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懸鏈?zhǔn)浇宦?lián)管

交聯(lián)管是交聯(lián)生產(chǎn)線的主要組成部分，最早的交聯(lián)工藝是：將交聯(lián)聚乙烯，交聯(lián)劑（DCP）及抗氧劑，經(jīng)過擠塑機(jī)包后，直接進(jìn)入交聯(lián)管進(jìn)行蒸氣交聯(lián)，并在加壓的冷卻循環(huán)水中冷卻。這種工藝方法雖然簡單，但對聚乙烯絕緣的交聯(lián)有不少缺點(diǎn)。首先是溫度與壓力有密切關(guān)系，受壓力限制，交聯(lián)溫度不易提高，在16～20kg/cm²壓力下，溫度只有200～220℃，生產(chǎn)效率低。其次，在高溫高壓下，蒸氣會滲入絕緣，冷卻后在絕緣中形成大量微孔或氣泡。在70年代初，為了生產(chǎn)高壓交聯(lián)電纜，于是RCP紅外線加熱工藝問世（RCP Heat radiation curing process）。RCP是采用管壁輻射加溫，用氮?dú)饧訅鹤鞅Ｗo(hù)氣體，可在氮?dú)饣蜓�環(huán)水中冷卻。干法交聯(lián)可防止在絕緣中產(chǎn)生大量微孔。用此方法，絕緣中可能產(chǎn)生的微孔數(shù)僅為用蒸氣交聯(lián)的百分之一，而微孔大小則由蒸氣交聯(lián)的10～20降至干式交聯(lián)的1～5.這種工藝方式目前已被廣泛采用。下面介紹干式交聯(lián)工藝生產(chǎn)線。

一 懸鏈形式的選擇

懸鏈形式有兩種：全懸鏈形式和半鏈?zhǔn)叫问�。如果采用全干式工藝，即在氣體中交聯(lián)和氣體中冷卻，則應(yīng)選擇全懸鏈線形式，因?yàn)樵谌�干式工藝下電纜絕緣線芯進(jìn)入管子的冷卻階段時，絕緣尚未固化到一定程度，不宜與管壁接觸，故以采用全懸鏈線形式為宜。如果為了提高生產(chǎn)效率，制造35kV及以下電纜時采用半干式工藝，即在水中冷卻，則可采用半懸鏈線形式。即管子的加熱段和過渡段采用懸鏈線形式，而冷卻段則采用直線形式，并允許絕緣線芯進(jìn)入水冷卻段后與管壁接觸。半懸鏈?zhǔn)街本�部分可以采取上傾和下傾兩種方式。上傾直線冷卻段的好處是可以降低廠房高度。

二 懸鏈線的基本參數(shù)

懸鏈線的基本參數(shù)有：懸鏈線常數(shù)；懸鏈線在機(jī)頭處下傾角；A處的懸垂角；機(jī)頭處的懸鏈線高度；懸鏈線長度。見圖1，懸鏈線高度和水平距離是兩個重要數(shù)據(jù)，前者決定廠房的高度，后者計(jì)算懸鏈線的長度的依據(jù)。

  1 懸鏈線常數(shù)；它是決定懸鏈線形狀的參數(shù)，值大，曲線比較平；值小，曲線比較彎曲。值用下式計(jì)算：

式中—作用于電纜的水平張力，最大不得超過下牽引的最大牽引力。

    —電纜的單位長度重量。

實(shí)際情況中廠房的高度往往是選擇值的主要因素，值越小，要求廠房就越高，越大，則電纜受到的拉力也就越大。

2 曲線懸垂角：

的正切值為A點(diǎn)曲線的斜率，故由下式可得其計(jì)算公式：

式中——機(jī)頭A點(diǎn)的X軸坐標(biāo)。

主要與絕緣厚度（或電壓級）有關(guān)，電纜絕緣層厚，交聯(lián)絕緣熔融物自重產(chǎn)生的下垂變形嚴(yán)重，要求有較大的懸垂角。一般設(shè)計(jì)要求：電纜電壓等級35kV，＞15°；110kV，＞20°；220kV，＞25°。此外，值還與交聯(lián)溫度，速度有關(guān)。

3 A點(diǎn)曲線高度：相對懸鏈線最低點(diǎn)的高度為

A點(diǎn)的高度應(yīng)滿足懸垂角的要求，因此應(yīng)當(dāng)先由計(jì)算值，再預(yù)計(jì)值，

4 懸垂線長度：對于全懸垂形式，曲線AB間的長度記為。

對于半懸鏈形式，AC之間的曲線長由下式計(jì)算

三 加熱段的設(shè)計(jì)

