能的耐油、耐熱、耐腐蝕、耐磨的以三元乙丙膠為基料的低煙無(wú)鹵阻燃橡皮為護(hù)套材料，在電纜燃燒時(shí)不產(chǎn)生有毒氣體，使人的生命安全有了保障，而且使用壽命長(zhǎng)。該型號(hào)電纜完全可以替代進(jìn)口產(chǎn)品。

［1］MT 818—2009煤礦用阻燃電纜［S］.

［2］GB/T 3956—2008電纜的導(dǎo)體［S］.

［3］GB 7594—1987電線電纜橡皮絕緣和橡皮護(hù)套［S］.

［4］TICW/06—2009計(jì)算機(jī)與儀表電纜［S］.