CN109148049A - 一种光伏电缆制作设备及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光伏电缆制作设备及使用方法，主要包括依次连接的甩桶放线机、被动牵引机、绝缘挤出机、第一测径仪、第一热水槽、冷却除水设备、过粉机、护套挤出机、色条挤出机、第二测径仪、第二热水槽、热水箱、冷水槽、牵引机、甩水装置、吹吸干装置、第三测径仪、线缆表面检测装置、舞蹈轮、收线机，本发明将传统光伏电缆制造过程“两步法”创新的合成为“一步法”，通过本发明装置的结构设计和使用方法一次性实现光伏电缆的双层挤出，改进工艺条件，减少设备及场地需求，提升生产效率。

Description

一种光伏电缆制作设备及使用方法

技术领域

本发明属于电缆技术领域，具体涉及一种光伏电缆制作设备及使用方法。

背景技术

随着石油等资源的日趋枯竭及排放污染，新能源成为未来能源的主力。光伏作为一种取之不尽用之不竭的新能源，已得到国内外的广泛运用。在目前的光伏发电系统中，缺少适用于强日照环境下、尤其是高温和强紫外线辐射环境下的光伏电缆，而缺失高适应性的光伏电缆，也将会影响到整个光伏系统的使用寿命。在部分地区，晴天时将导致光伏系统的现场温度高达100℃。如此严苛的使用条件，使得光伏电缆在电缆材料、电缆结构等方面均比传统电缆有更高要求，这对生产制造工艺及电缆制造设备也提出特殊要求。

传统光伏电缆采用PVC、橡胶等材料，耐热性差，在高温下易开裂，影响光伏系统的稳定。各电缆料厂家开发新的电缆料来满足上述要求，需要与之相适应的新电缆生产设备需求，通过改进的螺杆、机桶设计，以及相适应的工艺控制技术，来满足新光伏料的高粘度、流动性差等要求。

生产工艺方面，光伏电站用电缆一般包含两层绝缘，要求第一层、第二层之间不能粘在一起，即第二层可以很容易的从第一层剥离。为此，传统生产方式为两步法：先进行第一层的绝缘层挤出，然后进行第二层的护套层挤出。传统电缆制造设备一般包括：放线机、挤出机、冷却水槽、牵引机、收线机。放线机将铜丝或其它类型的导体放出，经过挤出机将熔融的塑料包裹在导体上，形成绝缘，后进入冷却水将熔融的塑料冷却，从而将绝缘层定型。然后经牵引机牵引芯线前进，之后冷却、吹干，进入收线机，卷绕在线盘上。

综上，传统生产工艺采用两步法生产，也并未有设计合理的冷却降温装置的衔接方案，而是先进行绝缘层挤出，再进行护套层挤出，由于材料挤出发热，导致挤出机内温度大大高于挤出工艺温度，导致挤出速度慢，一般在50-100m/min，停机、移转线缆频繁，生产工序繁琐，成本高，在厂房资源、人工成本、在制品成本等多种压力下，市场需要一种占地小、更高效的生产方式。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提出一种光伏电缆制作设备及使用方法，弥补现有技术的不足，将传统光伏电缆制造过程两步法，创新性的合成为一步法，一次性实现光伏电缆的双层挤出，改进工艺条件，减少设备及场地需求，提升生产效率。

本发明是通过以下技术方案实现上述目的：

一种光伏电缆制作设备，包括依次连接的甩桶放线机1、被动牵引机2、绝缘挤出机3、第一测径仪4、过粉机7、护套挤出机8、色条挤出机9、第二测径仪10、牵引机14、第三测径仪17、线缆表面检测装置、舞蹈轮20、收线机(21)，其特征在于：所述光伏电缆制作设备包括冷却控温装置，所述冷却控温装置包括第一热水槽5、冷却除水设备6、第二热水槽11、热水箱12、冷水槽13、甩水装置15、吹吸干装置16、冷水机23、冷水箱24、模温机，所述第一热水槽5、冷却除水设备6顺次连接置于所述第一测径仪4、过粉机7之间，所述第二热水槽11、热水箱12、冷水槽13顺次连接置于第二测径仪10、牵引机14之间，所述甩水装置15、吹吸干装置16顺次连接置于牵引机14、第三测径仪17之间，所述模温机至少包括三个降温冷却端分别置于绝缘挤出机、护套挤出机、色条挤出机上，分别为绝缘挤出机冷却端251、护套挤出机冷却端252、色条挤出机冷却端253。

