1、交聯(lián)工藝學,第三章 過氧化物交聯(lián)設(shè)備與工藝,過氧化物交聯(lián)機理,化學反映 把低密度聚乙烯、過氧化物交聯(lián)劑和抗氧劑等混合并加熱，過氧化物分解為活性很高的游離基，游離基奪取聚乙烯分子中的氫原子，使聚乙烯主鏈的某些碳原子變?yōu)榛钚杂坞x基并相互結(jié)合，產(chǎn)生C-C交聯(lián)鍵，形成網(wǎng)狀的大分子結(jié)構(gòu)。 整個交聯(lián)過程必須在高溫高壓下進行，以增加反應速度，壓縮絕緣中的氣隙尺寸。 交聯(lián)工藝要素：材料的活性、交聯(lián)溫度、壓力和時間。,過氧化物交聯(lián)機理,絕緣工藝基本要求： （1）絕緣無微孔，水含量低 采用全干式交聯(lián)和冷卻系統(tǒng)。高壓超高壓電纜采用氣冷，中壓電纜可采用閉路循環(huán)系統(tǒng)進行水冷。 （2）層間界面光滑 避免絕緣加速老化和水樹

2、現(xiàn)象的產(chǎn)生。 （3）較好的同心度 導體與護層橫截面應同軸對稱。當然只是相對而言，沒有絕對的對稱。,過氧化物交聯(lián)機理,絕緣工藝基本要求： （3）較好的同心度 電纜不圓的原因： 擠出后絕緣料由于重力作用下垂； 材料在機頭內(nèi)流動分布不均勻； 加熱和冷卻段從管子到電纜表面有熱傳導； 立塔中溫度未冷卻時就經(jīng)過轉(zhuǎn)向?qū)л啞?保持同心度的措施： 在擠出過程中要充分混合，分料器路要對稱，機頭溫度分布要均勻。 高加熱區(qū)溫度分布均勻，電纜盡量置于管子的中心位置，電纜在交聯(lián)管中進行適當?shù)男D(zhuǎn)，保證熱傳導均勻。 通過電纜冷卻狀態(tài)的計算，保證經(jīng)過導輪的電纜溫度足夠低，避免在轉(zhuǎn)向?qū)л喩显斐勺冃巍?過氧化物交聯(lián)機理,絕緣工藝

3、基本要求： （4）雜質(zhì)控制 高壓電纜雜質(zhì)控制相當嚴格：,超凈絕緣料,全封閉式材料 處理系統(tǒng)凈化室,超凈料自動 下料裝置,高效過濾網(wǎng),機頭雜質(zhì)掃描 檢測裝置,記錄雜質(zhì)的大小、 個數(shù)、位置、距離,過氧化物交聯(lián)機理,絕緣工藝基本要求： （5）減少絕緣內(nèi)的機械應力 采用在線松弛裝置，把冷卻后的電纜再加熱，消除熱應力。 適當降低交聯(lián)溫度，加長預冷管長度，減慢冷卻速度，使絕緣向?qū)w中心收縮，消除絕緣與導體間的應力。 （6）除去絕緣中的氣體 35kV及以下的絕緣電纜，線芯交聯(lián)完成后，只需在常溫下放置一段時間即可。110kV、220kV及以上電纜，應把線芯送進烘房進行除氣。,交聯(lián)設(shè)備與輔助設(shè)備概述,交聯(lián)生產(chǎn)線

4、的布置方式 目前主要有懸鏈式和立塔式。 懸鏈式（CCV）：擠塑機在較高平臺上，交聯(lián)管呈懸鏈線狀，裝有懸垂控制器，避免電纜擦管，最高能生產(chǎn)220kV電纜。,交聯(lián)設(shè)備與輔助設(shè)備概述,立塔式（VCV）：擠塑機在立塔頂部， 牽引和收線裝置在地面，交聯(lián)管垂直于地 面，電纜不會因重力發(fā)生擦管、絕緣下垂 變形、偏心等，是生產(chǎn)高壓超高壓電纜的 理想方式，但基建投資相當高。 見右圖。,交聯(lián)設(shè)備與輔助設(shè)備概述,交聯(lián)機組基本組成 （1）擠塑機和機頭（擠塑成型、三層共擠） （2）交聯(lián)管（加熱、冷卻） （3）儲線器（便于換盤和導體連接） （4）上下牽引裝置及懸鏈傳感器 （5）導體預熱裝置（預熱可縮短交聯(lián)時間） （6）上

