国产与进口CCV交联聚乙烯绝缘电缆工艺装备技术差异及未来的发展.pdf
《国产与进口CCV交联聚乙烯绝缘电缆工艺装备技术差异及未来的发展.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《国产与进口CCV交联聚乙烯绝缘电缆工艺装备技术差异及未来的发展.pdf(6页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/2009年第5期No.52009电 线 电 缆ElectricW ire&Cable2009年10月Oct.,2009国产与进口CCV交联聚乙烯绝缘电缆工艺装备技术差异及未来的发展吴 良1,周 雁1,孙 萍2,卞风贤2(1.上海华普电缆有限公司,上海201111;2.江苏圣安电缆有限公司,江苏 宜兴214257)摘要:通过对国内运行的部分国内外CCV交联聚乙烯绝缘电缆生产装备技术差异的分析,提出我国交联电缆工艺装备在技术
2、、环保等方面改进与持续发展的思考和建议。期望国产工艺装备在“形”似的基础上达到“神”似,为我国电线电缆行业提供更优质更先进的工艺装备,促进行业技术进步。关键词:交联聚乙烯绝缘电力电缆;CCV生产线;差异比较;性能;改进;发展中图分类号:T M205.2文献标识码:A文章编号:167226901(2009)0520027206Techn icalD ifferences between Domestic and I mportedCCV L ines for XLPE Cables and Future DevelopmentWU Liang,et al(Shanghai HuaPu Cable
3、s Co.,Ltd.,Shanghai 201111,China)Abstract:By analysis of the technical differences between some domestic and imported CCV lines for XLPE cablesused in China,we put forward some ideas and suggestions about the improvement and sustained development in thedomestic crosslinking lines in termsof technolo
4、gy and environmentalprotection,hoping that the domestic facilitieswillbe like the imported ones notonly in appearance but also in technology;that the domesticmanufacturerswill supply tothe Chinese cable industry the manufacturing facilitieswith better quality and more advanced technology so as to pr
5、o2mote technical advancement of the Industry.Key words:XLPE power cable;CCV line;comparison of differences;perfor mance;i mprovement;development收稿日期:2008211220作者简介:吴 良(1974-),男,工程师,设备部部长.作者地址:上海市光华路2800号201111.我国交联聚乙烯(XLPE)绝缘电力电缆的制造和推广应用起步较晚,1970年从沈阳电缆厂自制第一台1+1湿法交联机组开始,几年内就有十多条湿法机组投入生产。上世纪80年代初沈阳电缆厂
6、从瑞典引进了第一条2+2的干法交联CCV机组二手设备,可以生产110 kV及以下XLPE绝缘电缆。之后国内电缆厂相继引进了美国、芬兰的CCV,主要是1+2的干法交联。在80年代中后期,随着改革开放的进一步深入,我国经济得到了突飞猛进的发展。电力电缆的需求也日益增大,XLPE绝缘电力电缆电压等级也从1035 kV发展到110220 kV。90年代初,芬兰NOKI A公司开发了三层共挤的干法交联机组,并在线配置SIKORA的X射线扫描绝缘厚度测量仪,可以分层显示导体屏蔽、绝缘和绝缘屏蔽的厚度以及绝缘厚度的偏差,机组采用PLC程序控制等技术。90年代末期,国外对交联生产线进行了大量的技术改造,主要是