进一步的，所述第一测径仪4、第二测径仪10为热态激光测径仪，所述第三测径仪17为冷态激光测径仪；所述被动牵引机2包括磁粉制动器和皮带压紧机构，所述绝缘挤出机3包含一副螺杆及机桶以及电机、减速机、加热系统、机头，所述色条挤出机9位于所述护套挤出机8及第二测径仪10之间且与所述护套挤出机8共用挤出机机头；所述线缆表面检测装置为顺次连接的凹凸仪18、火花仪19。

进一步的，所述绝缘挤出机3采用挤压式挤出模具，所述挤压式挤出模具包括挤压头31及挤压式模芯32；所述护套挤出机8采用半挤压式挤出模具，所述半挤压式挤出模具包括半挤压式头33及半挤压式模芯34。

进一步的，所述冷却除水设备6由多个涡流风泵组成，所述多个涡流风泵吸风口对准绝缘芯线，所述热水箱12内设置有加热装置，所述冷水槽13通过导管连接至冷水机23、冷水箱24并通入循环水，所述电气控制柜22连接所述冷水机23提供制冷及循环水动力。

进一步的，所述牵引机14为双轮多道牵引机，所述牵引机内设置有冷却水喷头；所述收线机21为双盘收线机。

进一步的，所述吹吸干装置16由3组以上吹干头和6个以上涡流风泵组成。

一种光伏电缆制作设备的使用方法，其特征在于：主要包括下述步骤，

S1放线，甩桶放线机将线缆放至被动牵引机，通过被动牵引机使线缆绷直并控制张力为10N-200N，经被动牵引机，在主动牵引机牵引作用下将导体送至绝缘挤出机；

S2挤出绝缘层，绝缘挤出机将光伏塑料粒子融化，并经机头挤出包覆在线缆上，通过挤出温度控制在150-260℃；

S3冷却，通过热水槽将绝缘挤出机挤出后的线缆绝缘层快速冷却，并通过冷却除水设备将经过热水槽的绝缘芯线吹干冷却，线缆进一步送至过粉机；

S4过粉，线缆经由过粉机，在绝缘层表面包覆一层滑石粉，送至护套挤出机；

S5挤出护套层，护套挤出机将光伏塑料粒子熔融后，挤出包覆在线缆上，形成护套层，挤出温度控制在150-260℃内；之后通过外皮挤出机在护套层上挤出色条或颜色皮层，将电缆送至第二热水槽；

S6再冷却，线缆再依次经过第二热水槽、冷水槽冷却，热水槽距离机头的距离为20mm-500mm，根据外径大小可适当调整，热水温度为40-80℃，通过牵引机进行绕制输送；

S7甩干，线缆通过甩水装置将粘附于护套线表面的水被甩分离，并通过吹吸干装置吹干；

S8收线，线缆通过舞蹈轮调节收线张力，收线完成。

本发明对比现有技术有如下的有益效果：

通过改进传统两步法生产工艺中的冷却降温部件装置的安排，并相应改进工艺流程的衔接，创新实现线缆的一步法生产技术，在同一条生产线上先后两次挤出包覆、冷却，即：先挤出绝缘层，待冷却、吹干后，再进入护套层挤出，冷却、吹干，再进入收线机形成成品，本技术大大降低了占地需求，同时将生产速度提高至200m/min以上，是传统生产工艺技术的近四倍，经济效益显著。

