CN115579191A - 一种电缆交联工序中的导体预热方法及预热系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电缆交联工序中的导体预热方法及预热系统，其中电缆交联工序中的导体预热方法，包括以下步骤：1)在导体进入挤塑机前进行第一次预热，使得导体在第一次预热后的第一预热温度T1控制在90～100℃；2)在导体出挤塑机后对异体进行第二次预热，并设置第二预热温度T2，根据第二预热温度T2设置第二次预热的加热功率y；所述第二预热温度T2控制在140～170℃间。本发明分两次对导体进行预热，同时通过对两次加热温度的控制，使导体达到预设温度，从而在挤塑时从内到外散热量，与交联绝缘管道中的辐射加热装置相配合，减少了电缆绝缘层径向上的温差，提高了交联质量，同时有效的两次预热，也提高了交联效率，大大节约了生产时间。
Description
技术领域
本发明涉及电缆生产领域，特别是涉及一种电缆交联工序中的导体预热方法及预热系统。
背景技术
随着科学技术的发展，从20世纪60年代起，交联聚乙烯XLPE的诞生加快了挤包有机聚合物绝缘电缆的发展。XLPE因为自身的化学交联网状结构，使其具有优异的电气性能、机械性能和耐热性能，并且提高了低密度聚乙烯的工作温度。因为这些优势，XLPE逐渐成为挤包型电力电缆主绝缘的首选材料，在电力压电缆中得到了广泛的应用。随着交联工艺以及聚乙烯基料生产技术的不断发展，XLPE在高压电缆领域已占据主导地位。XLPE挤包绝缘高压电缆在工程应用时面临了诸多选择与挑战，在绝缘层的加工工艺上，电缆绝缘挤出采用导体屏蔽层、绝缘层和绝缘/屏蔽层同时进行，即通常所说的三层共挤。有机过氧化物已用作交联工艺的引发剂，在绝缘料工厂就将其添加入原料，在挤出机头内，原材料挤出包覆在导体上，交联反应发生在在挤出机头后的含有惰性气体的高温高压管道内即交联硫化管道。交联工艺设计是以挤塑机的挤出量、绝缘线芯冷却水平、绝缘线芯在交联管加热段的温度等为条件。对于连续硫化生产系统来说，高温硫化交联管道很长，以便有足够的时间完成交联。然而由于交联管道过长，挤出压力较小，线芯温度较低，目前的高压立式交联生产线硫化生产线存在着硫化时间较长、硫化效率不高、资源浪费与产能不足的情况。
特别是110kV及以上各电压等级XLPE绝缘高压电缆生产中，标准规定，不同电压等级、不同导体截面的绝缘层厚度分布在16-31mm间，绝缘的硫化发生在硫化管道内，是通过辐射的方式加热将硫化管道内部的惰性气体升温到200-400℃间，高温通过热传导的方式沿电缆径向从外向内逐渐传导。因此16-31mm的大厚度绝缘层在交联过程中就会存在径向方向上温度的差异，温度是XLPE绝缘发生交联硫化的必要条件，温度的差异必将导致绝缘层沿径向方向上交联程度的不同。在XLPE绝缘高压电缆交联硫化工序使用VCV(立式交联生产线)和CCV(悬链式交联生产线)等设备作为生产设备时，为提高交联硫化过程中XLPE绝缘径向方向上交联程度的均匀性，导体预热是行业内可行且有效的技术方法。通过导体预热可减小绝缘沿直径方向内外部的温度差异，提升硫化程度的均匀性，提高产品质量。现有技术中，导体预热是在导体进入挤塑机头前进行，导体漏在机头外，可随时测量导体温度，因此，此种预热方法被广泛应用。而其他方式的加热方式，因无法测量导体温度而基本处于放弃使用的状态。而这种预热方法，存在着电缆绝缘层径向上温度不充分，交联度不够影响电缆质量的问题。
因此本领域技术人员致力于开发一种提高交联硫化质量的电缆交联工序中的导体预热方法及预热系统。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种提高交联硫化效率的电缆交联工序中的导体预热方法。
