淺談10kV堆取料機用移動扁平電纜設(shè)計

鄒強

摘 要：本文介紹了10kV堆取料機用移動扁平電纜的技術(shù)要求、結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料、工藝以及試驗項目的選擇與改造。

關(guān)鍵詞：堆取料機；10kV；扁平；移動

中圖分類號：TM246 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

堆取料機是當(dāng)今世界上最大的散料處理成套設(shè)備，由于它屬于連續(xù)生產(chǎn)機械，生產(chǎn)率高，越來越受到世界各國的重視，目前，已廣泛應(yīng)用在電力、交通、建材和化工等領(lǐng)域中，堆取料機適用于大型露天礦、土方工程工地、儲料場、倉庫、發(fā)電廠、煤氣廠和大型港口碼頭等場所。但由于使用頻率高，導(dǎo)致配套電纜通常使用幾個月即發(fā)生斷芯、擊穿、鼓包現(xiàn)象。嚴(yán)重影響設(shè)備使用效率。本文從結(jié)構(gòu)設(shè)計和材料選用上探討解決斗輪堆取料機用電纜斷芯、擊穿、鼓包現(xiàn)象的方法。

1 技術(shù)要求

根據(jù)移動使用要求電纜應(yīng)具備以下性能：

（1）線芯耐交流電壓試驗30.5kV/15min不擊穿。

（2）電纜的阻燃性能符合GB/T18380.32成束試驗C類阻然性能指標(biāo)。

（3）電纜護(hù)套低溫拉伸，-40℃，伸長率≥20%。

（4）整體電纜90彎曲15000次不斷芯。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計分析

電纜的結(jié)構(gòu)元件包括導(dǎo)體、導(dǎo)體屏蔽、絕緣、絕緣屏蔽、編織屏蔽、護(hù)套層，結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

（1）導(dǎo)體

導(dǎo)體采用軟銅線，表面應(yīng)光潔、無油污、無尖端凸起或其他損壞絕緣的缺陷。

（2）導(dǎo)體屏蔽

為改善導(dǎo)體表面的電場分布均化電場和消除導(dǎo)體與絕緣層之間氣隙，同時防止導(dǎo)體絞合過程中的毛刺等尖端凸起刺入絕緣層而導(dǎo)致局部放電超標(biāo)，導(dǎo)體外采用半導(dǎo)體尼龍帶繞包。

（3）絕緣層

滿足8.7kV/10kV移動高溫環(huán)境使用，參照IEC60502—2008標(biāo)準(zhǔn)。確定電纜的絕緣和電纜絕緣電阻值，確保線芯耐交流電壓試驗30.5kV/5min不擊穿。

（4）絕緣屏蔽

為減少電纜在運行中電纜受彎曲時，電纜絕緣層表面受到張力作用而伸長，引起的局部放電現(xiàn)象，勻化電場、吸附游離雜質(zhì)和對外界電場的屏蔽作用，應(yīng)在絕緣外繞包半導(dǎo)電屏蔽層，同時半導(dǎo)電層能有效減少金屬編織屏蔽層在運行與施工中的彎曲變形、冷熱作用對絕緣層的損傷。

（5）外護(hù)套

根據(jù)電纜移動使用環(huán)境和條件，護(hù)套應(yīng)具有阻燃耐磨特性。

3 材料選用及關(guān)鍵工藝設(shè)計

（1）導(dǎo)體：為確保電纜具有良好的柔軟性，導(dǎo)體采用第五類退火鍍錫軟銅線，束絞的外層節(jié)距控制在11～14倍，使得導(dǎo)體具有優(yōu)異的柔軟度和圓整度；采用股絞復(fù)絞同向絞合。內(nèi)設(shè)無磁不銹鋼絲繩做內(nèi)芯，絞合時線芯張力均勻；線芯絞制過程中采用納米金剛石復(fù)合涂層非緊壓模拉拔工藝，使絞線表面光潔和尺寸精度都很理想。導(dǎo)體內(nèi)增加的無磁不銹鋼絲繩能顯著提高電纜的抗拉能力，確保電纜在受外力時不易斷裂。

