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礦用橡套電纜導(dǎo)體屏蔽層設(shè)計
導(dǎo)體屏蔽層在電纜中主要起到改善電場結(jié)構(gòu)的作用，防止因?qū)w表面尖端突起引起放電，降低局部放電量，保證電纜的使用壽命和可靠性。最近，在GB12972-91和MT818-1999標(biāo)準(zhǔn)中都有電壓等級3.6/6kV的礦用橡套電纜，并且都對該電壓等級的橡套電纜提出了導(dǎo)體屏蔽的要求，該屏蔽層必須采用擠包方式進(jìn)行。根據(jù)這一要求，6/10kV的礦用橡套電纜也須有導(dǎo)體屏蔽層才能保證電纜的安全運(yùn)行。
橡膠電纜的導(dǎo)體屏蔽層要采用半導(dǎo)電的橡膠材料加工。導(dǎo)體屏蔽層采用繞包方式和擠包方式進(jìn)行生產(chǎn)，擠包方式生產(chǎn)的屏蔽層比繞包方式生產(chǎn)的更加光滑沒有突起，便于均勻電場效果的提高。導(dǎo)體屏蔽層厚度的選取源于兩個方面的要求：一個是要保證擠包后的導(dǎo)體屏蔽層表面光滑，由于礦用橡套電纜一般采用細(xì)銅絲絞線的方式礦用電纜，因此就不可能進(jìn)行緊壓，導(dǎo)線的絞合表面存在著一定程度的絞線紋絡(luò)，這些凹凸不平對于低壓電纜的電氣性能沒有太大的影響，但是對于高壓電纜恰好造成了電場強(qiáng)度不均勻，只能依靠擠包或繞包導(dǎo)體屏蔽層來消除其影響，但是過于薄的導(dǎo)體屏蔽層厚度在工藝上是難以實現(xiàn)的；另外，從經(jīng)濟(jì)的角度來看，雖然導(dǎo)體屏蔽層的加厚在工藝上是比較容易實現(xiàn)的，但是電纜的絕緣厚度每增加1mm就會使得電纜的成纜外徑增加4.3mm，隨之必然帶來護(hù)層材料使用量劇增，也就帶來了電纜制造成本的大幅度提高。在GB12972-91和MT818-1999標(biāo)準(zhǔn)中都提出“半導(dǎo)電層的計算厚度控制在0.7mm左右，實際厚度不考核”。綜合上述兩方面因素，采用這兩個標(biāo)準(zhǔn)與一致的導(dǎo)體屏蔽層厚度是適宜的。參照這一要求，對6/10kV礦用橡套電纜也提出了導(dǎo)體屏蔽層計算厚度控制在0.7mm，實際生產(chǎn)厚度也按照0.7mm進(jìn)行控制，但是不作為一個硬性的質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行控制的技術(shù)要求。
在生活中聽到最多的電纜，有視頻線、音頻線，以及其他的連接電纜，大家可能對于橡套電纜很陌生，下面就讓控制電纜專家為大家講解一下橡套電纜的用途.
橡套電纜一般包括通用橡套軟電纜、電焊機(jī)電纜,潛水電機(jī)電纜,無線電裝置電纜和攝影光源電纜等品種.
橡套電纜廣泛使用于各種電器設(shè)備,例如日用電器,電動機(jī)械,電工裝置和器具的移動式電源線,同時可在室內(nèi)或戶外環(huán)境條件下使用.
根據(jù)電纜所受的機(jī)械外力,在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上分為輕型,中型和重型三類,在截面上也有適當(dāng)?shù)你暯?span>.
一般輕型橡套電纜使用于日用電器,小型電動設(shè)備,要求柔軟,輕巧,彎曲性能好;
中型橡套電纜除工業(yè)用外,廣泛用于農(nóng)業(yè)電氣化中,
重型電纜用于如港口機(jī)械,探照燈,家業(yè)大型水力排灌站等場合.這類產(chǎn)品具有良好的通用性,系列規(guī)格完整,性能良好和穩(wěn)定.
