交联电缆的交联洁净工艺控制

2014-03-23金金元

电线电缆 2014年2期

金金元

(浙江晨光电缆股份有限公司，浙江平湖314204)

0 引言

中压交联电缆大部分采用的是10～35 kV电压等级，该类产品对加工工艺要求非常高，特别是交联电缆的交联工序是一道对洁净工艺要求较高的生产过程。

交联绝缘线芯在生产时如果洁净工艺控制不当，有时会出现杂质、气孔、凹坑、露导体、漏洞、局部放电量不合格等各种质量问题。由于中压交联电缆的交货长度普遍较长，如果在生产过程中洁净工艺控制出现了问题，有时还会造成电缆被迫分段，产生大量废线，对产品质量及交货造成很大影响，公司损失也很大。

本文将对中压交联电缆交联工序洁净工艺控制进行阐述分析，并提出了具体改进措施。

1 导体的洁净

1.1 导体表面洁净

导体表面洁净工艺控制是一道非常直观的工艺控制过程，主要应注意以下几点:

(1)导体表面应清洁，无油污、无水渍、无氧化现象。导体表面不仅要保证交联工序三层共挤时的质量要求，还要提高交联电缆的局部放电水平。

(2)导体表面应光滑，无尖角、毛刺、锐边或凸起。如果导体表面洁净度不好，会导致绝缘厚度不均甚至破皮或绝缘击穿，同时在导体的尖角部位电场集中，电场强度太大，易导致绝缘击穿，使电缆不能通过耐压试验或电缆在长期使用过程中该部位过早老化击穿，缩短电缆使用寿命。

(3)导体表面应平整，无断裂的单线或缺股现象。如果导体表面不平整，在后道工序挤塑时有意增加绝缘厚度，那就不仅增加了电缆制造成本，还影响了电缆的外观质量;另外，缺股和单线断头会导致导体直流电阻增大。

因此，我们在绞线机牵引轮之前设计安置了一台自动除屑装置，让紧压导体线芯通过此装置，清洗掉紧压导体在绞合过程中产生的铜屑。避免了导体线芯表面由于金属粒屑造成电场畸变的可能性，使其导体线芯表面电场分布均匀，从而大大减少导体线芯表面局部放电的可能性，提高了交联电缆的产品质量。

1.2 导体现场洁净存放

导体线芯绞合完毕后，如果没有马上进入交联挤塑工序，应单独储存保管。为此，绞合紧压导体从绞线机收线架下盘后应采取以下措施:

(1)立即盖上塑料薄膜防护罩，防止灰尘或潮气进入紧压线芯;

(2)保持车间现场的环境整洁卫生，把车间现场地面特别制作成环氧地坪，并经常清洁卫生，加强车间现场的定置管理;

(3)把紧压线芯盘存放到安全地点，线盘不能前后滚动和相互碰撞，避免线芯损伤。

1.3 导体交联挤塑前的表面洁净

在交联挤塑前，为了进一步保证导体的表面清洁，在交联机组放线辅助牵引之前，设计安装一台铜丝刷轮清粉装置，进一步去除紧压线芯的铜、铝金属粉末。如果有金属粉末残留在导体线芯上，由于线芯表面电场较高，也会引起线芯表面电场畸变，加大线芯表面局部放电的可能性。因此，我们设计的该装置由三对铜丝刷轮组成。铜丝刷轮的直径为130mm，宽度为40mm。三对铜丝刷轮分别以120 r/min的速度转动。铜丝刷轮转动方向与导电线芯前进方向相反。通过铜丝毛刷，进一步将有可能粘附在紧压线芯间隙内的金属粉末彻底去除，保证导体表面的洁净度。

1.4 导体进入交联挤塑时的洁净

在紧压导体进入三层共挤机头之前，在上牵引处设计安装了一个热风装置。这个装置会吹出用电热丝加热的热风，由一台低速风机沿着与导体线芯前进相反的方向吹在线芯上。热风温度控制在60～90℃范围内，以进一步吹去有可能残留在线芯表面的潮气、金属粉末、灰尘等杂质，使导体以洁净的状态进入挤出机。同时导体经过热风装置，还起到预热的作用。进一步改变了内半导电层与导体粘附的程度，从而消除了导体与内半导电层之间的空隙，保证了交联电缆的产品质量。

2 绝缘料的洁净

2.1 材料净化房洁净

交联电缆的绝缘材料洁净控制是电缆生产过程中最重要的控制环节之一。材料生产专用房采用的是洁净度达到100级的净化房，对净化房的操作工艺过程进行了严格规定:

(1)净化房的门及内部各材料房间的门必须保持关闭，并确保风淋房处于可运动状态;

(2)所有材料在经过风淋房之前，必须先拆掉外面的塑料皮包装，清理卫生后才可进入风淋房;

(3)材料箱在进净化房前，先进行材料箱外围包装物的卫生清理，必须将料箱外面的灰尘等杂物清理干净才可进入;

(4)在正常交联生产过程中，必须将料袋口与吸管扎紧，其它料袋口不得打开;

(5)操作人员进入净化房工作时，应更换专用工作服，并且必须经过风淋房风淋，非操作人员未经批准不得入内。

2.2 贮料洁净

在正常情况下，交联电缆料在出厂2个月内，不管环境温度如何变化，交联剂一般不会析出，但材料进厂检验合格后，我们规定贮料间的温度控制在30℃以下，贮料环境要求洁净干燥。一般电缆绝缘料需在三个月内及时生产并用掉，如贮料时间超过6个月，应对其进行重新检验，合格后才能继续使用。

