电缆制造流程
工艺流程
电线电缆的制造与大多数机电产品的生产方式是完全不同的。机电产品通常采用将另件装配成部件、多个部件再装配成单台产品,产品以台数或件数计量。电线电缆是以长度为基本计量单位。所有电线电缆都是从导体加工开始,在导体的一层一层地加上绝缘、屏蔽、成缆、护层等而制成电线电缆产品。产品结构越复杂,叠加的层次就越多。
工艺特性
一、大长度连续叠加组合生产方式,对电线电缆生产的影响是全局性和控制性的,这涉及和影响到:
(1)生产工艺流程和设备布置
生产车间的各种设备必须按产品要求的工艺流程合理排放,使各阶段的半成品,顺次流转。设备配置要考虑生产效率不同而进行生产能力的平衡,有的设备可能必须配置两台或多台,才能使生产线的生产能力得以平衡。从而设备的合理选配组合和生产场地的布置,必须根据产品和生产量来平衡综合考虑。
(2)生产组织管理
生产组织管理必须科学合理、周密准确、严格细致,操作者必须一丝不苟地按工艺要求执行,任何一个环节出现问题,都会影响工艺流程的通畅,影响产品的质量和交货。特别是多芯电缆,某一个线对或基本单元长度短了,或者质量出现问题,则整根电缆就会长度不够,造成报废。反之,如果某个单元长度过长,则必须锯去造成浪费。
(3)质量管理
大长度连续叠加组合的生产方式,使生产过程中任何一个环节、瞬时发生一点问题,就会影响整根电缆质量。质量缺陷越是发生在内层,而且没有及时发现终止生产,那么造成的损失就越大。因为电线电缆的生产不同于组装式的产品,可以拆开重装及更换另件;电线电缆的任一部件或工艺过程的质量问题,对这根电缆几乎是无法挽回和弥补的。事后的处理都是十分消较的,不是锯短就是降级处理,要么报废整条电缆。它无法拆开重装。
电线电缆的质量管理,必须贯穿整个生产过程。质量管理门要对整个生产过程巡回检查、操作人自检、上下工序互检,这是保证产品质量,提高企业经济效益的重要保证和手段。
2.生产工艺门类多、物料流量大
电线电缆制造涉及的工艺门类广泛,从有色金属的熔炼和压力加工,到塑料、橡胶、油漆等化工技术;纤维材料的绕包、编织等的纺织技术,到金属材料的绕包及金属带材的纵包、焊接的金属成形加工工艺等等。
电线电缆制造所用的各种材料,不但类别、品种、规格多,而且数量大。因此,各种材料的用量、备用量、批料周期与批量必须核定。同时,对废品的分解处理、回收,重复利用及废料处理,作为管理的一个重要内容,做好材料定额管理、重视节约工作。
电线电缆生产中,从原材料及各种辅助材料的进出、存储,各工序半成品的流转到产品的存放、出厂,物料流量大,必须合理布局、动态管理。
3.设备多
电线电缆制造使用具有本行业工艺特点的生产设备,以适应线缆产品的结构、性能要求,满足大长度连续并尽可能高速生产的要求,从而形成了线缆制造的设备系列。如挤塑机系列、拉线机系列、绞线机系列、绕包机系列等。
电线电缆的制造工艺和设备的发展密切相关,互相促进。新工艺要求,促进新设备的产生和发展;反过来,新设备的开发,又提高促进了新工艺的推广和应用。如拉丝、退火、挤出串联线;物理发泡生产线等设备,促进了电线电缆制造工艺的发展和提高,提高了电缆的产品质量和生产效率。
二、电线电缆的主要工艺
电线电缆是通过:拉制、绞制、包覆三种工艺来制作完成的,型号规格越复杂,重复性越高。
1.拉制
在金属压力加工中.在外力作用下使金属强行通过模具(压轮),金属横截面积被压缩,并获得所要求的横截面积形状和尺寸的技术加工方法称为金属拉制。