7、加长硫化管以提高生产速度,不停机更换规格以提高生产效率,改善挤出机螺杆端头过滤网的压力减少预交联的产生,以延长生产时间。我国在交联机制造方面起步于上世纪80年代中期,进入本世纪后得到了快速的发展。但是我国制造的交联机始终处于模仿国外同类产品的阶段,而且生产的装备质量良莠不齐,小毛病不断,这将很大程度影响我国交联电缆产品质量的提高和民族化品牌的建立。本文根据我国XLPE绝缘电缆(简称交联电缆)的发展来分析国内外装备的差距,以期望我国电缆生产装备制造业能有所提高。本文主要就干法交联机组的各个组成部分来分析国产装备与国外同类设备的技术差异。1 挤出机1.1 挤出机螺杆XLPE绝缘电缆主绝缘挤出机使用
8、的是BM分离型螺杆。目前进口(麦拉菲尔)使用的是新设计的第4代BM螺杆,螺杆转速稳定,塑化好出胶量 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/大,电缆绝缘外径变化小,螺杆表面有的采用渗氮处理并抛光,有的采用表面镀铬,光洁度成镜面,这样的螺杆不存在死角,使用起来不会有预交联的物质残留在螺杆上,生产的电缆质量有保证。并且进口设备都提供挤出机工艺参数及出胶量曲线图,而国产设备即没有。表1和图1、图2分别为 150 mm进口挤出机主要的工艺参数和出胶量曲线图。表1150
9、mm进口挤出机主要的工艺参数螺杆转速/(r/min)出胶量/(kg/h)每转出胶量/(kg/h/rmp)熔融温度/螺杆温度/压力/bar电流/A15119.57.97127125.415033%20170.88.54130.5128.716737%25219.28.77133.5131.917540%30270.19.0013713518141%35318.69.10140137.618943%表1摘自于国外进口设备的外文说明书,故对相关工艺参数作如下说明:螺杆转速的国际标准计量单位为r/min,即每分钟的转数,但国外文献通常用r mp表示;原文Output kg/h,国内通常译为出胶量(或输
10、出量);原文Spe.outp.kg/h/rpm 被译为每转出胶量(或每转输出量);Melttemp.Tm被译为熔融温度;原文Melt temp.Tmpipe被译为螺杆温度,这前后两者实际含义分别为:融体熔融时螺筒和螺杆的温度;压力单位bar(巴)为非国际标准的计量单位,与国际标准的计量单位Pa(帕)换算关系:1 bar=105Pa。图1150 mm进口挤出机出胶量与螺杆转速的关系 目前国外交联电缆工艺装备制造商主要的改进工作为改进螺杆的螺纹设计,或采用更大直径的螺杆,以提高其挤出的出胶量,从而提高生产率。目前国内很多厂家生产的交联机螺杆还是仿制NOKI A的第2代BM螺杆,螺杆在较高转速时塑化
11、不均匀,出胶量波动较大,由此造成电缆绝缘外径偏差较大,这也限制了生产线速度的提高。2004年国内某公司采购的一台国产交联机的螺杆就存在上述问题,经国内专业生产厂家借鉴进口设备的螺杆参数进行了改造,并先后在国产 150 mm护套挤出机图2150 mm进口挤出机出胶量与挤出温度和压力之间的关系和交联生产线上使用后获得了满意的效果。改进后的BM螺杆使出胶量提高了30%,在保证材料塑化良好的前提下提高了挤出表面质量,同时减小了电缆绝缘外径的波动幅度。最近已有厂家开发出了出胶量更大的新一代螺杆用于护套生产。1.2 挤出机过滤系统进口交联机的过滤网的表面和网眼都经过抛光处理,交联机在生产过程中不会有残存物
12、留下,电缆生产周期较长;而大多数国产交联机加工较粗糙,过滤网眼用钻头钻眼后,只进行简单的处理,没有经过精加工和抛光处理,因此在生产过程中网眼经常会存料,时间长了绝缘料会预交联,使得网眼越来越小,螺杆压力越来越大,最后造成过滤网打穿,所以国产交联机生产时间普遍比进口的交联机短得多。机头网板中的网板孔内部抛光不但能减少挂胶,而且在拆洗机头时胶料很容易拔出,方便清理。在生产35 kV及以上高压电缆时彻底清理网板尤为重要,网板上如果有难以清理的老胶,建议采用真空电热炉烧结后并用喷沙机清理,然后用清洗剂在超声波清洗机中漂洗。1.3 挤出机温控系统进口挤出机机身安装的热交换器、冷却水泵和所有冷却管道均采用