    加熱管一般分為六個加熱區(qū)，可以根據(jù)工藝要求進(jìn)行分別控制。對于加熱管的總的要求是升溫要快，一般希望15分鐘內(nèi)管壁能從事溫升到400℃，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，每米管長有20kW已夠了，低溫區(qū)一般在10kW也就夠了。

加熱方式有鋼管直接加熱和間接加熱兩種。直接加熱利用鋼管作為大變壓器短接管子，即管壁本身是一個加熱電阻，加熱電流通過鋼管，最大電流密度為1.5, 按鋼管的不同直徑和截面可通過近4000～6000A的電流，鋼管就是變壓器的次級回路最大的次級電壓為10kV，故變壓器的額定功率為40～60kW。一般要求管壁不宜太厚，對壁厚3mm，采用50kVA變壓器，電壓5～7V，電流3000～7000A,管子高溫下壓力6～12。如果要提高工作壓力，需增厚管壁，而電阻減小，變壓器容量要增加。

間接式加熱是采用各式加熱器加熱。這種加熱器用于交聯(lián)管，16加熱器溫度最高600℃，鋼管最高溫加熱至450℃。每個加熱器本身有風(fēng)機(jī)，停機(jī)時，可啟動風(fēng)機(jī)，冷空氣從加熱棒間隙吹過，10分鐘內(nèi)鋼管子降到100℃.加熱棒也可由加熱電纜（MI電纜）代替。加熱電纜最高工作溫度700℃，200.

每一加熱區(qū)要有二個熱電偶，一個應(yīng)靠近加熱電纜，另一個要盡可能遠(yuǎn)離加熱電纜以測量鋼管溫度。

四 氣體交聯(lián)—?dú)怏w冷卻系統(tǒng)

在全干生產(chǎn)工藝中，氮?dú)饧扔糜诩訜釁^(qū)做交聯(lián)保護(hù)媒體，又用于冷卻區(qū)為冷卻媒質(zhì)�，F(xiàn)將其中要點(diǎn)分述如下。同時參看圖2.

1 經(jīng)流量計(jì)，調(diào)節(jié)閥門MV—1和MV—2到熱交換器而進(jìn)入系統(tǒng)。當(dāng)壓力給定后，要求穩(wěn)定不變，因此要用一套調(diào)節(jié)系統(tǒng)。主要辦法是利用壓力調(diào)節(jié)PR—1從管路上的壓力變送器PT取得壓力變化的信號，以調(diào)節(jié)和控制MV—1閥門開閉大小。當(dāng)壓力系統(tǒng)中的壓力降低時，則令MV—1閥門開大一些，從而提高系統(tǒng)中的壓力，反之亦然。

2 當(dāng)系統(tǒng)突然發(fā)生大量漏氣，如下密封漏氣等應(yīng)考慮一個快速充氣裝置，以補(bǔ)充調(diào)壓系統(tǒng)的供氣不足。這個快充裝置由電磁閥門MV—2和壓力開關(guān)PS—1組成。當(dāng)壓力突然降低，壓力，調(diào)節(jié)系統(tǒng)PR—1來不及維持壓力，在壓力低于一定壓力以下時，PS—1動作，接通MV—2由于PS—1復(fù)原而關(guān)閉。

3 正常開車時，MV—I關(guān)閉，MV—II，MV—III打開。在高壓風(fēng)機(jī)驅(qū)動下，經(jīng)

MV—II入冷卻段，上升中點(diǎn)控制器的出口，再經(jīng)電動閥門MV—II和熱交換器回到風(fēng)機(jī)。氣流以每秒10米速度在此回路中循環(huán)。

4 一小部分經(jīng)懸垂控制上流于加熱段，使絕緣線芯在高壓氮?dú)獗Ｗo(hù)下，進(jìn)行交聯(lián)，但在交聯(lián)過程中，產(chǎn)生的低分子物，應(yīng)及時排出管外。故在上密封上連接一零點(diǎn)電磁閥

MV—3，，它受時間繼電器控制，定時開放，排出氮?dú)獠�帶出副產(chǎn)品。每次開放的時間以每小時排放1為準(zhǔn)。

5 為在停車時，不使電纜過熱而減少廢品，可關(guān)閉MV—II，打開MV—I，使經(jīng)

MV—I和熱交換器進(jìn)行循環(huán)，以冷卻電纜加熱段。

    6 為了停車時使用系統(tǒng)排氣，應(yīng)設(shè)一手動放氣閥門VN—2.在循環(huán)系統(tǒng)外接管路，直徑要足夠大，以保證流速，提高電纜冷卻效果。另外，管子雖處于冷卻狀態(tài)，但承受16個大氣壓，故選用186×4.5鋼管。

