交聯(lián)電纜的交聯(lián)潔凈工藝控制

金金元

(浙江晨光電纜股份有限公司，浙江平湖314204)

0 引言

中壓交聯(lián)電纜大部分采用的是10～35 kV電壓等級，該類產(chǎn)品對加工工藝要求非常高，特別是交聯(lián)電纜的交聯(lián)工序是一道對潔凈工藝要求較高的生產(chǎn)過程。

交聯(lián)絕緣線芯在生產(chǎn)時如果潔凈工藝控制不當(dāng)，有時會出現(xiàn)雜質(zhì)、氣孔、凹坑、露導(dǎo)體、漏洞、局部放電量不合格等各種質(zhì)量問題。由于中壓交聯(lián)電纜的交貨長度普遍較長，如果在生產(chǎn)過程中潔凈工藝控制出現(xiàn)了問題，有時還會造成電纜被迫分段，產(chǎn)生大量廢線，對產(chǎn)品質(zhì)量及交貨造成很大影響，公司損失也很大。

本文將對中壓交聯(lián)電纜交聯(lián)工序潔凈工藝控制進(jìn)行闡述分析，并提出了具體改進(jìn)措施。

1 導(dǎo)體的潔凈

1.1 導(dǎo)體表面潔凈

導(dǎo)體表面潔凈工藝控制是一道非常直觀的工藝控制過程，主要應(yīng)注意以下幾點:

(1)導(dǎo)體表面應(yīng)清潔，無油污、無水漬、無氧化現(xiàn)象。導(dǎo)體表面不僅要保證交聯(lián)工序三層共擠時的質(zhì)量要求，還要提高交聯(lián)電纜的局部放電水平。

(2)導(dǎo)體表面應(yīng)光滑，無尖角、毛刺、銳邊或凸起。如果導(dǎo)體表面潔凈度不好，會導(dǎo)致絕緣厚度不均甚至破皮或絕緣擊穿，同時在導(dǎo)體的尖角部位電場集中，電場強(qiáng)度太大，易導(dǎo)致絕緣擊穿，使電纜不能通過耐壓試驗或電纜在長期使用過程中該部位過早老化擊穿，縮短電纜使用壽命。

(3)導(dǎo)體表面應(yīng)平整，無斷裂的單線或缺股現(xiàn)象。如果導(dǎo)體表面不平整，在后道工序擠塑時有意增加絕緣厚度，那就不僅增加了電纜制造成本，還影響了電纜的外觀質(zhì)量;另外，缺股和單線斷頭會導(dǎo)致導(dǎo)體直流電阻增大。

因此，我們在絞線機(jī)牽引輪之前設(shè)計安置了一臺自動除屑裝置，讓緊壓導(dǎo)體線芯通過此裝置，清洗掉緊壓導(dǎo)體在絞合過程中產(chǎn)生的銅屑。避免了導(dǎo)體線芯表面由于金屬粒屑造成電場畸變的可能性，使其導(dǎo)體線芯表面電場分布均勻，從而大大減少導(dǎo)體線芯表面局部放電的可能性，提高了交聯(lián)電纜的產(chǎn)品質(zhì)量。

1.2 導(dǎo)體現(xiàn)場潔凈存放

導(dǎo)體線芯絞合完畢后，如果沒有馬上進(jìn)入交聯(lián)擠塑工序，應(yīng)單獨儲存保管。為此，絞合緊壓導(dǎo)體從絞線機(jī)收線架下盤后應(yīng)采取以下措施:

(1)立即蓋上塑料薄膜防護(hù)罩，防止灰塵或潮氣進(jìn)入緊壓線芯;

(2)保持車間現(xiàn)場的環(huán)境整潔衛(wèi)生，把車間現(xiàn)場地面特別制作成環(huán)氧地坪，并經(jīng)常清潔衛(wèi)生，加強(qiáng)車間現(xiàn)場的定置管理;

