鄒強(qiáng)
摘 要:本文介紹了10kV堆取料機(jī)用移動(dòng)扁平電纜的技術(shù)要求、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料、工藝以及試驗(yàn)項(xiàng)目的選擇與改造。
關(guān)鍵詞:堆取料機(jī);10kV;扁平;移動(dòng)
中圖分類號(hào):TM246 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A
堆取料機(jī)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(jī)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(jī)適用于大型露天礦、土方工程工地、儲(chǔ)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(gè)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(jì)和材料選用上探討解決斗輪堆取料機(jī)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(dòng)使用要求電纜應(yīng)具備以下性能:
(1)線芯耐交流電壓試驗(yàn)30.5kV/15min不擊穿。
(2)電纜的阻燃性能符合GB/T18380.32成束試驗(yàn)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(jì)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(shí)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(dòng)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(yàn)30.5kV/5min不擊穿。
(4)絕緣屏蔽
為減少電纜在運(yùn)行中電纜受彎曲時(shí),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(duì)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(shí)半導(dǎo)電層能有效減少金屬編織屏蔽層在運(yùn)行與施工中的彎曲變形、冷熱作用對(duì)絕緣層的損傷。
(5)外護(hù)套
根據(jù)電纜移動(dòng)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(jì)
(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(shí)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(shí)不易斷裂。
(2)絕緣:為滿足電纜的10kV的電氣性能同時(shí)滿足移動(dòng)場合使用,同時(shí)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(jì)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(bǔ)強(qiáng)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(qiáng)度。
(3)編織屏蔽:在保證電纜絕緣性的同時(shí)提高了電纜的屏蔽性能,實(shí)現(xiàn)了電纜對(duì)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(duì)編織絲接頭要及時(shí)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(shí)具有良好的耐油性、阻燃性能。扁電纜生產(chǎn)時(shí),如采用通常的輪式牽引裝置,將會(huì)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(jì)
擠制橡皮扁電纜時(shí),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(shí)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(duì)于圓形擠出層并沒有什么影響,但對(duì)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(jī)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(jī)頭周向固定使其不相對(duì)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(dòng)。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(shí)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(jī)用移動(dòng)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(bǔ)國內(nèi)空白。已獲得實(shí)用新型專利一項(xiàng)(ZL201320011047.9)。
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