CN101368453A

CN101368453A - 高强度复合材料电杆的生产方法

Info

Publication number: CN101368453A
Application number: CNA2008100229208A
Authority: CN
Inventors: 陆景德; 凌惠民; 秦勇明; 章志鸿; 蒋杏君
Original assignee: Wuxi Power Supply Co of Jiangsu Electric Power Co
Current assignee: State Grid Corp of China SGCC; State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd; Wuxi Power Supply Co of Jiangsu Electric Power Co
Priority date: 2008-07-02
Filing date: 2008-07-02
Publication date: 2009-02-18
Anticipated expiration: 2028-07-02
Also published as: CN100577972C

Abstract

本发明涉及一种输电线路中使用的电杆的生产方法，具体地说是一种高强度复合材料电杆的生产方法。所述方法包括：a.将钢体空心电杆定位在转动架的转轴上，然后开启传动装置，带动转轴转动；b.在钢体空心电杆的表面涂刷乙烯基酯粘接剂；c.涂刷后，开始缠绕高强单向布；d.第一遍缠绕到头后，再缠绕第二层单向布；e.在第二层单向布缠绕结束后，将裁制好的方格布糊制在单向布上，二层方格布糊制结束后，将经过浸胶槽浸渍的长纤维连续埋入方格布与单向布之间；f.再缠绕二层单向布，此时FRP厚度已达4－4.5mm停止缠绕，待固化；g.避过FRP放热峰，进入下次单向布的缠绕，周而复始，直至所需厚度，形成复合电杆。采用本发明后，可以利用复合材料来生产高强度的用于输电线路上的电杆。

Description

高强度复合材料电杆的生产方法

技术领域

本发明涉及一种输电线路中使用的电杆的生产方法，具体地说是一种高强度复合材料电杆的生产方法。

背景技术

传统的输电杆塔普遍存在质量重、易腐烂锈蚀或开裂等缺陷，耐久性差，使用寿命较短，施工运输和运行维护困难，容易出现各种安全隐患。因此，随着新材料技术及其制备工艺的发展，迫切需要一种新的材料来代替传统的电杆材料，目前市场常采用纤维螺旋缠绕技术，该工艺只能限于自来水管道、压力容器等产品，不能满足电杆的挠度要求。

发明内容

本发明的目的在于寻求一种高强度复合材料电杆的生产方法，以便利用复合材料来生产高强度的用于输电线路上的电杆。

按照本发明提供的技术方案，所述高强度复合材料电杆的生产方法包括：

a、将钢体空心电杆定位在转动架的转轴上，然后开启传动装置，带动转轴转动；

b、在钢体空心电杆的表面涂刷乙烯基酯粘接剂；

c、涂刷后，开始缠绕高强单向布，高强单向布的接搭部位应控制在2.5～3.5公分，单向布的缠绕轨迹是螺旋型，在缠绕过程中不断向单向布上涂刷树脂(含胶量应富、浸渍要完善)，并用排泡棍尽可能排除其中汽泡；