(3)把緊壓線芯盤存放到安全地點，線盤不能前后滾動和相互碰撞，避免線芯損傷。

1.3 導(dǎo)體交聯(lián)擠塑前的表面潔凈

在交聯(lián)擠塑前，為了進(jìn)一步保證導(dǎo)體的表面清潔，在交聯(lián)機(jī)組放線輔助牽引之前，設(shè)計安裝一臺銅絲刷輪清粉裝置，進(jìn)一步去除緊壓線芯的銅、鋁金屬粉末。如果有金屬粉末殘留在導(dǎo)體線芯上，由于線芯表面電場較高，也會引起線芯表面電場畸變，加大線芯表面局部放電的可能性。因此，我們設(shè)計的該裝置由三對銅絲刷輪組成。銅絲刷輪的直徑為130mm，寬度為40mm。三對銅絲刷輪分別以120 r/min的速度轉(zhuǎn)動。銅絲刷輪轉(zhuǎn)動方向與導(dǎo)電線芯前進(jìn)方向相反。通過銅絲毛刷，進(jìn)一步將有可能粘附在緊壓線芯間隙內(nèi)的金屬粉末徹底去除，保證導(dǎo)體表面的潔凈度。

1.4 導(dǎo)體進(jìn)入交聯(lián)擠塑時的潔凈

在緊壓導(dǎo)體進(jìn)入三層共擠機(jī)頭之前，在上牽引處設(shè)計安裝了一個熱風(fēng)裝置。這個裝置會吹出用電熱絲加熱的熱風(fēng)，由一臺低速風(fēng)機(jī)沿著與導(dǎo)體線芯前進(jìn)相反的方向吹在線芯上。熱風(fēng)溫度控制在60～90℃范圍內(nèi)，以進(jìn)一步吹去有可能殘留在線芯表面的潮氣、金屬粉末、灰塵等雜質(zhì)，使導(dǎo)體以潔凈的狀態(tài)進(jìn)入擠出機(jī)。同時導(dǎo)體經(jīng)過熱風(fēng)裝置，還起到預(yù)熱的作用。進(jìn)一步改變了內(nèi)半導(dǎo)電層與導(dǎo)體粘附的程度，從而消除了導(dǎo)體與內(nèi)半導(dǎo)電層之間的空隙，保證了交聯(lián)電纜的產(chǎn)品質(zhì)量。

2 絕緣料的潔凈

2.1 材料凈化房潔凈

交聯(lián)電纜的絕緣材料潔凈控制是電纜生產(chǎn)過程中最重要的控制環(huán)節(jié)之一。材料生產(chǎn)專用房采用的是潔凈度達(dá)到100級的凈化房，對凈化房的操作工藝過程進(jìn)行了嚴(yán)格規(guī)定:

(1)凈化房的門及內(nèi)部各材料房間的門必須保持關(guān)閉，并確保風(fēng)淋房處于可運動狀態(tài);

(2)所有材料在經(jīng)過風(fēng)淋房之前，必須先拆掉外面的塑料皮包裝，清理衛(wèi)生后才可進(jìn)入風(fēng)淋房;

(3)材料箱在進(jìn)凈化房前，先進(jìn)行材料箱外圍包裝物的衛(wèi)生清理，必須將料箱外面的灰塵等雜物清理干凈才可進(jìn)入;

(4)在正常交聯(lián)生產(chǎn)過程中，必須將料袋口與吸管扎緊，其它料袋口不得打開;

(5)操作人員進(jìn)入凈化房工作時，應(yīng)更換專用工作服，并且必須經(jīng)過風(fēng)淋房風(fēng)淋，非操作人員未經(jīng)批準(zhǔn)不得入內(nèi)。

2.2 貯料潔凈

在正常情況下，交聯(lián)電纜料在出廠2個月內(nèi)，不管環(huán)境溫度如何變化，交聯(lián)劑一般不會析出，但材料進(jìn)廠檢驗合格后，我們規(guī)定貯料間的溫度控制在30℃以下，貯料環(huán)境要求潔凈干燥。一般電纜絕緣料需在三個月內(nèi)及時生產(chǎn)并用掉，如貯料時間超過6個月，應(yīng)對其進(jìn)行重新檢驗，合格后才能繼續(xù)使用。

2.3 絕緣料和屏蔽料的干燥潔凈

交聯(lián)聚乙烯絕緣料為憎水型材料，如果絕緣料剛進(jìn)廠時間不長，確認(rèn)絕緣料未受潮，在開箱使用時，一般不要求作干燥處理。但絕緣料存放時間已較長，甚至超過3個月的情況下，應(yīng)進(jìn)行干燥處理;半導(dǎo)電屏蔽料含有大量炭黑，為親水性材料，一定要進(jìn)行干燥處理。如果對屏蔽料不進(jìn)行干燥，將潮氣帶入絕緣中，絕緣層會出現(xiàn)微孔等現(xiàn)象，最終導(dǎo)致產(chǎn)品通不過出廠試驗而報廢。應(yīng)特別注意的是，屏蔽料存放溫度一般不能超過規(guī)定的29℃，否則屏蔽料就要結(jié)塊，影響材料的正常使用。