附图说明

图1为本发明所述一种光伏电缆制作设备前段结构示意图；

图2为本发明所述一种光伏电缆制作设备后段结构示意图；

图3为本发明所述一种光伏电缆制作挤压式模具剖面示意图；

图4为本发明所述一种光伏电缆制作半挤压式模具剖面示意图；

图5为本发明所述一种光伏电缆制作设备使用方法流程图；

图中：

1甩桶放线机 2被动牵引机 3绝缘挤出机 4第一测径仪

5第一热水槽 6冷却除水设备 7过粉机 8护套挤出机

9色条挤出机 10第二测径仪 11第二热水槽 12热水箱 13冷水槽

14牵引机 15甩水装置 16吹吸干装置 17第三测径仪 18凹凸仪

19火花仪 20舞蹈轮 21收线机 22电气控制柜 23冷水机

24冷水箱 251绝缘挤出机冷却端 252护套挤出机冷却端

253色条挤出机冷却端

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

参照图1和图2，本发明的一步法光伏电缆制造设备包括依次连接的甩桶放线机1、被动牵引机2、绝缘挤出机3、第一测径仪4、过粉机7、护套挤出机8、色条挤出机9、第二测径仪10、牵引机14、第三测径仪17、线缆表面检测装置、舞蹈轮20、收线机21，光伏电缆制作设备包括冷却控温装置，冷却控温装置包括第一热水槽5、冷却除水设备6、第二热水槽11、热水箱12、冷水槽13、甩水装置15、吹吸干装置16、冷水机23、冷水箱24、模温机，第一热水槽5、冷却除水设备6顺次连接置于所述第一测径仪4、过粉机7之间，第二热水槽11、热水箱12、冷水槽13顺次连接置于第二测径仪10、牵引机14之间，甩水装置15、吹吸干装置16顺次连接置于牵引机14、第三测径仪17之间；模温机控制的冷却端分别与绝缘挤出机、护套挤出机、色条挤出机螺杆连接，用于将挤出机内热量带出，从而控制挤出机内各温区的温度，即绝缘挤出机冷却端251、护套挤出机冷却端252、色条挤出机冷却端253。

本实施例中，选用油冷却模温机，模温机将内部存储的导热油进行温度控制的装置，通过该系统内冷的导热油流入螺杆，将螺杆热量带出，从而实现螺杆冷却作用。

甩桶放线机1包括两个线盘小车装夹机构，在本实施例中，选用可同时装载两盘导体的甩桶放线机，满足生产过程中在线切换导体，实现大长度连续生产，甩桶放线过程中，通过电机的对成盘铜导体进行旋转，进而对导体进行退扭，使得线盘小车上下盘通过。

被动牵引机2，包含磁粉制动器和皮带压紧机构组合的张力控制系统，张力大小通过控制磁粉制动器的张力进而调节出线的张力。导体通过被动牵引机后然后再通过挤出机可以使线缆绷直并带有一定的恒定张力，张力的控制范围0-100N，进而保证导体通过挤出机后绝缘的同心度，并进一步的保证导体不被拉伸。

绝缘挤出机3，包含一副适用于经过特殊设计光伏绝缘料的螺杆及机桶，以及电机、减速机、加热系统、机头，绝缘挤出机3将光伏塑料粒子融化，并经挤出模具挤出包覆在导体上，绝缘挤出机3采用图3所示挤压式挤出模具，挤压式挤出模具包括挤压头31及挤压式模芯32，更进一步优选，该挤出头通过调偏装置，使得绝缘层同心度更高，能使得绝缘性能更佳，绝缘挤出机3电机采用132KW交流变频电机机和交流变频调速装置驱动，来实现调速，绝缘挤出机3螺杆规格是φ80-25D，保证挤出量稳定，绝缘层厚度符合设计要求。螺杆内加工有长孔，与模温机冷却装置相连，从而控制挤出机内各区温度在需求工艺范围。

第一测径仪4为热态激光测径仪，用于在线检测挤出后的绝缘线缆横纵两个方向的尺寸，可以进行在线反馈，进而通过调节绝缘挤出机3的转速和牵引机14的速度进而使绝缘线缆横纵两个方向的尺寸一致并稳定在合格的尺寸范围内；本实施例中，优选的，牵引机(14)采用双轮多道牵引机。