d、第一遍缠绕到头后，再缠绕第二层单向布，缠绕第二层单向布时的螺旋角与第一层单向布的螺旋角不同，但第二层单向布的螺旋方向应与第一层单向布的缠绕方向相同；

e、在第二层单向布缠绕结束后，将裁制好的方格布糊制在单向布上，二层方格布糊制结束后，将经过浸胶槽浸渍的长纤维连续埋入方格布与单向布之间；

f、再缠绕二层单向布，此时FRP(玻璃钢复合材料的简称)厚度已达4-4.5mm停止缠绕，待固化，此时糊制虽停止，但设备运转不能停，直到固化；

g、避过FRP放热峰(固化时释放的热量)，进入下次单向布的缠绕，周而复始，直至所需厚度，形成复合电杆。

在加工最后3mm厚度的FRP时，在树脂中加入银灰色或淡灰色的色浆，色浆的用量为树脂的7％-9％，确保打磨后FRP表面色泽的一致性。

FRP的实用厚度为20mm，但毛坯厚度应为21-22mm。

所述单向布的门幅最好要定做为宽度0.3M-0.35M，以便于缠绕。

在埋入连续长纤维时，每次的排列最好错位。

在形成复合电杆后，在复合电杆的上端设置防水帽，下端设置防水垫，以防止水和水蒸气及有腐蚀性的气体进入钢体空心电杆内，腐蚀金属内壁。

在所述钢体空心电杆与转轴之间设置内支架，并利用内支架将钢体空心电杆与转轴连接在一起。确保钢体空心电杆在缠绕中运行的牢固性和稳定性

在转轴或内支架上设置长纤维固定夹，使长纤维组按定向埋入。

在钢体空心电杆的侧面设置平行于钢体空心电杆的活动架，所述单向布放置在该活动架上，所述活动架包括位于两端的支承架与搁在两个支承架间的转动杆，所述转动杆的长度大于钢体空心电杆的长度。

10KV高强度复合材料电杆(简称HMC电杆)是利用HMC材料的高强度和钢的高刚度特点，采用一种新的生产工艺将两者复合之后，形成一种新的电杆产品。这是一种高强度、高刚度、重量轻、耐腐蚀、抗老化、经济性好的复合电杆，这种复合电杆具有单纯的钢电杆或者单纯的玻璃钢电杆无法实现的优良性能。

本项目通过有限元计算模型、理论分析(武汉理工大学提供)确定了工艺，采用长线纤维合股技术，单向布浸脂系统，用微控缠绕机按一定规律进行缠绕，达到了预期设计要求，取得了重大的技术突破。

附图说明

图1是HMC电杆。

图2是单向布缠绕存放架。

具体实施方式

HMC材料具有强度高、质量轻、耐腐蚀以及耐疲劳性能、耐久性能和电绝缘性能好等特点，非常适于制造输电杆塔。与钢电杆相比，HMC电杆主要具有以下特点：

1、质量轻。HMC的密度为1700～2000kg/m³，而钢材的密度为7800kg/m³，同体积时，HMC的重量为钢的1/4～1/3。质量轻是HMC杆塔突出的优点之一，由于质量轻，可大幅度降低运输和施工安装成本。尤其适于山区和软弱土质地区的输电线路使用。

2、强度高。HMC主方向的强度可以达到800MPa以上，远高于普通钢材的抗屈服强度。同时具有优良的耐疲劳性能。

3、耐腐蚀。HMC电杆对酸碱盐及有机溶剂等腐蚀介质的耐腐蚀性能和耐候性能优良，几乎适用于各种气象条件而不改变性能，不会出现钢杆的低温冷脆破坏现象。

4、电绝缘性能好。HMC电杆电气绝缘性能优良，可以减少导线与塔身间隙使输电线路结构更为紧凑。

5、可设计性好。HMC电杆有别于其它杆塔的重要特点是其材料可设计性，可以根据特殊的结构性能要求选择基体和纤维材料及其相对质量分数和铺层方向等进行合理的设计，以满足对杆塔强度、刚度、耐疲劳特性、产品色彩等多方面的要求。