拉制工艺分:单丝拉制和绞制拉制。
2.绞制
为了提高电线电缆的柔软度、整体度,让2根以上的单线,按着规定的方向交织在一起称为绞制。
绞制工艺分:导体绞制、成缆、编织、钢丝装铠和缠绕。
3.包覆
根据对电线电缆不同的性能要求,采用的设备在导体的外面包覆不同的材料。包覆工艺分:
A.挤包:橡胶、塑料、铅、铝等材料。
B.纵包:橡皮、铝带材料。
C.绕包:带状的纸带、云母带、无碱玻璃纤维带、无纺布、塑料带等,线状的棉纱、丝等纤维材料。
D.浸涂:绝缘漆、沥青等
生产工艺
核电站电缆通常采用挤出、注塑和模压3种主要的生产方法。无论是哪种生产方法原料初的加工基本相同,都需要干燥、初混,然后依据生产核电站电缆的种类和原料的不同而有所区别。
挤出法制备
热塑性电缆的生产方法主要是挤出法。挤出设备可用于混合,也可用于造粒。挤出工艺主要包括挤出温度及螺杆转速的设置。随配方体系的不同,电缆对应的挤出温度也有所不同。同一种电缆在不同挤出设备上挤出温度也不同,主要随挤出机螺杆结构不同而相异。另外,挤出机机头的选择也对电缆有很大影响。例如,阻燃聚烯烃电缆与非阻燃聚烯烃电缆的不同之处在于前者含有阻燃剂填充,其中低烟元卤阻燃电缆填充量甚**达150phr以上,这就导致了其在熔融状态下强度、拉伸比、熔体粘度与非阻燃聚烯烃电缆存在较大差异,从而要求挤出时模具的选配也有所不同。一般来说,阻燃聚烯烃电缆均适用于挤压式(多用绝缘挤出)、半挤管式及挤管式模具(多用护套挤出)。使用挤压式时,因聚烯烃电缆熔体粘度大使得机头压力增加,挤出制品压得较密实,导致离模时会有所膨胀,故可选用模套内径尺寸比成品尺寸小5%左右;使用半挤管式及挤管式模具时,必须考虑到电缆的拉伸比。 [1]
注射法制备
注塑法经常用于批量生产,在注塑过程中,泵送系统在全封闭状态下将不同的组分直接泵入混合机内进行均化,然后泵入模腔中。在高温下,电缆在模腔中快速实现模塑和固化,注射仅需3~10s,模塑和固化则需要10~90s或更长的时间才能完成,具体根据注射质量和部件的终厚度而定。注塑的整个流程采用封闭式,可大幅度减少污染。而且由于采用一步式自动流程,可保证部件质量连续一致,减少差异现象或人为因素。同时可减少材料准备所需的人力,降低注射压力,加快周期速度,实现系统全自动。
模压法制备
模压法需在高混机或双辊开炼机中进行预混(初混),而后在双辊开炼机上混炼成型。此方法必须在低温下进行,因此,运行周期更长,消耗较多人力。
模压通常是在平板固化机上完成,按一定的规格下料后置于压制模具中,合模后在液压机上按规定的工艺条件压制,在加热和加压的条件下,电缆呈现塑性流动充满型腔,再经一定时间的持续加热后完成固化成型。
国内核电站
核电站电缆主要采用聚乙烯作主料。如采用乙烯-乙酸乙烯酯共聚物制备的核电站IE级电缆材料,该电缆具有较好的机械及加工性能、耐高温、燃烧时不易滴落等优点。利用乙烯~乙酸乙烯酯共聚物40~85%,乙丙胶和硅橡胶15%~60%,研制成一种硅烷交联聚烯烃电缆,该技术不但使用温度范围可达-70~125℃,而且耐低温性能也得到较大改善.可以承受-70℃的低温,耐热等级也由9O℃提高到125℃,在电缆承载能力或负载相同情况下,延长了使用寿命,电缆可用于1OkV及以下电缆作绝缘护套,特别适用于移动式电缆或柔软连接系统。王乐以乙烯一乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、**硅(ZD)、氢氧化铝(ATH)、氢氧化镁(MH)、**硅粉为原料,EVA与LLDPE按比例混合作为基体树脂,ATH与MH按比例混合作为复合阻燃剂,并用钛酸酯偶联剂进行表面处理,得到的多相复合体系无卤阻燃电缆护套料具有优异的力学性能和阻燃性。