防水橡套電纜和潛水泵用電纜,主要用于潛水電機(jī)配套. 無線電裝置用電纜,目前主要生產(chǎn)兩種橡套電纜(一種屏蔽的,一種不屏蔽),基本能滿足要求.
橡套電纜連續(xù)硫化工藝參數(shù)的確定
1 引言
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，橡膠生產(chǎn)技術(shù)也越來越多顯現(xiàn)出高新技術(shù)的發(fā)展。橡膠高效快速硫化劑和促進(jìn)劑的發(fā)現(xiàn)，電線電纜快速硫化也成為現(xiàn)實。連續(xù)硫化是從擠橡和罐式硫化演變而來，連續(xù)硫化有很多優(yōu)點(diǎn)，生產(chǎn)效率高，電線電纜表觀比傳統(tǒng)工藝大大提高，銅導(dǎo)體不會氧化等。用傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的橡套電纜一般不能和高檔家用電器配套，其主要原因是電纜的外觀不好，銅絲氧化嚴(yán)重，不能和家用電器配套，一般用塑料軟電纜代替。隨著中國加入WTO，中國的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)也全部按國際IEC標(biāo)準(zhǔn)一致，許多家用電器的供電電源線規(guī)定必須使用橡套電纜，如空調(diào)器用的室內(nèi)外連接線就規(guī)定必須用245IEC57（YZW）橡套軟電纜。因此，提高橡套軟電纜的外觀質(zhì)量，是當(dāng)前急需解決的現(xiàn)實問題。連繼硫化是一種新的橡套電纜加工方法，本文通過對橡套電纜生產(chǎn)過程中的一些工藝參數(shù)討論，推道出一整套的硫續(xù)硫化工藝參數(shù)，不斷提高橡套電纜的產(chǎn)品質(zhì)量，供電纜行業(yè)的同行們參考。
2 規(guī)格的確定
一般連續(xù)硫化機(jī)組技術(shù)規(guī)范都規(guī)定模具尺寸范圍，即規(guī)定了模芯、模套最小孔徑，這是確定規(guī)格的依據(jù)之一。另外，還規(guī)定螺桿轉(zhuǎn)速范圍，擠橡時螺桿轉(zhuǎn)速低于規(guī)定轉(zhuǎn)速，橡膠塑性不均勻，流動性差，擠出量不夠穩(wěn)定，電纜加工困難，機(jī)頭內(nèi)壓力很大，容易頂壞機(jī)頭。若超過范圍，橡膠擠出量不足，只能降低出線速度來彌補(bǔ)，影響生產(chǎn)效率。
3 螺桿轉(zhuǎn)速和牽引速度的確定
螺桿轉(zhuǎn)速和牽引速度決定了生產(chǎn)效率和制品的外徑、外觀。確定螺桿轉(zhuǎn)速和牽引速度的基本原理是物料平衡原理，即螺桿擠出的橡膠量，正好被牽引出來的制品包覆所需要的橡膠量相等。
一般地說，確定螺桿和牽引速度時，先定出牽引速度，即硫化時間，它是決定制品各項機(jī)械物理性能的主要因素，本文將作詳細(xì)介紹。
連續(xù)硫化擠橡機(jī)螺桿都采用長徑比12：1以上的塑化螺桿，螺桿與筒體之間回料量小，螺桿轉(zhuǎn)速與擠出量基本成正比，即成線性關(guān)系。
例如，某擠橡機(jī)組技術(shù)規(guī)范中規(guī)定，螺桿轉(zhuǎn)速為10～50rpm/min,最大擠出量為120kg/h。根據(jù)這些數(shù)據(jù)可以制作螺桿轉(zhuǎn)速和擠出量關(guān)系圖（見圖1）。
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50 轉(zhuǎn)/分 |
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40 |
