SZ绞在电力电缆制造中的应用.pdf

2004年第1期 No. 1 2004 电 线 电 缆 ElectricW ire SZ型绞合;成缆2护套生产线;屏蔽绞合2护套生产线;应用 中图分类号: TM 247; TM 205. 2文献标识码 :A 文章编号: 167226901(2004)0120024204 The application of SZ stranding in the production of power cables ZHU Bao2zong (Shenyang CableWorks, Shenyang 11025, L iaoning Province, China) Abstract: SZ stranding is now w idely used at home and abroad in the production of power cables .This kind of stranding featuresmany advantages, including increasing production length and productivity, saving great2 ly energy and materials and avoiding use of huge stranding cage.Therefore SZ stranding shall be used and popularized in the sector of Chinese power cable manufacturing. Key words: power cable; SZ stranding; cabling and sheathing line; shield stranding and sheathing line; ap2 plication 收稿日期: 2003208222 作者简介:朱宝宗(19312 ), 男,山东青岛人,高级工程 师,原沈阳电缆厂(南区)总工程师. 作者地址:辽宁沈阳市和平区砂石街14923, 5栋1楼1 号[110005]. 1 引 言 SZ绞大约在上世纪60年代已有报导,首先是 在话缆制造工艺流水线上被人们所采纳, 80年代已 有100多条串联SZ对绞和单元绞生产线在成功地 运行,与传统的绞合方法相比, SZ绞大大提高了生 产效率,降低了生产成本,生产出的电话电缆符合所 有的适用标准,以及REA标准CFR7第1755条 (ICEA 52842608- 1988)更严格的串音要求[1]。 SZ绞不但在话缆工艺中加以采用,在目前光缆 生产中,不论是层绞、 中心束管、 骨架式和U形槽 式,全部采用了SZ绞,在国内外光缆和话缆的设备 制造厂已可成套的供应这种设备,从制造到应用都 很成熟。 在国内的电力电缆和电气装备电缆却不见SZ 绞的产品面世。SZ绞不但可以提高生产率,设备简 单,转动部分很小、 很轻,设备安装都可不做基础,既 可节省巨大的转动绞笼和多段式绞笼,又可降低了 巨大的能耗和投资,对电缆制造厂来说,经济效益是 明显的。 在国内对电力电缆和电气装备电缆来说,老标 准对绞线和成缆都有绞向的规定,如绞线规定外层 绞向为左向,其它各层方向相反;对成缆则规定外层 绞向为右向,其它各层方向相反,而现在的产品标准 都等效地采用IEC标准了,对绞线和成缆都没有绞 向的规定,因此,采用SZ绞是不违反标准的。 对于电力电缆、 控制电缆、 信号电缆等固定敷设 的电缆,和一些不承受拉力而要求柔软的电气装备 电缆而言,采用SZ绞更为合适,而这些电缆在国外 先进国家电缆制造厂早已采用SZ绞了,典型的应 用是大长度的海底电力电缆,用于绝缘线芯的外屏 蔽层的制造。 它大大地减少了电缆接头数量,减少了 潜在的故障,增加了电缆的长度,而且SZ绞电缆在 敷设和施工方面也不存在问题[2]。 2 SZ绞的原理 对绞制的绞向而言,目前有两种,一是左向,形 似 “S” 又称S向;二是右向,形似 “Z” 又称Z向,故SZ 绞也可称为左右向绞。SZ绞的形成如图1所示。 图1 SZ绞合原理图 图1中 ,A 、B两点不动 , C 点如顺时针旋转,则 在AC间形成S向;在CB间形成Z向。