（2）絕緣：為滿足電纜的10kV的電氣性能同時滿足移動場合使用，同時考慮到今后環(huán)保電纜的研制方向，乙丙橡膠、硅橡膠等符合設(shè)計要求?？紤]到電纜的長期使用溫度。硅橡膠的電氣性能優(yōu)越和耐高溫性能可達(dá)到180℃。能夠滿足高壓高溫電纜的使用要求。故絕緣應(yīng)采用高純度高溫硫化硅橡膠，經(jīng)過高溫（110℃～170℃）硫化成型的。硅橡膠主要以高分子量的聚甲基乙烯基硅氧烷為生膠，混入補強填料、硫化劑等，在加熱加壓下硫化成彈性體。在硅橡膠內(nèi)增加白炭黑，提高硫化膠的強度。

（3）編織屏蔽：在保證電纜絕緣性的同時提高了電纜的屏蔽性能，實現(xiàn)了電纜對外界電場、磁場的抗干擾性能，應(yīng)采用多股鍍錫銅絲編織屏蔽。在加工過程中控制好編織層角度15°～35°，對編織絲接頭要及時修復(fù)平整。

（4）護(hù)套：為提高電纜的耐磨特性、耐候性、耐臭氧、耐化學(xué)藥品及耐老化性能，電纜的外護(hù)套應(yīng)采用氯化聚乙烯橡膠材料。氯化聚乙烯護(hù)套同時具有良好的耐油性、阻燃性能。扁電纜生產(chǎn)時，如采用通常的輪式牽引裝置，將會出現(xiàn)扁電翻滾扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象，造成電纜表面不平整彎曲，采用扁平牽引皮帶牽引固定，可有效解決。

4 模具設(shè)計

擠制橡皮扁電纜時，模套出料口，加工成外凸圓弧狀，由于橡膠有粘連特性，使模套口扁形中間的壓力最大，流量就特別快、由于膨脹，使產(chǎn)品造成凸出現(xiàn)象，改為圓弧狀能有效地延長擠出成型時間，能有效解決電纜間隙凸起現(xiàn)象。

普通的模芯結(jié)構(gòu)采用螺紋連接方式，通過旋轉(zhuǎn)模芯來調(diào)整模芯和模套的出料間隙（如圖2所示），這對于圓形擠出層并沒有什么影響，但對于扁平孔型的模具來說，旋轉(zhuǎn)螺紋后扁電纜穿線孔的位置不能完全處于水平位置，因此擠出的護(hù)套易出現(xiàn)偏心現(xiàn)象。采用模芯固定于模芯座上，連接環(huán)固定于機頭，調(diào)節(jié)螺母緊靠在連接環(huán)內(nèi)端面上以保證調(diào)節(jié)螺母軸向定位。模芯座通過導(dǎo)向鍵與機頭周向固定使其不相對旋轉(zhuǎn)，利用調(diào)節(jié)螺母旋轉(zhuǎn)使模芯座保持軸向直線移動。確保了電纜不偏芯。

5 主要性能指標(biāo)（見表1）

結(jié)語

通過選用高純度硅橡膠作為絕緣層，阻燃氯化聚乙烯作為外護(hù)套，在導(dǎo)體中增加了抗拉結(jié)構(gòu)，加工工藝中采用了在線蒸汽硫化技術(shù)。確保電纜具有良好的電氣性能前提下，同時使得該類電纜具有良好的耐磨特性、耐油性、阻燃、耐候性、耐臭氧、耐化學(xué)藥品及耐老化性能。有效地延長堆取料機用移動扁平電纜的使用壽命。該類電纜在國內(nèi)同行居先進(jìn)水平，填補國內(nèi)空白。已獲得實用新型專利一項（ZL201320011047.9）。

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