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30 |
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20 |
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10 |
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0 |
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0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0
公斤/分
圖 1
例如，某產(chǎn)品擠護(hù)套，理論計算護(hù)套用料量為78.7 kg/km,出線速度為20m/min,可以計算出每分鐘的用料量：
用料量=20×78.7÷1000=1.574 kg/min
根據(jù)物料平衡原理，橡膠擠出量也需要1.574 kg/min，查圖1可以得出，螺桿轉(zhuǎn)速為39轉(zhuǎn)/分左右，在設(shè)備規(guī)范規(guī)定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，符合設(shè)備技術(shù)規(guī)范。根據(jù)這一方法，可以確定出該設(shè)備生產(chǎn)各種規(guī)格的螺桿轉(zhuǎn)速和牽引速度。
4 機(jī)身機(jī)頭溫度的確定
機(jī)身進(jìn)料段溫度一般控制低一點(diǎn)，大約30-40度，溫度過高有回料現(xiàn)象，且橡膠易焦燒。機(jī)頭溫度要根據(jù)橡膠種類和膠料在機(jī)體內(nèi)停留時間來確定，一般在60-70度。中間各段溫度，從機(jī)頭溫度逐步遞減的方法確定，一般在40-50度。連續(xù)硫化進(jìn)料一般采用冷喂料，橡頁厚度控制在0.5-1.0mm之間。如果采用熱喂料，切成條狀，也是很好的。
5 蒸汽壓力和出線速度的確定
蒸汽壓力和出線速度是連硫操作的重要參數(shù)，其關(guān)系到產(chǎn)品機(jī)械物理性能﹑外觀質(zhì)量﹑生產(chǎn)效率等。
化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)指出，當(dāng)反應(yīng)濃度不變的情況下，溫度每升高10K，反應(yīng)速度大約增加2～3倍。阿侖尼烏斯總結(jié)了大量的實驗事實，指出反應(yīng)速度常數(shù)和 溫度的關(guān)系：
k=A·e-E/RT
式中： k""-反應(yīng)速度常數(shù)；
E""-反應(yīng)活化能；
R""-氣體常數(shù)；
T""-絕對溫度，K；
e""-自然對數(shù)的底（e=2.718）。
該公式在實際使用中有困難。實用的橡膠反應(yīng)速度與溫度之間的關(guān)系可用下式來計算：
V2=V1 2 0.1(t2-t1)
V1"""t1 時的反應(yīng)速度；
V2"""t2 時的反應(yīng)速度；
t1,t2"""- 溫度（℃）；
2""""溫度系數(shù)
這些理論都提出，橡膠硫化溫度每增加10℃，硫化速度增加一倍，即硫化時間縮短一倍。我們一般都有罐式硫化的生產(chǎn)和技術(shù)參數(shù)，對一個成熟橡膠配方應(yīng)該很了解其各種硫化參數(shù)。根據(jù)罐式硫化飽和蒸汽壓力下的溫度，推算出連硫化時飽和蒸汽壓力，再求出硫化時間和出線速度。