6、维护性好。HMC电杆由于耐久性好，其本上是一种免维护的结构，这对保障线路安全和降低输电线路的维护成本很有意义。

但是采用HMC材料制作电杆存在刚度问题，刚度低是HMC材料的主要缺陷。我们利用钢的高刚度特性作为HMC电杆的内层，从而可以解决这个问题。

HMC电杆包覆所需材料如下：

a)无碱或中碱玻纤制品单向布。

b)无碱或中碱玻纤制品0.4方格布。

c)无碱或中碱的玻璃纤维多股连续长丝。

d)乙烯基酯树脂，具有热变形温度高和玻纤及制品浸透、亲和性好、耐水、耐候、耐腐蚀等诸多优点。

e)辅助材料采用：E4促进剂、H-B环已酮过氧化物、进口色粉研制的高性能色浆、偶联剂HK-570气相法白炭黑、5％封面苯乙烯石蜡液。

HMC电杆在包覆前的准备工作如下：

1、首先必须对钢体空心电杆作内外的除锈、除油、除污垢工作。

2、钢体空心电杆的内壁因跨距长，并受内腔直径的控制，许多地方人工除锈、除油、除污垢无法达到理想效果，所以可采用化学法来解决，其中可采用喷淋法和灌装法，但钢体空心电杆内腔的中必须加装金属清洗链或清洗球，边滚动边清洗直至满意为止。

3、钢体空心电杆4的外表可用人工打磨法及化学法，但内外表面处理后都应用清水漂洗干净，并用干布或干毛巾除去残留水渍，确保钢体空心电杆4的干燥和干净方可交付糊制。

4、钢体空心电杆4的外表如存有焊接的毛刺，或局部有凸点，应先用角向磨光机去除或磨平。

HMC电杆复合工艺如下：

1、将己处理并合格的钢体空心电杆4用吊车放置转动架2上，在钢体空心电杆4的二头都用内支架5固定在转动架2的转轴1上，如钢体空心电杆4的本体焊接缝有明显开口处，应用乙烯基酯树脂和镁粉调成腻子糊状(固化系统己加入)，用批灰刀将缝填刮平，固化后用0#铁砂纸打磨平整并清除残留物。

2、各项工作就绪后，开启传动装置，通过转轴1带动钢体空心电杆4转动，然后准备糊制。

3、整体FRP(玻璃钢复合材料的简称)的厚度(实用厚度)为20mm，在设备运转正常情况下，向钢体空心电杆4的表面涂刷配制好的乙烯基酯粘接剂。

4、当底涂粘接剂全部涂刷完后开始缠绕高强单向布，单向布的接搭部位应控制在3公分左右，单向布缠绕轨迹应是螺旋型，同时工人不断向单向布上涂刷树脂(含胶量应富、浸渍要完善)，并用排泡棍应尽可能排除其中汽泡。

5、第一遍缠绕到头后，应改变缠绕角度，但方向应保持原来的顺时针或逆时针方向。

6、二层单向布缠绕结束后，应将裁制好的0.4方格布糊制在单向布上，二层0.4方格布糊制结束后，连续长纤维经浸胶槽浸渍后埋入方格布与单向布之间。

7、紧接缠绕二层单向布，在FRP厚度达4-4.5mm时停止缠绕，待固化。在固化时，糊制虽停止，但设备运转不能停，直到固化结束。

8、在FRP固化时会释放热量，因此，在进行下次缠绕时，应避过FRP的放热高峰，然后进入下次缠绕，并周而复始，直至所需厚度，连续长纤维的埋入每次排列最好错位。

9、在做最后3mmFRP时，树脂应加入高性能色浆(银灰或淡灰)，用量为树脂的7～9％，确保打磨后FRP表面色泽的致性。

10、FRP实用厚度为20mm，但毛坯厚度应为21-22mm。

在所述钢体空心电杆4与转轴1之间设置内支架5，并利用内支架5将钢体空心电杆4与转轴1连接在一起。确保钢体空心电杆在缠绕中运行的牢固性和稳定性。在转轴1或内支架5上设置长纤维固定夹3，使长纤维组按定向埋入。

在钢体空心电杆4的侧面设置平行于钢体空心电杆4的活动架，所述单向布放置在该活动架上，所述活动架包括位于两端的支承架8与搁在两个支承架8间的转动杆7，所述转动杆7的长度大于钢体空心电杆4的长度。使用时，相关的辅料卷绕在转动杆7上，当需要将相关辅料缠绕到钢体空心电杆4上的时候，拉动辅料即可。