2.3 绝缘料和屏蔽料的干燥洁净

交联聚乙烯绝缘料为憎水型材料，如果绝缘料刚进厂时间不长，确认绝缘料未受潮，在开箱使用时，一般不要求作干燥处理。但绝缘料存放时间已较长，甚至超过3个月的情况下，应进行干燥处理;半导电屏蔽料含有大量炭黑，为亲水性材料，一定要进行干燥处理。如果对屏蔽料不进行干燥，将潮气带入绝缘中，绝缘层会出现微孔等现象，最终导致产品通不过出厂试验而报废。应特别注意的是，屏蔽料存放温度一般不能超过规定的29℃，否则屏蔽料就要结块，影响材料的正常使用。

2.4 主机平台的洁净

交联电缆生产时，一方面由于绝缘主机平台上装有各种控制仪表和可控硅开关，要求对四周环境温度及洁净度进行控制，才不会导致仪器仪表误动作，如能将环境温度控制在(20±9)℃就可以了;另一方面由于屏蔽料要求放存温度不超过29℃，否则就容易结块。当然，主机平台温度过高时，操作工人难以正常工作，温度过低，可控硅等电子仪表在低温下也极易损坏，所以温度控制应按工艺要求执行。

主机平台应有通风过滤器，以保持室内环境清洁，并可将交联副产物排掉，在车间内应通过屋顶排放，但也有一部分泄漏在平台内，所以，在主机控制平台内应有通风过滤装置，虽然这些气体无毒，但对人体器官有较强的刺激性和较浓的气味。为此，从人身安全角度考虑，主机平台的洁净度控制非常重要。

3 交联生产过程的洁净

3.1 主机温控洁净

绝缘料的塑化温度范围约在113～116℃，低于塑化温度，就会造成塑化不良;高于塑化温度的一个分解温度(5～10℃)，也会产生预交联，出现僵块。因此，在生产过程中必须严格控制好温度。

3.2 绝缘交联生产过程洁净

交联绝缘生产过程中洁净要求非常高，在生产中有时会出现一些缺陷，主要有:

(1)绝缘表面不光滑、毛糙。主要因机头温度过高或过低、模套太大、原材料不合格造成。应及时调整机头温度、调整模套、选用合格的原材料;

(2)绝缘线芯竹节形。主要是由收放线张力不均匀、硫化管循环水供应不足，或硫化管循环水温过高，导体外径粗细不均匀造成。应及时调整张力、清理水箱和过滤网上的附着物、调节热交换器冷却水进水阀、剪去不合格部分导体;

(3)绝缘层有气孔。主要是由绝缘料受潮、氮气压力低造成，应及时调换干燥的合格料、按工艺要求调整氮气压力;

(4)挤出机出胶量不稳定，表面粗细不均且有颗粒。主要是由不同厂家不同批次的绝缘料混用、螺杆运转后温度偏高、料斗及吸料过滤器中吸附的绝缘料有析出物落入机筒造成。应尽量使用同一厂家同一批号的绝缘料、应及时使用螺杆冷却系统、清理料斗及吸料过滤器。

3.3 绝缘交联开机过程洁净

交联生产线开机前，先要按工艺清洗螺杆，可避免在螺杆内残留烧焦的粒子，保证电缆绝缘的质量，开机时操作工应保证有充分的时间校正绝缘偏心度。交联生产线停机时，也应加入清洗料，并将剩余交联料慢慢排出，也可以清洗螺杆内残留烧焦的粒子，然后再将螺杆拉出并进行清洗。

在生产过程中，除偏心度要求控制外，还应在配模时注意将电缆模具外径尺寸稍微放大些，出料速度和温度调节应严格按工艺要求执行，使绝缘层和外半导电层都处于拉伸状态下生产。这样可使绝缘和外半导电层表面很光滑，并可防止外半导电层嵌入绝缘表面。为此，必须注意控制出料的速度和温度，使电缆内屏蔽、绝缘层、外屏蔽三层同时起到拉伸作用。

3.4 氮气系统和交联管的洁净

交联电缆在交联生产过程中，如果加热管内氮气洁净度不够，混入了一部分空气，则绝缘颜色会焦化变色，产生氧化，严重时会使绝缘表面硬化，影响电缆的交联度。一般情况下，工业用氮气的纯度可达99.5%左右，对交联电缆生产绰绰有余。可是由于交联管充氮的方式是用氮气赶掉管内的残余空气，要求有足够的充氮容量，才能使交联管内氮气洁净度提高，同时由于管子的连接问题，有时会产生密封泄漏等，也有可能降低氮气的洁净度。为此，一般要求氮气的容量应大于10 m3/h，选用一台KLN-20y小型压缩机组就足够了，氮气发生量可达40 m3/h气态氮。

交联化学反应中产生的副产物可在高温下直接排出管外，如碰到处于温度较低处的管壁，容易凝结，时间久了就容易形成较厚的污垢。另外，在加热管当中装有悬链控制器的管子附近，或者在冷却水交界处的管子附近，都容易使副产物凝结。如果时间长了一直不清理，电缆生产过程中的副产物凝结甚至可使管子堵塞或擦伤电缆的外屏蔽层。为此，应重视交联管的清理工作，一般一年清理并检修一次，特殊情况时应增加检修，始终保持氮气系统和交联管处于洁净状态。