2.4 主機(jī)平臺的潔凈

交聯(lián)電纜生產(chǎn)時，一方面由于絕緣主機(jī)平臺上裝有各種控制儀表和可控硅開關(guān)，要求對四周環(huán)境溫度及潔凈度進(jìn)行控制，才不會導(dǎo)致儀器儀表誤動作，如能將環(huán)境溫度控制在(20±9)℃就可以了;另一方面由于屏蔽料要求放存溫度不超過29℃，否則就容易結(jié)塊。當(dāng)然，主機(jī)平臺溫度過高時，操作工人難以正常工作，溫度過低，可控硅等電子儀表在低溫下也極易損壞，所以溫度控制應(yīng)按工藝要求執(zhí)行。

主機(jī)平臺應(yīng)有通風(fēng)過濾器，以保持室內(nèi)環(huán)境清潔，并可將交聯(lián)副產(chǎn)物排掉，在車間內(nèi)應(yīng)通過屋頂排放，但也有一部分泄漏在平臺內(nèi)，所以，在主機(jī)控制平臺內(nèi)應(yīng)有通風(fēng)過濾裝置，雖然這些氣體無毒，但對人體器官有較強(qiáng)的刺激性和較濃的氣味。為此，從人身安全角度考慮，主機(jī)平臺的潔凈度控制非常重要。

3 交聯(lián)生產(chǎn)過程的潔凈

3.1 主機(jī)溫控潔凈

絕緣料的塑化溫度范圍約在113～116℃，低于塑化溫度，就會造成塑化不良;高于塑化溫度的一個分解溫度(5～10℃)，也會產(chǎn)生預(yù)交聯(lián)，出現(xiàn)僵塊。因此，在生產(chǎn)過程中必須嚴(yán)格控制好溫度。

3.2 絕緣交聯(lián)生產(chǎn)過程潔凈

交聯(lián)絕緣生產(chǎn)過程中潔凈要求非常高，在生產(chǎn)中有時會出現(xiàn)一些缺陷，主要有:

(1)絕緣表面不光滑、毛糙。主要因機(jī)頭溫度過高或過低、模套太大、原材料不合格造成。應(yīng)及時調(diào)整機(jī)頭溫度、調(diào)整模套、選用合格的原材料;

(2)絕緣線芯竹節(jié)形。主要是由收放線張力不均勻、硫化管循環(huán)水供應(yīng)不足，或硫化管循環(huán)水溫過高，導(dǎo)體外徑粗細(xì)不均勻造成。應(yīng)及時調(diào)整張力、清理水箱和過濾網(wǎng)上的附著物、調(diào)節(jié)熱交換器冷卻水進(jìn)水閥、剪去不合格部分導(dǎo)體;

(3)絕緣層有氣孔。主要是由絕緣料受潮、氮氣壓力低造成，應(yīng)及時調(diào)換干燥的合格料、按工藝要求調(diào)整氮氣壓力;

(4)擠出機(jī)出膠量不穩(wěn)定，表面粗細(xì)不均且有顆粒。主要是由不同廠家不同批次的絕緣料混用、螺桿運轉(zhuǎn)后溫度偏高、料斗及吸料過濾器中吸附的絕緣料有析出物落入機(jī)筒造成。應(yīng)盡量使用同一廠家同一批號的絕緣料、應(yīng)及時使用螺桿冷卻系統(tǒng)、清理料斗及吸料過濾器。

3.3 絕緣交聯(lián)開機(jī)過程潔凈

交聯(lián)生產(chǎn)線開機(jī)前，先要按工藝清洗螺桿，可避免在螺桿內(nèi)殘留燒焦的粒子，保證電纜絕緣的質(zhì)量，開機(jī)時操作工應(yīng)保證有充分的時間校正絕緣偏心度。交聯(lián)生產(chǎn)線停機(jī)時，也應(yīng)加入清洗料，并將剩余交聯(lián)料慢慢排出，也可以清洗螺桿內(nèi)殘留燒焦的粒子，然后再將螺桿拉出并進(jìn)行清洗。