为实现上述目的，本发明提供了一种电缆交联工序中的导体预热方法，包括以下步骤：
1)在导体进入挤塑机前进行第一次预热，使得导体在第一次预热后的第一预热温度T1控制在90～100℃，优选95℃；
2)在导体出挤塑机后对异体进行第二次预热，并设置第二预热温度T2，根据第二预热温度T2设置第二次预热的加热功率y；
所述第二预热温度T2控制在140～170℃间，优选160℃。
较佳的，所述加热功率y通过如下公式计算所得：
其中，x1为前预热功率，即导体第一次预热时增加单位温度所需的加热功率；
T0为第一次预热前导体的温度。
较佳的，所述加热功率y通过如下公式计算所得：
y＝x2(T2-T1)
其中，x2为实测值；
实测值x2通过以下方法获得：
将硫化管道冷却至室温，挤塑机停止挤塑，在挤塑机出口处对导体进行加热，并对导体进行反方向走线，在挤塑机进口处测量导体温度，并记录增加单位温度所需的加热功率，该加热功率为实测值x2。
较佳的，所述加热功率y通过以下方法所得：
21)打开硫化管道并冷却至室温，挤塑机停止挤塑，对导体进行正方向走线，在导体进入挤塑机前的第一预热装置处进行加热至第一预热温度T1；
22)在导体行进2～3米后，调转走线方向，以相同速度反向走线，开启挤塑机出口处的第二预热装置对进行加热，并打开硫化管道与挤塑机连接一端的开口，在该处测量导体温度，为试验温度；
23)调整第二预热装置功率，并重复步骤21)和步骤22)，直至试验温度达到第二预热温度T2，记录此时导体后预热装置的设置功率，此设置功率即为加热功率y。
本发明还提供一种电缆交联工序中的导体预热系统，包括第一预热装置和第二预热装置，所述第一预热装置安装于挤塑机进口处，所述第二预热装置安装于挤塑机出口处的交联硫化管道内。
较佳的，所述第一预热装置和挤塑机之间的侧位上安装有红外测温仪。
较佳的，所述第一预热装置和第二预热装置为感应线圈电磁加热装置。
本发明的有益效果是：本发明分两次对导体进行预热，分别在绝缘挤塑前和挤塑后，同时通过对两次加热温度的控制，使导体达到预设温度，从而在挤塑时从内到外散热量，与交联绝缘管道中的辐射加热装置相配合，减少了电缆绝缘层径向上的温差，提高了交联质量，同时有效的两次预热，也提高了交联效率，大大节约了生产时间。
附图说明
图1是本发明实施例4的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，需注意的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方式构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
实施例1
一种电缆交联工序中的导体预热方法，包括以下步骤：
1)在导体进入挤塑机前进行第一次预热，使得导体在第一次预热后的第一预热温度T1控制在90～100℃。
2)在导体出挤塑机后对异体进行第二次预热，并设置第二预热温度T2，根据第二预热温度T2设置加热功率y，第二预热温度T2控制在140～170℃间。
本申请在电缆导体正式交联前，对导体进行两次预热，并控制预热温度，不仅可以避免一次加热导体温度达到过高，影响导体性能；且经第二次预热后，导体能达到较高温度，在交联时，能减少电缆绝缘层径向上的温差，提高交联的均匀性，从而提高电缆质量。
现有技术中，仅在线缆入口处设置加热装置，但经该处加热后的导体走线至被挤出后的绝缘包覆需要几分钟的时间，导体与环境的温差越大，同样时间内的能量损失越大，能耗越高，本申请第一预热温度低，第二预热温度高，克服了现有技术中能量损耗大在的问题。同时，本申请中，在挤塑前后两次对导体预热及温度的控制，能有效提高电缆交联质量和交联效率。
