CN109659094B - 低压硅烷交联电缆冷却成型工艺 - Google Patents

低压硅烷交联电缆冷却成型工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低压硅烷交联电缆冷却成型工艺，包括以下步骤：1)使电缆进入第一水槽进行冷却，第一水槽为保温循环冷却水槽，第一水槽的水温为50‑70℃；2)自第一水槽移出的电缆进入水温为35‑45℃的静止第二水槽；3)自第二水槽移出的电缆进入25‑35℃热风冷却装置；4)自热风冷却装置移出的电缆进入10‑20℃冷风冷却装置。即该冷却成型工艺，使电缆先在流动热水下进行冷却后再在静止水体内进行冷却、经过热风冷却后再经过冷风冷却，以降低绝缘层与导电层的内应力，得到耐候性佳、收缩率可控的低压硅烷交联电缆。

Description

低压硅烷交联电缆冷却成型工艺
技术领域
本发明涉及电缆型工艺技术领域，尤其涉及低压硅烷交联电缆冷却成型工艺。
背景技术
近些年来，交联聚乙烯(XLPE)绝缘电力电缆因绝缘特性好、耐过载能力强等特点，正逐步取代传统的聚氯乙烯绝缘电力电缆。低压XLPE电缆大多采用硅烷交联法，在生产过程中绝缘的热收缩较难达到GB/T 12706标准中不大于4％的要求，特别在生产小规格(16mm2及以下)硅烷交联聚乙烯(Si-XLPE)绝缘电力电缆时，由于电缆绝缘材料和导体的接触面积相对较小，尤其是单芯导体表面光滑圆整附着力不够时，其绝缘热收缩较大。
交联聚乙烯为结晶型聚合物，结晶型聚合物内部分为结晶区和非结晶区，结晶区和非结晶区界面处存在一个应力差(即内应力)。生产绝缘电缆时，绝缘层的内应力主要表现的是热应力，与加工工艺有很大关系。如果待冷却的绝缘温度与冷却水温度存在很大的温差，由则容易造成绝缘内部结晶不均匀，使绝缘内部结晶区也存在多个界面，内应力大大加剧，造成绝缘的热收缩大且不稳定。冷却水的温度是影响内应力的关键。为降低绝缘热收缩率，从重要影响因素之一冷却工艺方面改进。主要通过采用温水分段冷却的方式来控制冷却水温，减少绝缘内应力。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种有效降电缆内应力、控制热收缩率的低压硅烷交联电缆冷却成型工艺。
本发明的目的采用如下技术方案实现：
低压硅烷交联电缆冷却成型工艺，包括以下步骤：
1)使电缆进入第一水槽进行冷却，所述第一水槽为保温循环冷却水槽，第一水槽的水温为50-70℃；
2)自第一水槽移出的电缆进入第二水槽，所述第二水槽的冷却水水温35-45℃，第二水槽中的水体为静止水体；
3)自第二水槽移出的电缆进入热风冷却装置，所述热风冷却装置的风体温度为25-35℃；
4)自热风冷却装置移出的电缆进入冷风冷却装置，所述冷风冷却装置的风体温度为10-20℃。
进一步地，步骤1)中，第一水槽中的冷却水流向与电缆的挤出方向相反。
进一步地，步骤1)中，第一水槽中冷却水流速与电缆挤出速度相匹配。
进一步地，步骤1)中，第一水槽中电缆出料方向与冷却水流动方向平行相反。
进一步地，步骤1)中，第一水槽设置恒温加热装置。
进一步地，第一水槽设有相连通的多个冷却区。
进一步地，电缆在第一水槽中的停留时间为4-6s。
进一步地，电缆在第二水槽中的停留时间与第一水槽中的停留时间之比为1:0.7-1.2。
进一步地，热风冷却装置的风速为10-20m/s，热风处理时间为3-5s。
进一步地，冷风冷却装置的风速为10-15m/s，冷风处理时间为3-5s。
优选地，热风冷却装置与冷风冷却装置的温差为10-15℃。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明提供的低压硅烷交联电缆冷却成型工艺，通过使用温度恒定、流动冷却水的第一水槽，对刚挤出的电缆进行冷却，以使交联聚乙烯材料具有足够的时间松弛，减少内部应力的产生；再使用静止的冷却水对电缆进行进一步的冷却，以及通过热风和冷风冷却使电缆表的高分子材料与内部的导电材料生成的应力小。