在生產(chǎn)過程中，除偏心度要求控制外，還應(yīng)在配模時注意將電纜模具外徑尺寸稍微放大些，出料速度和溫度調(diào)節(jié)應(yīng)嚴(yán)格按工藝要求執(zhí)行，使絕緣層和外半導(dǎo)電層都處于拉伸狀態(tài)下生產(chǎn)。這樣可使絕緣和外半導(dǎo)電層表面很光滑，并可防止外半導(dǎo)電層嵌入絕緣表面。為此，必須注意控制出料的速度和溫度，使電纜內(nèi)屏蔽、絕緣層、外屏蔽三層同時起到拉伸作用。

3.4 氮氣系統(tǒng)和交聯(lián)管的潔凈

交聯(lián)電纜在交聯(lián)生產(chǎn)過程中，如果加熱管內(nèi)氮氣潔凈度不夠，混入了一部分空氣，則絕緣顏色會焦化變色，產(chǎn)生氧化，嚴(yán)重時會使絕緣表面硬化，影響電纜的交聯(lián)度。一般情況下，工業(yè)用氮氣的純度可達(dá)99.5%左右，對交聯(lián)電纜生產(chǎn)綽綽有余?？墒怯捎诮宦?lián)管充氮的方式是用氮氣趕掉管內(nèi)的殘余空氣，要求有足夠的充氮容量，才能使交聯(lián)管內(nèi)氮氣潔凈度提高，同時由于管子的連接問題，有時會產(chǎn)生密封泄漏等，也有可能降低氮氣的潔凈度。為此，一般要求氮氣的容量應(yīng)大于10 m3/h，選用一臺KLN-20y小型壓縮機(jī)組就足夠了，氮氣發(fā)生量可達(dá)40 m3/h氣態(tài)氮。

交聯(lián)化學(xué)反應(yīng)中產(chǎn)生的副產(chǎn)物可在高溫下直接排出管外，如碰到處于溫度較低處的管壁，容易凝結(jié)，時間久了就容易形成較厚的污垢。另外，在加熱管當(dāng)中裝有懸鏈控制器的管子附近，或者在冷卻水交界處的管子附近，都容易使副產(chǎn)物凝結(jié)。如果時間長了一直不清理，電纜生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)物凝結(jié)甚至可使管子堵塞或擦傷電纜的外屏蔽層。為此，應(yīng)重視交聯(lián)管的清理工作，一般一年清理并檢修一次，特殊情況時應(yīng)增加檢修，始終保持氮氣系統(tǒng)和交聯(lián)管處于潔凈狀態(tài)。

4 交聯(lián)絕緣線芯的潔凈存放

交聯(lián)電纜絕緣線芯生產(chǎn)完畢后，一般應(yīng)在生產(chǎn)車間存放幾天，需單獨儲存保管，并且進(jìn)行自然脫氣。在脫氣過程中如果儲存保管不好，絕緣線芯表面會存在灰塵顆粒。為此，交聯(lián)絕緣線芯從收線架下盤后要采取潔凈措施:

(1)立即蓋上塑料薄膜防護(hù)罩，防止灰塵或潮氣進(jìn)入絕緣線芯，但不能把塑料薄膜綁得太緊，以方便交聯(lián)電纜自然脫氣;

(2)保持車間現(xiàn)場的潔凈環(huán)境。經(jīng)常進(jìn)行車間清潔衛(wèi)生，加強(qiáng)車間現(xiàn)場的定置管理，保持車間現(xiàn)場整潔衛(wèi)生的環(huán)境;

(3)把絕緣線芯盤存放到安全地點。專門設(shè)計制作了一些存放電纜絕緣線芯的托架，并且保證電纜盤具不能前后滾動和相互碰撞，避免線芯損傷。

5 結(jié)束語

綜上所述，針對交聯(lián)電纜交聯(lián)工序的潔凈工藝要求，要嚴(yán)格控制過程質(zhì)量。

(1)導(dǎo)體表面應(yīng)做到清潔、無油污、無水漬、無雜粒、無氧化現(xiàn)象。

(2)交聯(lián)電纜的絕緣材料潔凈控制是電纜生產(chǎn)過程中最重要的控制環(huán)節(jié)，應(yīng)重視材料凈化房、主機(jī)平臺的潔凈度。

(3)交聯(lián)生產(chǎn)過程的潔凈，應(yīng)重視主機(jī)溫控、絕緣表面潔凈、氮氣系統(tǒng)和交聯(lián)管的潔凈度。

(4)交聯(lián)絕緣線芯應(yīng)存放在干燥潔凈的環(huán)境中。

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