进一步的，现有技术中，因挤塑机头线缆入口与放线装置的距离不能过长，导体在进入塑机机头前空间有限，加热功率也因此受到限制。而本申请中，第一预热温度并不高，并不要求挤塑机头线缆入口与放线装置间有较大的的距离和空间，因此，能大大节省空间。同时，对第一预热温度控制在90～100℃，能够避免温度过高烫伤工作人员的风险。
再次，因在电缆生产中，挤塑机机头线缆出口直接连接交联硫化管道4，不能对普通的电缆导体测温，因此，对第二次预热的加热功率非常重要，若功率太低，在径向上贴近导体一方的绝缘层温度不够，也影响交联效率，若功率太高，超过绝缘交联的必要值，势必会影响电缆质量。
因此，需要估算加热功率，达到本申请中要求的加热温度，本实施例中，加热功率y通过如下公式计算所得：
其中，x1为前预热功率，即导体第一次预热时增加单位温度所需的加热功率。
T0为第一次预热前导体的温度。
如生产220kV 1×2500mm2型号电缆绝缘为例，室温即第一次预热前导体的温度T0为30℃时，第一次预热后的第一预热温度T1为95℃，设定第二预热温度T2为160℃，经实测，导体第一次预热时所需功率为25kw,根据上述公式计算可得加热功率
因此，此种情况第二次加热的加热功率设置为25kw。
经验证，采用此种方法能够提高生产效率10％,产品一次生产合格率达80％，不断修正后合格率可提高到100％。
实施例2
本实施例中的电缆交联工序中的导体预热方法与实施例1相同，不同之处在于加热功率y通过如下公式计算所得：
y＝x2(T2-T1)
其中，x2为实测值；
实测值x2通过以下方法获得：
将硫化管道冷却至室温，挤塑机停止挤塑，在挤塑机出口处对导体进行加热，并对导体进行反方向走线，在挤塑机进口处测量导体温度，并记录增加单位温度所需的加热功率，该加热功率为实测值x2。
为提高准确性，可依据本实施例的方法进行多次试验，从而绘制不同规格导体温度升高不同度数所需功率的曲线，在实际生产时，需达到工艺期望的温度增加值时可通过已绘制曲线查表获得。
同样以生产220kV，1×2500mm2型号电缆绝缘为例，室温T0为30℃时，采用本实施例的方法，温度升至60℃时所需后预热功率为14kW，即可计算使用后预热时对该规格导体升高1℃所需功率x2为14÷(60-30)＝0.467kW/℃。则可计算在第一次加热后将该规格导体升温T1至95℃的基础上，将导体再升温至160℃T2所需功率：
y＝0.467×(160-95)＝30.4kW
为了提高准确性，还可采用本实施例的方法多次试验记录不同规格导体温度升高不同度数所需功率，如记录在95℃升至160℃导体升高1℃所需功率x2，再进行计算，有利有对实测值x2准确率的提高。
经验证，采用此种方法能够提高生产效率10％,产品一次生产合格率达93％，不断修正后合格率可提高到100％。
实施例3
本实施例中的电缆交联工序中的导体预热方法与实施例1相同，不同之处在于加热功率y通过以下方法所得：
21)打开硫化管道并冷却至室温，挤塑机停止挤塑，对导体进行正方向走线，在导体进入挤塑机前的第一预热装置1处进行加热至第一预热温度T1；
22)在导体行进2～3米后，调转走线方向，以相同速度反向走线，开启挤塑机出口处的第二预热装置2对进行加热，并打开硫化管道与挤塑机连接一端的开口，在该处测量导体温度，为试验温度；
23)调整第二预热装置2功率，并重复步骤21)和步骤22)，直至试验温度达到第二预热温度T2，记录此时导体后预热装置的设置功率，此设置功率即为加热功率y。
同样以生产220kV，1×2500mm2型号电缆绝缘为例，记录使用第二预热装置2将导体温度从95℃加热至160℃所需加热功率y为32kW。则在后续生产中，若生产同种规格电缆，并控制同样的生产温度，则直接接第二预热装置调整主国32kW的功率。
经验证，采用此种方法能够提高生产效率10％,产品一次生产合格率可达100％。