此外,计初喜明研究了一种全新的聚醚酰亚胺工程塑料,该塑料可广泛应用于航海、军事、铁路、隧道等各领域的电缆,它所具有的无卤、无毒、阻燃、耐腐蚀、优良的耐辐射性能,更适用核电站环境,是一种理想的IE级KI类电缆的绝缘和护套。深圳市泰士特线缆已对该材料进行了生产,进一步说明该材料易加工、性能好。
耐辐照是核电站电缆的一项重要指标。上海电缆研究所的孙建生等采用了3种核电站电缆进行了辐照老化试验,得出材料的断裂伸长率、抗张强度、硬度、体积电阻率等与辐照剂量的变化关系,并且还研究了不同辐照类型射线
对材料老化的影响,为正确选择核电站电缆提供了依据。上海交通大学金天雄等也研究了Υ辐照对交联聚乙烯绝缘电缆水树行为的影响,研究发现,在0~3000kGy的Υ辐照剂量范围内,随着辐照剂量的增加,交联聚乙烯绝缘的凝胶含量增加,羰基指数值增加,**过1500kGy的辐照剂量时,凝胶含量增加和羰基指数保持基本不变或再次降低,随着辐照剂量增加到2000kGy,水树枝长度增加,水树数量(水树密度)也增加。另外,与热老化相比,交联聚乙烯绝缘在Υ辐照作用后生长的水树形状差异性较大。
另外,*们在对核电站用绝缘和阻燃电缆进行研究的同时,解决了现有核电站电缆制造工艺复杂、成本较高,且耐长期热老化、拉伸强度较差等问题。吴道虎以氯磺化聚乙烯作主体骨架材料,并用一定量的乙丙橡胶,过氧化物作硫化剂,HVA-2和TMTP作助硫化剂,氢氧化铝作阻燃剂,硬脂酸锌作表面处理剂,对煅烧陶土和LEE白滑粉表面进行处理,研制的电缆护套料可满足核电站的使用要求和IEC502的性能要求。王巧娥等采用三元乙丙橡胶、苯基硅橡胶、表面处理过的氢氧化镁阻燃剂和其它配合剂,通过正交试验研究各组分对绝缘材料性能的影响,确定了耐辐照无卤低烟阻燃绝缘材料的配方,该绝缘材料具有高阻燃性能、抗辐照性能,同时具有良好的力学性能和电绝缘性能。李月霞采用低烟无卤阻燃聚烯烃,以氢氧化铝、氢氧化镁和硼酸锌作阻燃剂,通过异向高速组合式双阶双螺杆造粒系统,然后经共混无机阻燃体系进行熔融挤出造粒,制备出的低烟无卤阻燃电缆,具有在着火后不延燃、低烟无卤、无毒、无腐蚀等特性,特别适合于核电站、地下铁道、隧道、高层建筑以及广播电视台等场合。
光伏电缆
太阳能技术将成为未来的绿色能源技术之一,太阳能或光伏(PV)在中国应用日渐广泛,除支持的光伏发电厂发展迅速之外,私人投资者也正积极建厂,计划投产在**销售的太阳能组件。
介绍
许多国家仍处于学习阶段。毫无疑问,为了获取利润,业内企业,都需要向那些已在太阳能应用方面具有多年经验的国家和公司学习。
建造经济高效的盈利性的光伏发电厂,代表了所有太阳能制造商重要的目标和核心竞争力。事实上,盈利能力不仅仅取决于太阳能组件自身的效率或高性能,也离不开一系列表面看来与组件无直接关系的部件。但所有这些部件(如电缆、连接器、接线盒)应依据招标人的长期投资目标进行选择。所选部件的高质量可以避免因高昂的维修和维护费用而导致太阳能系统无法盈利。
例如,人们通常不会将连接光伏组件和逆变器的布线系统视为关键部件,