13、不锈钢,对水质和水温都有相当高的要求;冷却水采用电动比例阀控制,机身温度控制稳定在 2,由于螺杆转速提高的同时进料段剪切热量大大提高,造成螺杆输出压力波动,所以进料段采用冷却水套并用独立的水泵提高循环冷却水压力;同时使用螺杆冷却系统,用60 左右的温水对螺杆内部进行冷却,进料段一区温度可以控制在60 左右,挤出时压力波动很小。国产挤出机机身温度控制大多使用电磁阀,只有通和断两种状态,电磁阀动作引起的温度变化波动大,机身温度控制精度通常为 3。822009年第5期No.52009电 线 电 缆ElectricW ire&Cable2009年10月Oct.,2009 1994-2009 China
14、 Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/1.4 挤出机冷却系统部分国产设备挤出机机身冷却管路不全是不锈钢的,长期使用产生锈蚀,容易堵塞电磁阀芯和机身冷却管路,而且普遍存在进料段温度过高的问题。有很多单位只能用轴流风机对着进料段吹风冷却来解决这问题,限制了生产线速度的提高。国内某公司在2004年改进国产交联线时就采用了电动比例阀控制机身温度,但由于管路锈蚀严重,比例阀容易失控,现在将管路全部更换后温控可以稳定在2。另外选择热电偶与温控仪表的型号必须配套,布线时应将补偿导线和动力线路隔离屏蔽,防
15、止信号干扰;建议每次更换热电偶后对挤出机温控仪表进行自整定校正,以保证温度测量精度。1.5 挤出机压力传感器的配置挤出机机颈处配置压力传感器非常重要,进口生产线在此配置了用于超压保护的泄压装置。由于成本问题国内生产线通常不配备在线测偏系统,因此检测挤出机料流的压力波动就成为了一个重要的手段。我厂在国产交联线上也安装了西科拉测偏仪,经观察发现,当挤出机进料段温度波动在90左右时,机颈处压力变化约为23 kg,而绝缘线芯的外径波动与压力成正比,压力高外径也增加,幅度在2%3%,而且进料段温度越高压力波动也越大。因此适当控制进料段温度,稳定挤出压力,对控制产品质量和节约原材料成本有很大好处。国内某公
16、司在挤出机进料段增加了一整套包括增压泵热交换器和冷却水套在内的独立循环冷却系统,生产时进料段一区温度基本能满足工艺要求,建议国内设备生产厂家考虑此项改进。2 三层共挤机头最早的国产交联机使用的是1+2的挤出机配置,内屏蔽挤出后暴露在空气中,容易受到污染,进入2层机头的偏心难以控制。上世纪90年代末进行了改造,改进了电气控制和三层共挤机头,内屏蔽层、绝缘层、外屏蔽层可一次同时挤出成型。国内生产的三层共挤机头的三个流道一般为衣架式流道,用以保证胶料在模口处获得相同的出胶速度和一致的压力降,但是当电缆在低速调模合格后和联动升速时,绝缘线芯的各层偏心和外径容易变化,这主要还是由流道加工精度不够造成的。
17、为了防止流道中产生挂胶老化,胶料接触的各表面均应氮化处理并抛光,但国内机组往往忽略了挤出机连接的伸缩套管内表面也需抛光。机头的三个胶道每区单独加热,外屏区分二个温控区串联,与模套配合联接,用以保证模套温度测量和控制准确。目前机头加热用的模温机有油加热和过热水加热两种,本文推荐用油加热,优点是不会造成机头腐蚀而且维护简单,但要求操作工人在连接快速接头时要格外小心,防止油的外渗。使用过热水加热的方式其热水泵密封组件寿命较短,维护费用很高,进口一套就需3000元。国产的模温机一台不到2万,长期连续生产时使用寿命和可靠性都不是很稳定。通过长期的生产经验积累笔者建议:由于螺杆输送时料流在贴进机筒内壁处压
18、力高、速度快,而螺杆头中间位置压力最小,因此会造成机头网板处积存过多的老胶并形成了粒子,影响产品质量;进口交联设备在连续生产约20天就会出现预交联现象,而国产的设备同样条件下大约7天左右就会出现预交联现象,因此应定期停机拆洗机头和网板。国外某公司在几年前就通过检测螺杆头部与网板交接处的料流压力变化,推出了新的挤出机机筒头部和弧形网板设计。通过均衡螺杆头部空腔内料流压力来缓解积料产生,延长了连续生产时间。而近期推出的不停机换规格的新型机头设计,可以大大节约停机费用和提高效率,值得国内电缆设备制造商学习。3 交联硫化管3.1 硫化管路设计与安装硫化管通常有68节,目前为了提高生产速度往往加长硫化管
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 国产 进口 CCV 交联 聚乙烯 绝缘 电缆 工艺 装备 技术 差异 未来 发展
限制150内