5、封閉器、下封閉器 （7）扭絞器（使導體絞合更緊、旋轉(zhuǎn)消除偏芯） （8）氮氣系統(tǒng) （9）工藝控制軟件（監(jiān)控、報警） （10）材料處理和傳送系統(tǒng) （11）電氣系統(tǒng)及控制系統(tǒng) （12）電纜外徑和偏芯測量儀 （13）絕緣料雜質(zhì)掃描監(jiān)測系統(tǒng) （14）在線應力消除裝置,擠塑機和機頭,擠塑機工作原理：利用特定形狀的螺桿在加熱的機筒中旋轉(zhuǎn)，將由料斗送來的塑料向前擠壓，使塑料均勻地塑化，通過機頭和不同形狀的模具，把塑料擠制成各種形狀的制品。 擠塑機基本結(jié)構(gòu)：擠壓系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)和加熱冷卻系統(tǒng)。 （1）擠壓系統(tǒng)： 螺桿：由高強度、耐熱、耐腐蝕的合金鋼制成，作用是把塑料向前推進，產(chǎn)生壓力并攪拌，旋轉(zhuǎn)時使塑料產(chǎn)生摩擦熱

6、，使塑料熔化，并將融體送入機頭擠出。 機頭：是成型部件，主要由過濾裝置（多孔板和篩網(wǎng)）、連接管、分流器、模芯座、模具等組成。,擠塑機和機頭,（2）傳動系統(tǒng)： 三個必要環(huán)節(jié)：原動力、變速器、減速器。 類型：交流整流電動機、直流電動機。 作用：控制螺桿勻速、變速，從而控制絕緣厚度。 （3）加熱冷卻系統(tǒng) 加熱：螺桿轉(zhuǎn)速恒定時，機身溫度是影響出膠量的主要因素。擠塑機大多采用電阻器加熱，具有外形尺寸小、質(zhì)量輕，裝置方便、傳熱效果好等優(yōu)點，但溫度波動較大。 冷卻：緩解溫度過高。分為機筒冷卻、機頭冷卻、螺桿冷卻和料斗冷卻。冷卻方法有水冷和風冷兩種。,擠塑機和機頭,擠塑機螺桿參數(shù) 擠塑機的重要參數(shù)有直徑、長徑

7、比、壓縮比、螺距、螺槽寬度、螺旋角等。 （1）直徑D：擠塑機的大小規(guī)格通常用螺桿直徑來表示，如65、90、150等。直徑越大，出膠量越大。擠出量近似和螺桿直徑平方成正比。三層共擠的螺桿大小一般為：內(nèi)屏65，絕緣150，外屏90。 （2）長徑比L/D，長徑比大，有利于塑化充分，擠出料密實，但也不能太大，否則將產(chǎn)生過分塑化，引起先期交聯(lián)。長徑比一般在2025之間較適宜。,擠塑機和機頭,機頭 由過濾網(wǎng)、分流器、模具等組成。 （1）過濾網(wǎng) 作用：將塑料的螺旋運動變?yōu)橹本€運動；增加料流阻力，使制品更加密實；濾出料流中的雜質(zhì)，防止未塑化的塑料進入機頭。 分流板：采用不銹鋼，上面的孔眼分布為中間疏，邊緣密，

8、以使塑料經(jīng)過分流板后流速相等。分流板到螺桿頭部距離應適當。 過濾網(wǎng)的細度為20120目，層數(shù)為15層，根據(jù)原料性能和機頭類型選擇。 （2）分流器：將料流分成若干股，又重新匯合，然后進入模芯模套擠出成型。分流器應盡量避免死角。,擠塑機和機頭,機頭 （3）模具及其選擇 為使物料從分流器流向模芯和模套，要盡量保持模芯模套之間形成的空間逐漸縮小，并使流速加快且無障礙，形成流線型流動狀態(tài)。,擠塑機和機頭,（3）模具及其選擇 模具角度的選擇： 角是模套內(nèi)壁與中心軸的夾角，角是模芯外壁與中心軸的夾角，。 角一般為2030， 角一般為3045。 承線長度（定徑長度）的選擇 定徑比=定徑長度/模套孔徑。定徑比大

9、，則阻力大，擠出料表面光滑且緊密，基礎(chǔ)直徑穩(wěn)定；但太長又會影響擠出量，嚴重時會引起脫節(jié)，故一般取0.51.0。,擠塑機和機頭,（3）模具及其選擇 模芯模套孔徑的選擇 為避免對導體表面劃傷或拉斷，一般模芯孔徑應比導體外徑大0.30.7mm，對于超大截面的導體，也可適當放大一些。模套孔徑要大于標稱擠出外徑，實際的模套直徑可以按擠包層的厚度進行選擇。,懸鏈式交聯(lián)管,懸鏈形式 分為全懸鏈式和半懸鏈式。 全懸鏈式：電纜始終不與管壁接觸。全干式交聯(lián)工藝在氣體中交聯(lián)和冷卻，線芯進入冷卻段時，絕緣尚未固化到一定程度，不宜與管壁接觸，故采用全懸鏈式。 半懸鏈式：加熱段和過渡段，電纜不與管壁接觸；冷卻段采用直線形