但是,如果未能采用太阳能应用的电缆,将会影响到整个系统的使用寿命。
实际上,太阳能系统常常会在恶劣环境条件下使用,如高温和紫外线辐射。在欧洲,晴天时将导致太阳能系统的现场温度高达100°C。至此,我们可采用的各种材料有PVC、橡胶、TPE和高质量交叉链接材料,但遗憾的是,额定温度为90°C的橡胶电缆,还有即便是额定温度为70°C的PVC电缆也常常在户外使用,显然,这将大大影响系统的使用寿命。
HUBER+SUHNER太阳能电缆的生产已有20多年的历史。欧洲采用此类电缆的太阳能设备也已使用了20余年,而且至今仍然处于很好的工作状态。
环境应力
就光伏应用而言,户外使用的材料应根据紫外线、臭氧、剧烈温度变化和化学侵蚀情况而定。在该种环境应力下使用低档材料,将导致电缆护套易碎,甚至会分解电缆绝缘层。所有这些情况都会直接增加电缆系统损失,同时发生电缆短路的风险也会增大,从中长期看,发生火灾或人员伤害的可能性也更高。
HUBER+SUHNER RADOX®太阳能电缆是一种电子束交叉链接电缆,额定温度为120°C,在所属设备中可抵御恶劣气候环境和经受机械冲击。根据国际标准IEC216,RADOX®太阳能电缆,在户外环境下,其使用寿命是橡胶电缆的8倍,是PVC电缆的32倍。这些电缆和部件不仅具有的耐风雨性、耐紫外线和臭氧侵蚀性,而且能承受更大范围的的温度变化(例如:从–40°C至125°C)。
为应对高温导致的潜在危险,制造商倾向于使用双层绝缘橡胶护套电缆(例如:H07 RNF)。但此类电缆的标准版本仅允许用于工作温度为60°C的环境下。而在欧洲,屋顶上即可测得出的温度值却高达100°C。
RADOX®太阳能电缆的额定温度为120°C(可使用20000小时)。这一额定值相当于在90°C的持续温度条件下可使用18年;而当温度低于90°C时,其使用寿命更长。通常,要求太阳能设备的使用寿命应达到20至30年以上。
基于上述种种原因,在太阳能系统中使用太阳能电缆和部件是非常有必要的。
抗机械载荷
实际上,在安装和维护期间,电缆可在屋顶结构的锐边上布线,同时电缆须承受压力、弯折、张力、交叉拉伸载荷及强力冲击。如果电缆护套强度不够,则电缆绝缘层将会受到严重损坏,从而影响整个电缆的使用寿命,或者导致短路、火灾和人员伤害危险等问题的出现。
经辐射交叉链接的材料,具备较高的机械强度。交叉链接工艺改变了聚合物的化学结构,可熔性热塑材料转换为非可熔性弹性体材料,交叉链接辐射显著改善了电缆绝缘材料的热学特性、机械特性和化学特性。
作为**的太阳能市场,德国已遇到所有与电缆选择相关的问题。如今在德国,50%以上的设备都采用于太阳能应用的HUBER+SUHNER RADOX®电缆。
RADOX®:外观质量
RADOX电缆:
· 完缆芯同心度
· 护套厚度均匀
· 直径较小 · 缆芯分布不同心
· 电缆直径较大(比RADOX电缆直径大40%)
· 护套厚度不均(造成电缆表面缺陷)
光伏电缆的特性是由其电缆绝缘料和护套料决定的,我们称之为交联PE,经过辐照加速器辐照以后,电缆料的分子结构会发生改变,从而提供其个方面的性能。抗机械载荷实际上,在安装和维护期间,电缆可在屋顶结构的锐边上布线,同时电缆须承受压力、弯折、张力、交叉拉伸载荷及强力冲击。如果电缆护套强度不够,则电缆绝缘层将会受到严重损坏,从而影响整个电缆的使用寿命,或者导致短路、火灾和人员伤害危险等问题的出现。