热水槽5，用于将挤出后的绝缘层的快速冷却。

冷却除水设备6，用于将经过热水槽5的绝缘芯线快速吹干冷却，该冷却除水设备由一套涡流风泵和六只涡流冷却气枪对准绝缘芯线，利用涡流原理气流经涡流交换后产生能量分离这股冷气流通过发生器中心形成超低温冷气汇集到冷风端排出“冷气”，从而将绝缘芯线进一步的吹干、冷却，确保绝缘芯线在进入护套挤出机头时绝缘冷却充分，不会产生热量堆积。

过粉机7，通过调节静电的大小能够控制上粉的厚度，搅拌辊将过粉腔底部积累的滑石粉进行搅拌，通过加热板进行加热除湿，使得电线电缆干燥光滑，通过变压器调节鼓风电机的转动速度，能够调节鼓风机的风量，从而控制出粉量，通过调节搅拌电机的转动速度，能够调节滑石粉的干燥速度，绝缘芯线经由过粉机7后，在绝缘层表面包覆一层滑石粉，使得在护套层挤出时，绝缘层、护套层之间粘度降低，实现绝缘层与护套层有一定的剥离性能。

护套挤出机8，将光伏塑料粒子熔融后，挤出包覆在绝缘芯线上，形成护套层，由于绝缘层挤出冷却时间仍然较短，为避免绝缘层经护套挤出机机头时被挤压变形，所述护套挤出机8采用图4所示半挤压式挤出模具，所述半挤压式挤出模具包括半挤压式头33及半挤压式模芯34，该设计减小了挤出压力，保护绝缘层圆整度；护套挤出机8电机采用132KW交流变频电机机和交流变频调速装置驱动，来实现调速，护套挤出机8螺杆规格是φ80-25D，保证挤出量稳定，绝缘层厚度符合设计要求。护套挤出机8的加热系统采用PMA的温控系统进行精确闭环控制，配合大出风量的冷却风机及挤出机螺杆处配有模温机的护套挤出机冷却端252，将导热油传入螺杆内部，对螺杆进行冷却，共同作用进而使温度控制在±3℃以内，极大的控制在光伏料的温度波动范围内，从而实现光伏塑料挤出过程中热量过大而导致挤出机温度失控问题，温度失控会导致线缆表面毛糙或者有气孔进而报废。

外皮挤出机9，用于在护套层上挤出色条或颜色皮层，和护套挤出机8共用一个机头，外皮挤出机9电机采用37KW交流变频电机机和交流变频调速装置驱动，来实现调速，外皮挤出机9螺杆规格是φ45-25D，保证挤出量稳定，色皮厚度或者色条宽度符合设计要求。

第二测径仪10为热态激光测径仪，用于在线检测挤出后的护套线缆横纵两个方向的尺寸，进行即时检测反馈，进而通过调节绝缘挤出机3的转速和牵引机14的速度进而使绝缘线缆横纵两个方向的尺寸一致并稳定在合格的尺寸范围内。

热水槽11，用于将护套层挤出后的线缆冷却，热水槽11距离机头的距离为可调可控，热水槽11内热水温度为可调可控。

热水箱12，用于向热水槽提供循环水，热水箱12内设置有加热装置，以保持热水槽11及热水箱12内水温，水温高低根据挤出工艺需求进行调节及控制。

冷水槽13，用于将护套线进一步冷却，冷水槽13通过导管连接冷水机23、冷水箱24，冷水槽13内冷水温度通过冷水机23循环到冷水箱24，然后通过冷水箱24再供水到冷水槽13，水温根据实际工艺需要可调可控。具体的，冷水机23用于将冷却水冷却，绝缘线、护套线经过冷却水冷却后，会导致冷水槽13的水温升高，从而影响冷却效果，冷水机23可将冷水槽13回水到冷水箱24的水进行冷却，保持供应到冷水槽13的水的温度恒定；冷水箱24，用于存储并向冷却水槽提供冷却水。

牵引机14，用于将护套线牵引输送，设置有多片牵引轮，将护套线来回绕制，本实施例中，牵引机14为双轮多道牵引机，型号为通用型号KT630，牵引机内设置有冷却水喷头，护套线被牵引机内反复绕制输送过程中，护套线通过喷头喷冷却水对护套线进行充分冷却，进一步的被动牵引轮设置有电机驱动，防止做小规格护套线的时候轮子与轴之间的摩擦力太大对护套线造成拉伸，进而影响护套线的性能指标，进一步的，此KT630高速双轮多道牵引机具有13道，进而缩短生产线的有效长度，减少设备占地.