10、式，允許電纜與管壁接觸。半干式交聯(lián)工藝采用水冷卻，故可采用半懸鏈式。 加熱段 加熱段一般分為六個加熱區(qū)，可以根據(jù)工藝要求分別進行控制。對于加熱管總的要求是升溫要快，一般希望在15分鐘內(nèi)管壁能從室溫升高到400。加熱方式靠鋼管直接加熱或間接加熱。,懸鏈式交聯(lián)管,氣體交聯(lián)-氣體冷卻系統(tǒng) 氮氣既用于加熱區(qū)做保護媒質(zhì)，又用于冷卻區(qū)作為冷卻媒質(zhì)。氣體冷卻效果不太好，生產(chǎn)效率低。 氣體交聯(lián)-水冷卻系統(tǒng) 包括加熱段、隔離預冷段和水冷卻段。經(jīng)過預冷段之后，線芯冷卻到100以下。 電纜中心控制 在懸鏈式交聯(lián)生產(chǎn)線中，為避免電纜擦管，須進行中點控制，目前主要采用由感應線圈及電阻組成的非接觸式懸垂控制器。當絕緣線芯

11、位于交聯(lián)管中心位置時，橋路平衡，輸出值為0；偏離越大，輸出值越大。,懸鏈式交聯(lián)管,CCV生產(chǎn)線的同步控制 CCV生產(chǎn)線開機要點：同步控制。 （1）上下牽引速度相同； （2）擠塑機出膠量與線速度搭配得當； （3）擠塑機電機、上下牽引電機需保持同步。 （4）注意懸垂控制器的反饋信息。,擠出工藝,影響擠出的設(shè)備因素 （1）螺桿轉(zhuǎn)速。在一定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，出膠量與螺桿轉(zhuǎn)速成正比關(guān)系。提高轉(zhuǎn)速可提高生產(chǎn)效率。 （2）螺桿尺寸 螺桿直徑：出膠量與螺桿直徑的平方成正比關(guān)系，增大直徑可增加出膠量。 螺槽深度：固體輸送段、均化段對出膠量的影響不同，所以應通過計算得出螺槽深度的最佳值。 螺桿長徑比：長徑比增加，均化段

12、長度增加，使倒流和漏流減少，能提高生產(chǎn)能力。 螺紋升角：均化段最大流動率的螺紋升角為30。 螺桿與機筒的間隙：間隙增大，出膠量會明顯減少，設(shè)備長期使用磨損會使間隙增大，所以應修復或更換螺桿。 機頭反壓力：反壓力會使生產(chǎn)能力降低，但反壓力的存在有利于塑料的塑化，提高制品質(zhì)量。,擠出工藝,影響擠出的人為因素 （1）溫度控制 塑料擠出過程中，物態(tài)的轉(zhuǎn)變以及物料流速都取決于溫度，因此溫度是塑料擠出工藝中最重要的工藝參數(shù)。 溫度決定原則：擠出物的最終溫度應大于物料的熔化溫度；上限溫度不高于塑料的最高穩(wěn)定溫度；擠出溫度應低于交聯(lián)劑的分解溫度。 （2）螺桿轉(zhuǎn)速控制 提高螺桿轉(zhuǎn)速有利于提高生產(chǎn)率，但當超范圍提

13、速時，必須相應地提高溫度或控制機頭壓力，才能保證擠出效果。,擠出工藝,模具及調(diào)整 （1）擠出線徑并不等于模套孔徑（冷卻收縮、消壓膨脹）。 （2）模具尺寸： 模芯孔徑=芯線孔徑+放大值 模套孔徑=模芯孔徑+2*絕緣厚度+放大值 （3）模芯模套配合形式：擠壓式、擠管式、半擠管式。,擠出工藝,模具及調(diào)整 （3）模芯模套配合形式 擠壓式適用于擠包絕緣，優(yōu)點是擠包層緊密結(jié)實、表面平整；缺點是擠出線芯彎曲性能不好，對配模準確性要求高。 擠管式適用于擠包護套，優(yōu)點是擠包層厚度均勻，線芯彎曲性能好，能節(jié)省材料，配模簡便，能擠包扇形等絕緣層。缺點是擠包層不緊密，制品表面有芯線痕跡。 半擠管式與擠管式大體相同，只是模套承線稍短，模角略小，適用于要求包緊力大的護套。 交聯(lián)機組操作步驟見我公司的635kV三層共擠干法交聯(lián)機組工藝操作規(guī)程。,質(zhì)量缺陷及排除,塑化不好 （1）所有塑料塑化不好適當提高機身溫度。 （2）局部塑化不好檢查機身、機頸和機頭，確定原因部位，適當提高溫度。 焦粒清理濾網(wǎng)和機頭、調(diào)整溫度。 表面“桔皮”降低交聯(lián)管溫度、調(diào)整線速度。 波浪紋 （1）適當放大模芯尺寸； （2）下密封不宜太緊，密封口應有少量的水流出； （3）嚴格控制水位，水位波