本实施例4
如图1所示，本发明还提供一种电缆交联工序中的导体预热系统，用于以上方法的执行，包括第一预热装置1和第二预热装置2，第一预热装置1安装于挤塑机3进口处，第二预热装置2安装于挤塑机3出口处的交联硫化管道4内。第一预热装置1和挤塑机3之间的侧位上安装有红外测温仪5。第一预热装置1和第二预热装置2为感应线圈电磁加热装置。
第一预热装置1用于在挤塑前对导体进行第一次预热，第二预热装置用于在挤塑后对导体进行第二次预热，采用感应线圈电磁加热装置可仅对导体加热，不对电缆绝缘造成影响。不影响交联管道内原有对绝缘层的加热。红外测温仪5可实时检测第一预热温度，从而调整第一预热装置的功率，同时，在实施例1、2获取加热功率y、前预热功率x1、实测值x2时也可用，用于检测挤塑机进口处的电缆温度。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (7)
1.一种电缆交联工序中的导体预热方法，其特征是，包括以下步骤：
1)在导体进入挤塑机前进行第一次预热，使得导体在第一次预热后的第一预热温度T1控制在90～100℃；
2)在导体出挤塑机后对异体进行第二次预热，并设置第二预热温度T2，根据第二预热温度T2设置第二次预热的加热功率y；
所述第二预热温度T2控制在140～170℃间。
2.如权利要求1所述的电缆交联工序中的导体预热方法，其特征是，所述加热功率y通过如下公式计算所得：
其中，x1为前预热功率，即导体第一次预热时增加单位温度所需的加热功率；
T0为第一次预热前导体的温度。
3.如权利要求1所述的电缆交联工序中的导体预热方法，其特征是，所述加热功率y通过如下公式计算所得：
y＝x2(T2-T1)
其中，x2为实测值；
实测值x2通过以下方法获得：
将硫化管道冷却至室温，挤塑机停止挤塑，在挤塑机出口处对导体进行加热，并对导体进行反方向走线，在挤塑机进口处测量导体温度，并记录增加单位温度所需的加热功率，该加热功率为实测值x2。
4.如权利要求1所述的电缆交联工序中的导体预热方法，其特征是，所述加热功率y通过以下方法所得：
21)打开硫化管道并冷却至室温，挤塑机停止挤塑，对导体进行正方向走线，在导体进入挤塑机前的第一预热装置(1)处进行加热至第一预热温度T1；
22)在导体行进2～3米后，调转走线方向，以相同速度反向走线，开启挤塑机出口处的第二预热装置(2)对进行加热，并打开硫化管道与挤塑机连接一端的开口，在该处测量导体温度，为试验温度；
23)调整第二预热装置(2)功率，并重复步骤21)和步骤22)，直至试验温度达到第二预热温度T2，记录此时导体后预热装置的设置功率，此设置功率即为加热功率y。
5.一种电缆交联工序中的导体预热系统，其特征是：包括第一预热装置(1)和第二预热装置(2)，所述第一预热装置(1)安装于挤塑机(3)进口处，所述第二预热装置(2)安装于挤塑机(3)出口处的交联硫化管道(4)内。
6.如权利要求5所述的电缆交联工序中的导体预热系统，其特征是：所述第一预热装置(1)和挤塑机(3)之间的侧位上安装有红外测温仪(5)。
7.如权利要求5所述的电缆交联工序中的导体预热系统，其特征是：所述第一预热装置(1)和第二预热装置(2)为感应线圈电磁加热装置。
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|---|---|---|---|---|
| CN118053630A (zh) * | 2024-04-03 | 2024-05-17 | 广东新亚光电缆股份有限公司 | 一种中压交联电缆防内屏凹陷的方法 |
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