例如，某連續(xù)硫化機(jī)組，連續(xù)硫化管道長度為50米，生產(chǎn)電纜外護(hù)套，按照成熟的橡皮配方硫化工藝參數(shù)，4kg/cm2（151℃）下，硫化時間為15分種，如果在連續(xù)硫化機(jī)組上生產(chǎn)，護(hù)套出線速度為25米，連續(xù)硫化的蒸汽壓力為多少。
先計算連續(xù)硫化所需要的時間為：50/25=2分鐘。按照溫度每上升10度，硫化時間縮短一半的關(guān)系。計算出時間倍數(shù)是3倍。即溫度需要提升30度。也就是連續(xù)硫化的溫度為181度。
連續(xù)硫化的蒸汽壓力越高硫化速度就越快，生產(chǎn)效率也會大提高。實踐證明，并不是蒸汽壓力能無限地升高，來提高連續(xù)硫化的速度。
連硫蒸汽壓力（即硫化溫度）最高值如何確定。經(jīng)分析，制品在連硫管硫化時，制品外部經(jīng)受較高的蒸汽壓力，同時承受較高的硫化溫度，制品內(nèi)部的空氣少量的水份低沸點(diǎn)揮發(fā)份以及硫化時產(chǎn)生的氣體會膨脹，在硫化管中，內(nèi)外壓力相互抵消，一般不會發(fā)生膨脹。出終端密封進(jìn)入常壓下，制品內(nèi)部來不及迅速冷卻，仍然處在高溫膨脹狀態(tài)，內(nèi)部的氣體會迅速膨脹的，如果制品的徑向應(yīng)力經(jīng)受不住內(nèi)部壓力，就會起泡，嚴(yán)重的會開裂。若橡膠混煉不均勻，這種現(xiàn)象更為明顯。
假如制品出終端密封的一瞬間，把制品作為壓力容器來處理，本文總結(jié)出一套最高連硫蒸汽壓力公式：
δ=P· D內(nèi)/（2[σ] t- P）
式中 ： δ """制品控制的最薄點(diǎn)厚度，mm ；
P """最高硫化蒸汽壓力，MPa ；
D內(nèi)"""制品擠橡前的外徑，mm ；
[σ] t ""-硫化溫度下的制品徑向應(yīng)力，N/ mm 2 。
其中，硫化溫度下橡膠的徑向應(yīng)力 [σ] t ，比制品的軸向原始擴(kuò)張強(qiáng)度低。可用起泡時的應(yīng)力，來計算起泡時最高硫化蒸汽壓力，開裂時的應(yīng)力，來計算起泡時最高硫化蒸汽壓力，開裂時的應(yīng)力，來計算開裂時最高硫化蒸汽壓力。可考慮用制品的定伸抗張強(qiáng)度和高溫下橡膠熱變形，以及徑向抗張強(qiáng)度較小等綜合因素來確定 [σ] t 。根據(jù)硫化最高蒸汽壓力即硫化溫度，可以推算出硫化時間，即最大出線速度。同時，還要考慮纜芯空隙填充緊密程度。
例如，某重型橡套電纜，成纜外徑是38.5mm，護(hù)套平均厚度為5.0mm，最薄點(diǎn)厚度為4.15mm，護(hù)套材料為天然/丁苯橡膠的SE3橡皮混合物，其抗張強(qiáng)度取8.4N/mm2,徑向抗張強(qiáng)度一般為60%的軸向抗張強(qiáng)度，即徑向抗張強(qiáng)度為5.04 N/mm2，代入上式可以計算出最大連續(xù)硫化的蒸汽壓力為：
4.15=P× 38.5÷（2×5.04- P）
P=0.98 N/mm2
即該重型橡套電纜的最大蒸汽壓力為10kg/cm2
已知最大蒸汽壓力，可以用硫化速度公式推算出該產(chǎn)品的最大出線速度。
對較厚制品的出線速度還要考慮橡膠傳熱的速度，橡膠的熱傳導(dǎo)公式為：
Q = λ A [ （ t1 - t2 ）/ δ ]
式中： Q"""導(dǎo)熱熱流量， W ；
λ"""橡膠導(dǎo)熱率，W/（m · ℃ ）；
A"""單位傳熱面積，mm 2 ；
t1 , t2 """-外溫，內(nèi)溫，℃ ；
δ"""厚度，m 。
上式中，橡膠導(dǎo)熱率λ不變，單位傳熱面積A基本不變，橡膠制品內(nèi)外硫化需求的溫度計t1 , t2 不變。可以看出，導(dǎo)熱熱流量Q與厚度過δ 成反比。即厚度增加一倍，要達(dá)到同樣的硫化較果，出線速度要下降一倍。當(dāng)然這是理論上的說法，仍然要靠實踐驗證。
