港口机械用中压卷筒电缆护套工艺改进

陈宇坤， 王 昆， 马会静， 董振园， 陈 松， 张 蓓

（江苏亨通电力电缆有限公司，江苏苏州215234）

港口机械用中压卷筒电缆护套工艺改进

陈宇坤， 王 昆， 马会静， 董振园， 陈 松， 张 蓓

（江苏亨通电力电缆有限公司，江苏苏州215234）

介绍港口机械用中压卷筒电缆的结构，通过改进外护套的模具角度、配模方式，从根本上解决电缆外护套挤出过程中产生的卡模、鼓包、炸口等质量问题。

中压卷筒电缆；外护套；卡模；鼓包；硫化工艺；配模

0 引言

在港口机械设备往返移动的电力系统中，由于电缆工作环境恶劣，必须承受拉伸力和扭转力，护套材料性能下降较快，因此港口用中压卷筒电缆普遍采用内护套+涤纶丝编织加强+外护套相融合方式来增强电缆的抗扭转性能。但是该护套结构在工艺实现方面难度大，经常会发生卡模、鼓包、炸口现象。我们通过分析现有工艺存在的问题，找到合适的加工方法，在不增加成本的情况下，解决卡模、鼓包、炸口等问题。

1 结构与工艺流程

图1为港口机械用中压卷筒电缆的结构示意图。

图1 港口机械用中压卷筒电缆截面图

电缆的制造工艺流程如下：拉丝→退火→镀锡→绞合→绝缘（地线芯）挤出→动力线芯和地线芯成缆绞合→挤包内护套→涤纶丝编织→挤包外护套→成品检测。

电缆制造工艺过程中涉及卡模、鼓包、炸口的工序有内护套工序、涤纶丝编织工序、外护套工序。

2 现有工艺存在问题

2.1 内护套硫化不充分

因为内护套、涤纶丝及外护套之间的粘连强度不够，所以内护套加工工序易出现硫化不充分，导致缆芯挤压不严实。在生产外护套时，编织过涤纶丝的缆芯要再次经过高温压力，故使缆芯和内护套间的空气膨胀产生比较大的间隙（热胀冷缩原理）。随着生产长度的增加，气体会往后聚集。内护套会因内部膨胀的气体而被撑大，使涤纶丝松散，当内护套膨胀外径超过模芯时，涤纶丝会和内护套聚集一起卡模。

2.2 涤纶丝受潮

涤纶丝在空气中长期放置时，会吸收一定的水分。生产外护套时，编织涤纶丝的缆芯要再次进入高温硫化管，水分挥发为水蒸气。随着电缆生产距离的增长，水蒸气在内护套和外护套之间聚集。当水蒸气聚集量大于外护套材料的弹性收缩力时，外护套就会起泡。

2.3 外护套模芯和模套角度过大

传统外护套生产模芯角度β一般设定为98°，模套的角度α设定为113°，模具见图2。此种模具配比会使缆芯在机头中通过模芯时受到较大的垂直压力和反向推力。机头内的融压可以达到280 bar，尤其在内护套厚度比较薄的地方，内护套和涤纶丝都会受压力聚集，当超过模芯外径时就会卡模。

图2 外护套模具示意图

2.4 外护套收尾操作时降压过快

外护套收尾阶段时，为了保证橡皮护套能够充分硫化，都会采用先减速后降压的方式。降压的快慢成为影响成败的关键。如果降压过快，就会在硫化管的出气口处因压力急剧降低造成外护套层的内部和外部压力不平衡而炸口（图3）；如果过慢就会使外护套硫化过于充足，造成材料断裂伸长率不合格。

图3 外护套炸口图

3 工艺改进

3.1 内护套硫化充分

我们采用的生产设备为德国特勒斯特150连续硫化生产线，挤橡机温区示意图如图4。内护套的材料采用以氯化聚乙烯为基料的橡胶，材料的性能满足VDE 0207.21-1993［1］中的EM5。橡胶材料的正硫化点（185℃）为2～5 min。

连续硫化生产线采用充分硫化工艺生产，150挤橡机的硫化工艺参数见表1。

图4 挤橡机温区示意图

表1 硫化工艺参数表

3.2 涤纶丝烘干处理

在开机前一定将涤纶丝烘干，以烘房为例，一般放置2 h即可。

3.3 外护套的硫化工艺和配模比

外护套加工是关键的一环，卡模和起泡通常都是在此工序出现。外护套的材料是以氯丁胶为基料的橡胶料，材料的性能满足VDE 0207.21中的5GM5。

电缆的外护套以正常硫化进行，工艺参数见表1。要保证胶料在硫化管内充分硫化。如果硫化不充分，护套的抗拉强度达不到标准要求。也不能过硫，过硫会使电缆整体过硬，容易造成电缆在高低温的恶劣使用环境中护套开裂。

经过多次实践验证，减小胶料对缆芯压力的关键措施：（1）减小模套角度（α角），减小模芯的角度（β角），使模套和模芯角度差（α-β）尽量达到20°为最佳；（2）对模距离调整为护套厚度的2～3倍；（3）减小模套的承径L，一般达到内护套厚度的2倍。此种模具配合使缆芯在机头中通过模芯时受到较小的垂直压力和反向推力，可以有效解决外护套生产的卡模问题。

外护套配模比推荐：模芯=缆芯最大外径+（2～3）mm，模套=模芯外径+护套厚度×2+1mm。

3.4 外护套收尾操作方法

在外护套收尾阶段，遵循缓慢地降低蒸汽压力、后升水位原则。延长将蒸汽压力降为零的时间。降压方式：每次降压0.2 bar，降压时间间隔30 s，缓慢将硫化管内的蒸汽放出，当蒸汽压力降为设定值的一半时，再升水位，一般水位升到硫化管长度的50%即可。此种方式既可以保证护套充足硫化，又可以给外护套内外部的气压平衡留有充裕的时间。

4 结束语

通过以上工艺改进，实现港口机械用中压卷筒电缆连续生产5 km，不出现卡模、鼓包、炸口等问题，产品外观平滑，外径稳定。因此合理设计模芯、模套角度，加之恰当的硫化工艺，可以解决卡模、鼓包、炸口等质量问题。

［1］ VDE 0207.21-1993 Insulating and sheathing compounds for cables and flexible cords，rubber sheathing compounds［S］.

Technology Im provement for M edium Voltage Reeling Cable for Port M achinery

CHEN Yu-kun，WANG Kun，MA Hui-jing，DONG Zhen-yuan，CHEN Song，ZHANG Bei
（Jiangsu Hengtong Power Cable Co.，Ltd.，Suzhou 215234，China）

The structure ofmedium reeling cable of portmachinery is introduced.The quality problems of cable such as bump and breaking during extrusion process of sheath are solved essentially，which is by adjusting themould angle of sheath and fitting way ofmould.

medium reeling cable；outer sheath；die；bump；vulcanized process；fitting way ofmould

TM246.9

B

1672-6901（2014）03-0044-03

2014-02-17

陈宇坤（1986-），男，助理工程师.

作者地址：江苏苏州市吴江区七都工业园［215234］.