7 為了系統(tǒng)安全起見，在系統(tǒng)適當(dāng)?shù)胤皆O(shè)一兩個安全閥VN—1等，在熱交換器前后，風(fēng)機(jī)前后應(yīng)設(shè)有溫度，流量，流速測量裝置，以利控制工藝過程。水溫水壓等也應(yīng)進(jìn)行測量和控制。

五 氣體交聯(lián)—水冷卻系統(tǒng)

由于導(dǎo)熱性差，其冷卻效果不高。故氣—?dú)飧煞ń宦?lián)系統(tǒng)的缺點(diǎn)主要是生產(chǎn)效率低。考慮生產(chǎn)35kV 及以下電纜時，（在此統(tǒng)一系統(tǒng)上），采用氣體交聯(lián)—水冷卻方法。工藝布置見圖3.系統(tǒng)由三部分組成，一是加熱段，二是水冷段，三是加熱段與冷卻段之間的隔離預(yù)冷段。

1 隔離預(yù)冷段的方法是使經(jīng)MV—4進(jìn)入系統(tǒng)。從隔離段上端進(jìn)入，在下端接近水面處排出，并將水面生成的蒸氣帶出，不讓它進(jìn)入交聯(lián)區(qū)域，一般每小時排放3即可得出滿意結(jié)果。

2 經(jīng)過隔離段后，交聯(lián)絕緣線芯冷卻到100℃以下，并保持水面溫度80℃以下。隔離預(yù)熱段長度不應(yīng)不短于10。

3 壓力調(diào)節(jié)器PR—3從壓力差計(jì)PD取得偏離給定壓差信號，以調(diào)節(jié)電動閥門MV—6開閉大小，從而控制進(jìn)入冷卻段的水量，使水位的以補(bǔ)償。

六 重點(diǎn)控制

絕緣線芯的交聯(lián)主要在懸鏈?zhǔn)郊訜峁軆?nèi)進(jìn)行。絕緣線芯從擠出以后就應(yīng)嚴(yán)格沿交聯(lián)管的懸鏈軌道前進(jìn)，偏離軌道就會與管壁相碰。如果在加熱段擦管，會燒傷絕緣，在冷卻段擦管，也會擦傷外半導(dǎo)電層。在CCV中保持電纜線與懸垂線位置的一致十分重要，這就需要懸垂控制。

懸垂線控制方法很多，用得較廣的是在CCV管加熱段中部，選擇一個懸垂變化靈敏地方來控制線芯位置，使其經(jīng)常處在管子中心上�？刂苾x器有兩類：一是接觸式，二是非接觸式。接觸式原理為一槽輪壓在電纜上，電纜位置上下變動使槽輪在0為中心帶動軸轉(zhuǎn)動。軸與懸垂控制器的軸相連，產(chǎn)生一個感應(yīng)電壓輸出。即電纜線芯位于管子中心的時候，輸出電壓為0.當(dāng)電纜電壓遠(yuǎn)離中心時，輸出電壓就較大。接觸式控制現(xiàn)已基本淘汰了。

非接觸式垂絲控制圖的工作原理如圖3.非接觸式懸垂控制器由兩個感應(yīng)線圈及電阻等元件構(gòu)成所組成，當(dāng)交聯(lián)電纜芯位于交聯(lián)管中心位置時，橋路平衡，輸出時零；當(dāng)電纜偏離中心位置時，有一輸出值。偏離越大，輸出電壓愈高。

七 CCV生產(chǎn)線的同步控制

上下牽引必須維持電纜速度相等，否則絕緣線芯將被拉斷，或擦管。擠塑機(jī)出膠量又必須與線速度保持同步，否則電纜外徑將很不均勻。擠塑機(jī)電機(jī)，上下牽引電機(jī)需保持同步，還要有懸垂控制器反饋，這就整個CCV生產(chǎn)線聯(lián)同步系統(tǒng)。其工作原理如圖3.上下牽引和150擠出機(jī)都是由他激直流電動機(jī)拖動，并帶有電壓調(diào)節(jié)器的可控硅整流裝置。

上下牽引同步后，再將懸垂控制器投入工作。懸垂控制器輸出的交流信號經(jīng)相敏檢波成直流信號，再經(jīng)PLD調(diào)節(jié)器進(jìn)行比例微分，積分運(yùn)算后輸入到下牽引的電壓調(diào)節(jié)器II，以加快或減慢下牽引轉(zhuǎn)速，使絕緣線芯保持在硫化管中心。這時線速度恒定。

線速度是由牽引直流電機(jī)轉(zhuǎn)速決定的，但網(wǎng)絡(luò)電源電壓，頻率的波動，電機(jī)負(fù)荷的變動以及電纜線芯在硫化管中所受的張力及阻力的變化，都會影響牽引機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)的變化。所以必須控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。使其給定后保持恒定。