附图说明
图1为本发明的冷却装置的结构示意图。
图中，各附图标记：1、挤出机；2、第一水槽；3、第二水槽；4、热风冷却装置；5、冷风冷却装置；6、温控器；7、加热装置。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
本发明提供一种低压硅烷交联电缆冷却成型工艺，包括以下步骤：
1)使电缆进入第一水槽进行冷却，所述第一水槽为保温循环冷却水槽，第一水槽的水温为50-70℃；
在第一水槽中，挤出成型的热电缆在流动的热水的作用下，表面快速散热，加快内部的非结晶区域和结晶区域的热传导，从而减少热应力；采用保温的方式，能有效利用电缆的废热、提高热利用率；
第一水槽的长度优选为3-5m，挤出的电缆在第一水槽中的停留时间优选为4-6s，优选地是电缆的挤出速度与停留时间的乘积为第一水槽的长度，即3-6m；
2)自第一水槽移出的电缆进入第二水槽，所述第二水槽的冷却水水温35-45℃，第二水槽中的水体为静止水体；
电缆再在第二水槽中进一步冷却，用静止水冷却，使电缆在恒定的外部的温度的条件下，使电缆内外温度趋于平衡。
3)自第二水槽移出的电缆进入热风冷却装置，所述热风冷却装置的风体温度为25-35℃；
4)自热风冷却装置移出的电缆进入冷风冷却装置，所述冷风冷却装置的风体温度为10-20℃；
步骤3)的热风冷却和步骤4)的冷风冷却，能有效地减少水冷后电缆内部的余热对界面造成的影响，同时，使电缆表面光滑均匀，具有较好的品质。
热风冷却和冷风冷却中的冷热指的是相对于常温，热风冷却和冷风冷却相配合，是为了提高电缆对使用条件的进一步适应性，聚乙烯材料进行温差收缩以提高绝缘层的耐候性。
即本发明通过采用热循环水冷却、冷静止水冷却、热风冷却和冷水冷却四个步骤，有效减少电缆的热内应力，从而得到质量稳定的低压硅烷交联电缆。
本发明使用的冷却装置包括以下部件：如图1所示，电缆从挤出机1挤出后，依次连通供电缆经过的第一水槽2、第二水槽3、热风冷却装置4和冷风冷却装置5；其中第一水槽2中设有温控器6和自动加热装置7，当温度低于设定值时自动启动加热，当温度高于设定值时，停止加热。第一水槽2设置成循环流动，在第一水槽2槽体内，冷却水的流动方向与电缆的出料方向相反，使冷却水的水温与电缆的速度相匹配，以提高换热效率，同时加快流动，降低第一水槽2内的冷却水的局部温差，以减少电缆内应力的产生。
本申请提供的冷却方法，对于70mm2以下的电缆，转速设定范围为12-25r/min，线速度设定范围为25-40m/min，电缆在第一水槽中的停留时间为4-6s；热风处理和冷风处理的时间均为3-5s；热风处理和/或冷风处理时对电缆进行折叠、迂回或收卷操作。
以下具体实施例中，所记载的停留时间或处理时间，是指电缆在该水槽或装置中的行程时间。
实施例1：
低压硅烷交联电缆冷却成型工艺，包括以下步骤：
1)使电缆进入第一水槽进行冷却，第一水槽的长度为4m；所述第一水槽为保温循环冷却水槽，第一水槽的水温为50-70℃；第一水槽内冷却水的流动方向与电缆的挤出方向相反，流动速度与挤出机的挤出速度一致；
第一水槽中配置温控器和自动加热装置，当温度低于50℃时自动加热，当温度高于70℃时停止加热；
2)自第一水槽移出的电缆进入第二水槽，所述第二水槽的冷却水水温40℃，第二水槽中的水体为静止水体，第二水槽的长度为4m；
3)自第二水槽移出的电缆进入热风冷却装置，所述热风冷却装置的风体温度为35℃，风速为18m/s，热风处理4s；
4)自热风冷却装置移出的电缆进入冷风冷却装置，所述冷风冷却装置的风体温度为20℃，风速为13m/s，冷风处理4s，收卷。
实施例2：
低压硅烷交联电缆冷却成型工艺，包括以下步骤：