甩水装置15，设置有三片导轮，护套线经由导轮绕制后，通过导轮的高速旋转将粘附于护套线表面的水被甩分离。

吹吸干装置16，内部设置有三组吹干头和一套涡流风泵组成的吸干装置，吹干头通有压缩空气，护套线依次经过吹干头时，粘附于护套线表面的水膜被吹分离，进而通过吸干水槽上的多孔槽进一步的将吸附在护套线表面的水膜进一步处理干，获得干燥的护套线。

第三测径仪17选用冷态激光测径仪，用于检测护套线外径，并将检测结果反馈至控制系统，进而将护套线外径实测值与设定值对比，通过预设的算法，进行牵引速度、挤出转速等干预，获得合格的护套线产品。

线缆表面监测装置包括凹凸仪18、火花仪19，其中凹凸仪18，用于检测护套线表面的凹凸点，进行数据记录，以便产品质量追溯；火花仪19，用于检测护套线有无挤出缺陷，进行数据记录，以便产品质量追溯。

舞蹈轮20通过气缸产生张力，通过电气比例阀来在线调节收线张力，配合收线机21进行工作。

本实施例中，收线机21为半自动双盘收线机，用于将成品护套线卷曲在线盘上，同时可实现在线切换线盘，从而满足大长度连续生产需求。

电气控制柜22，控制柜里配有用于对生产线各单机及整线的联动控制系统，实现工艺参数及检测数据的实时操控，并对生产工艺的配方进行保存。

一种光伏电缆制作设备的使用方法，主要包括下述步骤：

S1放线，甩桶放线机将线缆放至被动牵引机，通过被动牵引机使线缆绷直并控制张力为10N-200N，经被动牵引机，在主动牵引机牵引作用下将导体送至绝缘挤出机；

S2挤出绝缘层，绝缘挤出机将光伏塑料粒子融化，并经机头挤出包覆在线缆上，通过挤出温度控制在150-260℃；

S3冷却，通过热水槽将绝缘挤出机挤出后的线缆绝缘层快速冷却，并通过冷却除水设备将经过热水槽的绝缘芯线吹干冷却，线缆进一步送至过粉机；

S4过粉，线缆经由过粉机，在绝缘层表面包覆一层滑石粉，送至护套挤出机；

S5挤出护套层，护套挤出机将光伏塑料粒子熔融后，挤出包覆在线缆上，形成护套层，挤出温度控制在150-260℃内；之后通过外皮挤出机在护套层上挤出色条或颜色皮层，将电缆送至第二热水槽；

S6再冷却，线缆再依次经过第二热水槽、冷水槽冷却，热水槽距离机头的距离为20mm-500mm，根据外径大小可适当调整，热水温度为40-80℃，通过牵引机进行绕制输送；

S7甩干，线缆通过甩水装置将粘附于护套线表面的水被甩分离，并通过吹吸干装置吹干；

S8收线，线缆通过舞蹈轮调节收线张力，收线完成。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (7)