附加要求如下：

1、单向布的门幅最好要定做为宽度0.3～0.35M，以便于缠绕。

2、复合成型加工完毕后的制品应上有防水帽，下有防水垫，防止水和水蒸气及有腐蚀性气体进入而腐蚀金属内壁。

3、应设计和加工制作固定钢体空心电杆的内涨刹，确保钢体空心电杆在缠绕中运行的牢固性和稳定性。

4、两端固定的内涨刹上还须安装一个长纤维定位机械手使长纤维组按定向埋入。

5、单向布应放置在活动架上跨距要大于钢体空心电杆。

注意事项如下：

1、在裁剪0.4方格布时，应根据电杆的几何图形长度来裁剪，布的长度应在原有长度基础上放长5公分。

2、乙烯基酯树脂自身不含蜡，如做玻璃钢固化后由于停留时间太长，表面无粘手感时，而继续要增加厚度时，原来的玻璃钢表面就会作活化处理，提交层与层之间的粘接力和自身整体剪切力。

3、当制品剩余3-4mm厚度时，在做最后剩下的3-4mmFRP时，树脂中应加入高性能色浆和苯乙烯石蜡液，色浆可采用银灰或淡灰，添加量为7％，苯乙烯石蜡液5％添加量为5-6％。

4、该制品增强材料以单向布为主，所以在制作FRP中，树脂含量要大于一般FRP的用量，充分浸渍FRP制品。

Claims

1.高强度复合材料电杆的生产方法，其特征是：

a、将钢体空心电杆(4)定位在转动架2的转轴(1)上，然后开启传动装置，带动转轴(1)转动；

b、在钢体空心电杆(4)的表面涂刷乙烯基酯粘接剂；

c、涂刷后，开始缠绕高强单向布，高强单向布的接搭部位应控制在2.5～3.5公分，单向布的缠绕轨迹是螺旋型，在缠绕过程中不断向单向布上涂刷树脂，并用排泡棍尽可能排除其中的汽泡；

f、再缠绕二层单向布，再玻璃钢复合材料的厚度达4-4.5mm时，停止缠绕，待固化，同时转轴(1)继续转动，直到固化完毕；

g、避过FRP放热高峰，进入下次单向布的缠绕，周而复始，直至所需厚度，形成复合电杆。

2.如权利要求1所述高强度复合材料电杆的生产方法，其特征是：在加工最后3mm厚度的FRP时，在树脂中加入银灰色或淡灰色的色浆，色浆的用量为树脂的7％-9％，确保打磨后FRP表面色泽的一致性。

3.如权利要求1所述高强度复合材料电杆的生产方法，其特征是：所述单向布的门幅最好要定做为宽度0.3M-0.35M，便于缠绕。

4.如权利要求1所述高强度复合材料电杆的生产方法，其特征是：在埋入连续长纤维时，每次的排列最好错位。

5.如权利要求1所述高强度复合材料电杆的生产方法，其特征是：在形成复合电杆后，在复合电杆的上端设置防水帽，下端设置防水垫，以防止水和水蒸气及有腐蚀性的气体进入钢体空心电杆(4)内，腐蚀金属内壁。

6.如权利要求1所述高强度复合材料电杆的生产方法，其特征是：在所述钢体空心电杆(4)与转轴(1)之间设置内支架(5)，并利用内支架(5)将钢体空心电杆(4)与转轴(1)连接在一起，确保钢体空心电杆在缠绕中运行的牢固性和稳定性。

7.如权利要求6所述高强度复合材料电杆的生产方法，其特征是：在转轴(1)或内支架(5)上设置长纤维固定夹(3)，使长纤维组按定向埋入。

8.如权利要求1所述高强度复合材料电杆的生产方法，其特征是：在钢体空心电杆(4)的侧面设置平行于钢体空心电杆(4)的活动架，所述单向布放置在该活动架上，所述活动架包括位于两端的支承架(8)与搁在两个支承架(8)间的转动杆(7)，所述转动杆(7)的长度大于钢体空心电杆(4)的长度。