1)使电缆进入第一水槽进行冷却，第一水槽的长度为4m；第一水槽分2段，第1段4m长水温为65±2℃，第2段4m长水温为55±2℃；第一水槽为保温循环冷却水槽；第一水槽内冷却水的流动方向与电缆的挤出方向相反，流动速度与挤出机的挤出速度一致；第1段和第2段均配置有温控器和自动加热装置；
2)自第一水槽移出的电缆进入第二水槽，所述第二水槽的冷却水水温45℃，第二水槽中的水体为静止水体，第二水槽的长度为3m；
3)自第二水槽移出的电缆进入热风冷却装置，所述热风冷却装置的风体温度为25℃，风速为18m/s，热风处理5s；
4)自热风冷却装置移出的电缆进入冷风冷却装置，所述冷风冷却装置的风体温度为10℃，风速为13m/s，冷风处理3s，收卷。
实施例3：
低压硅烷交联电缆冷却成型工艺，包括以下步骤：
1)使电缆进入第一水槽进行冷却，第一水槽的长度为5m；第一水槽分2段，第1段4m长水温为60±2℃，第2段4m长水温为50±2℃；第一水槽为保温循环冷却水槽；第一水槽内冷却水的流动方向与电缆的挤出方向相反，流动速度与挤出机的挤出速度一致；第1段和第2段均配置有温控器和自动加热装置；
2)自第一水槽移出的电缆进入第二水槽，所述第二水槽的冷却水水温35℃，第二水槽中的水体为静止水体，第二水槽的长度为3m；
3)自第二水槽移出的电缆进入热风冷却装置，所述热风冷却装置的风体温度为30℃，风速为18m/s，热风处理3s；
4)自热风冷却装置移出的电缆进入冷风冷却装置，所述冷风冷却装置的风体温度为15℃，风速为13m/s，冷风处理5s，收卷。
性能评价
取实施例1-3得到的低压硅烷交联电缆，进行绝缘热收缩试验，结果如下表所示：
表1电缆的热收缩率试验结果
热收缩率 合格率
实施例1 1.19 >99％
实施例2 1.07 >99％
实施例3 1.11 >99％
如上表所示，由实施例1-3得到的低压硅烷交联电缆，热收缩率在1.1％左右，合格率能达到99％以上，出品质量稳定。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (9)

1.低压硅烷交联电缆冷却成型工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)使电缆进入第一水槽进行冷却，所述第一水槽为保温循环冷却水槽，第一水槽的水温为50-70℃；
2)自第一水槽移出的电缆进入第二水槽，所述第二水槽的冷却水水温35-45℃，第二水槽中的水体为静止水体；
3)自第二水槽移出的电缆进入热风冷却装置，所述热风冷却装置的风体温度为25-35℃；
4)自热风冷却装置移出的电缆进入冷风冷却装置，所述冷风冷却装置的风体温度为10-20℃；
步骤1)中，第一水槽中的冷却水流向与电缆的挤出方向相反。
2.如权利要求1所述的低压硅烷交联电缆冷却成型工艺，其特征在于，步骤1)中，第一水槽中冷却水流速与电缆挤出速度相匹配。
3.如权利要求1所述的低压硅烷交联电缆冷却成型工艺，其特征在于，步骤1)中，第一水槽中电缆出料方向与冷却水流动方向平行相反。
4.如权利要求1所述的低压硅烷交联电缆冷却成型工艺，其特征在于，步骤1)中，第一水槽设置恒温加热装置。
5.如权利要求1所述的低压硅烷交联电缆冷却成型工艺，其特征在于，第一水槽设有相连通的多个冷却区。
6.如权利要求1所述的低压硅烷交联电缆冷却成型工艺，其特征在于，电缆在第一水槽中的停留时间为4-6s。
7.如权利要求6所述的低压硅烷交联电缆冷却成型工艺，其特征在于，电缆在第二水槽中的停留时间与第一水槽中的停留时间之比为1:0.7-1.2。
8.如权利要求1所述的低压硅烷交联电缆冷却成型工艺，其特征在于，热风冷却装置的风速为10-20m/s，热风处理时间为3-5s。
9.如权利要求1所述的低压硅烷交联电缆冷却成型工艺，其特征在于，冷风冷却装置的风速为10-15m/s，冷风处理时间为3-5s。
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