橡套電纜是由橡膠作絕緣和護(hù)套的電纜，因為橡膠柔軟性能優(yōu)異，通過合理的配方設(shè)計，耐磨性、阻燃性、耐油性、耐高溫以及特殊要求，如防蟻、防霉、防鼠、耐候等都可以制造。目前橡套電纜已廣泛用于各種電氣設(shè)備和機(jī)械設(shè)備外部的中低壓電源輸送和控制系統(tǒng)，例如日用電器，電動機(jī)械，電工裝置和器具等，尤其是礦山機(jī)械，各種河海船舶及海上石油平臺等水上建筑物，高原、沙漠、海洋等環(huán)境惡劣的風(fēng)電工程建設(shè)中。
橡套電纜的線芯/電纜橡膠絕緣及護(hù)套生產(chǎn)普遍采用連續(xù)硫化工藝，連續(xù)硫化是使剛擠制橡膠絕緣或護(hù)套的線芯或電纜通過連續(xù)壓力蒸汽管，在高溫蒸汽中進(jìn)行硫化，硫化管后端又通以大量高壓水進(jìn)行冷卻。客觀上因絞合導(dǎo)體間、成纜各線芯間、纜芯與護(hù)套間存在間隙，加上硫化蒸汽壓力高，極易造成電纜在硫化過程中，壓力蒸汽從端口浸入并縱向延伸，導(dǎo)致電纜進(jìn)水（其長度通常達(dá)100米左右），引起電纜銅導(dǎo)體氧化，更甚者將引起安全事故。目前電線電纜生產(chǎn)廠家皆采用截去此段電纜來保證產(chǎn)成品的質(zhì)量，由此導(dǎo)致電纜不必要的浪費(fèi)，特別是大規(guī)格電纜從人工、原材料、設(shè)備、能耗等方面造成更大的浪費(fèi)，降低了生產(chǎn)效率，造成了成本的不斷攀升和經(jīng)濟(jì)損失。
本發(fā)明是針對橡套電纜絕緣、護(hù)套擠出時出現(xiàn)連續(xù)硫化蒸汽進(jìn)入電纜內(nèi)部造成的質(zhì)量難題的重點(diǎn)攻關(guān)，其特征是將進(jìn)入擠包橡膠機(jī)頭前的導(dǎo)體壓緊直壓實，使此壓緊部分接近于實心體，而后通過擠包橡膠機(jī)頭及連續(xù)硫化。從而消除進(jìn)水汽空隙，增大水汽進(jìn)入阻力，起到阻水汽進(jìn)入作用。特別是對于多芯橡套電纜，壓緊前先施加溶解參數(shù)相當(dāng)或相近于擠出膠料的橡膠膠漿或粘結(jié)劑，這樣阻水汽密封性更好。經(jīng)實際應(yīng)用試驗，檢測電纜端部基本無水汽。
這項新發(fā)明新技術(shù)操作簡單、迅速、快捷， 而且可靠穩(wěn)定性好，可以確保任意規(guī)格軟絞合導(dǎo)體及多芯軟電纜的擠包橡膠連續(xù)硫化阻水，從根本上解決了橡套電纜絕緣、護(hù)套擠出時連續(xù)硫化進(jìn)水現(xiàn)象的發(fā)生，確保生產(chǎn)出性能可靠、品質(zhì)領(lǐng)先的遠(yuǎn)東產(chǎn)品，大大提高了生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益，為公司增強(qiáng)自主創(chuàng)新能力、搶占技術(shù)的制高點(diǎn)提供強(qiáng)勁的動力
橡套電纜的成本價格計算：
平方X1.83=銅的重量X當(dāng)時的銅價+橡膠的價格(重量X0.4元/斤)=成本價格+10%的加工費(fèi)
電纜的價格=制造材料成本+固定費(fèi)用+稅收+業(yè)務(wù)費(fèi)+利潤
制造材料成本=材料成本*(1+材料消耗)(材料成本即為理論計算出來的值)
固定費(fèi)用根據(jù)各個公司的情況有所不同，一般包括生產(chǎn)工資、管理工資、水電費(fèi)、修理費(fèi)、折舊費(fèi)、房租費(fèi)、運(yùn)輸費(fèi)用