1.一种光伏电缆制作设备，包括依次连接的甩桶放线机(1)、被动牵引机(2)、绝缘挤出机(3)、第一测径仪(4)、过粉机(7)、护套挤出机(8)、色条挤出机(9)、第二测径仪(10)、牵引机(14)、第三测径仪(17)、线缆表面检测装置、舞蹈轮(20)、收线机(21)，其特征在于：所述光伏电缆制作设备包括冷却控温装置，所述冷却控温装置包括第一热水槽(5)、冷却除水设备(6)、第二热水槽(11)、热水箱(12)、冷水槽(13)、甩水装置(15)、吹吸干装置(16)、冷水机(23)、冷水箱(24)、模温机，所述第一热水槽(5)、冷却除水设备(6)顺次连接置于所述第一测径仪(4)、过粉机(7)之间，所述第二热水槽(11)、热水箱(12)、冷水槽(13)顺次连接置于第二测径仪(10)、牵引机(14)之间，所述甩水装置(15)、吹吸干装置(16)顺次连接置于牵引机(14)、第三测径仪(17)之间，所述模温机至少包括三个降温冷却端分别置于绝缘挤出机、护套挤出机、色条挤出机上，分别为绝缘挤出机冷却端(251)、护套挤出机冷却端(252)、色条挤出机冷却端(253)。

2.如权利要求1所述的一种光伏电缆制作设备，其特征在于：所述第一测径仪(4)、第二测径仪(10)为热态激光测径仪，所述第三测径仪(17)为冷态激光测径仪；所述被动牵引机(2)包括磁粉制动器和皮带压紧机构，所述绝缘挤出机(3)包含一副螺杆及机桶以及电机、减速机、加热系统、机头，所述色条挤出机(9)位于所述护套挤出机(8)及第二测径仪(10)之间且与所述护套挤出机(8)共用挤出机机头；所述线缆表面检测装置为顺次连接的凹凸仪(18)、火花仪(19)。

3.如权利要求2所述的一种光伏电缆制作设备，其特征在于：所述绝缘挤出机(3)采用挤压式挤出模具，所述挤压式挤出模具包括挤压头(31)及挤压式模芯(32)；所述护套挤出机(8)采用半挤压式挤出模具，所述半挤压式挤出模具包括半挤压式头(33)及半挤压式模芯(34)。

4.如权利要求3所述的一种光伏电缆制作设备，其特征在于：所述冷却除水设备(6)由多个涡流风泵组成，所述多个涡流风泵吸风口对准绝缘芯线，所述热水箱(12)内设置有加热装置，所述冷水槽(13)通过导管连接至冷水机(23)、冷水箱(24)并通入循环水，所述冷水机(23)提供制冷及循环水动力。

5.如权利要求4所述的一种光伏电缆制作设备，其特征在于：所述牵引机(14)为双轮多道牵引机，所述牵引机内设置有冷却水喷头；所述收线机(21)为双盘收线机。

6.如权利要求5所述的一种光伏电缆制作设备，其特征在于：所述吹吸干装置(16)由3组以上吹干头和6个以上涡流风泵组成。

7.使用权利要求1至6任一所述光伏电缆制作设备的使用方法，其特征在于：主要包括下述步骤，

S1放线，甩桶放线机将线缆放至被动牵引机，通过被动牵引机使线缆绷直并控制张力为10N-200N，经被动牵引机，在主动牵引机牵引作用下将导体送至绝缘挤出机；

S2挤出绝缘层，绝缘挤出机将光伏塑料粒子融化，并经机头挤出包覆在线缆上，通过挤出温度控制在150-260℃；

S3冷却，通过热水槽将绝缘挤出机挤出后的线缆绝缘层快速冷却，并通过冷却除水设备将经过热水槽的绝缘芯线吹干冷却，线缆进一步送至过粉机；

S4过粉，线缆经由过粉机，在绝缘层表面包覆一层滑石粉，送至护套挤出机；

S5挤出护套层，护套挤出机将光伏塑料粒子熔融后，挤出包覆在线缆上，形成护套层，挤出温度控制在150-260℃内；之后通过外皮挤出机在护套层上挤出色条或颜色皮层，将电缆送至第二热水槽；

S6再冷却，线缆再依次经过第二热水槽、冷水槽冷却，热水槽距离机头的距离为20mm-500mm，根据外径大小可适当调整，热水温度为40-80℃，通过牵引机进行绕制输送；

S7甩干，线缆通过甩水装置将粘附于护套线表面的水被甩分离，并通过吹吸干装置吹干；

S8收线，线缆通过舞蹈轮调节收线张力，收线完成。