当电缆按一 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 定的速度向前运动,如果在B点加一绕包装置将Z 向固定,电缆向前走一定距离后,使C再按逆时针 旋转,这时在CB间就形成了S向,而在AC间就应 形成Z向,由于AC间原为S向破劲为0,这样由于 C点的往复旋转在电缆上形成了SZ绞合(在CB位 置间)。C点转动角一般小于360(约为270 ), 转动 速度约为600 r?m in。 电力电缆用的SZ绞制设备基本上有三种型 式,如表1所列。 表1 电力电缆用SZ绞制设备的型式与参数 项目管式储线机双扭绞机夹紧式成缆机 导线截面?mm2< 2. 51. 5～1625～300 节距?mm50～3003001450～2000 转速? (r?m in) < 500 大扭绞头500 小扭绞头1000 < 180 最大线速? (m?m in) 80 大扭绞头150 小扭绞头300 75 用途 信号、 控制电 缆外护层或 中性线、 光缆 通信、 电力和 控制电缆 中、 大截面 电力电缆 除表中所列型式之外,尚有螺旋式、 摇摆式、 双 呼吸式和往复移动绞合模式等,但基本原理都是一 样的,所不同的是储线长度不一样,如管式储线机, 为了加长储线长度可以作成几节串联。 3 电力电缆成缆用的SZ绞 电力电缆用SZ绞大部分是双扭绞式和夹紧 式。 笔者在德国西门子曾见过此类设备的生产情况, 它与护套挤出组成了串联生产线,正在生产516 mm 2 塑力缆, PVC绝缘线芯成框放线,离挤出机很 远,先把线芯引到一个平台上(估计上面有储线器以 便于不停车接头 ), 再引到挤出机前长度约500～ 600mm的双绞合头,经包带后(一般为两个包带 头)进入挤出机的机头,线速度约为150 m?m in,其 绞合部分示意图如图2所示[3]。 图2 双扭绞式SZ成缆示意图 据查此设备系德国FR ISCH制造,用于电力电 缆2～5芯, 1. 5～16 mm 2 成缆及护套串联生产线, 最大线速度为200 m?m in。 夹紧履带式是适用于大截面电力电缆,欧洲大 部分国家多采用刚性大的实心导线,线芯较硬,故采 用履带式旋转牵引并进行SZ成缆。这种履带不但 要将电缆拉出来,还要进行左右旋转,以形成SZ绞 合。履带夹子装有软质塑料或橡皮,不但要夹住电 缆,还要防止损伤绝缘。这种成缆机性能参数可见 表1。 它可生产截面为25～300 mm 2 电缆,上述的海 底电缆可能就是这种设备生产的,它和挤出机串联 组成了大截面电力电缆生产线。 这种生产方式在国外已进行了大量的试验,数 据证明用传统方式成缆与用SZ成缆的电缆,它们 的机械性能和电气性能没有什么区别[2],这个结论 是根据几个欧洲国家五年以上的生产实践得出的, 其中有德国KABELM ETAL EL ECTRO公司的柏 林电缆厂年产7000 km以上不同结构的SZ电力电 缆。 SZ绞制(导电线芯的绞合)和成缆,已被主要欧 洲国家负责标准化的组织审定并认可。 通过两种大小规格不同的电力电缆SZ成缆的 介绍,可以看出它与挤出机串联组成的生产线可以 大大的提高生产率。 众所周知,传统的成缆不论是笼 式、 管式或盘绞都需要填充和包带,并要经常换盘, 成缆效率也只占工作时间的50% ,而且还受放线和 收线盘大小的限制,制造长度都很短;另外,由于成 缆和护套挤制所需的停车、 换盘又花费不少时间,生 产效率低,而采用SZ成缆2护套生产线,使这两道工 序变为高效、 低成本的一道工序的生产流水线。 三十多年前,在话缆生产中引进了拉线2退火2 挤出串联生产线,目前已在数据通信5号缆生产中 得到了普及应用,体现了高效、 低成本这一原则。目 前这种串联生产线中,国产的已占了一大半,说明我 国电工设备的制造水平也是不低的,希望SZ成缆2 护套串联生产线在不远的将来,也能够实现国产化。 表2为两种成缆2护套生产线有关技术参数。 表2 两种成缆-护套生产线的技术参数 项目双扭绞机夹紧式成缆机 PVC绝缘电力电缆串联线串联线 适用范围?mm221. 5～516< 4300 电缆外径?mm8. 8～22. 618～75 线速?(m?m in)10～270,最大3005～50,最大60 放线桶(盘)尺寸?mm 桶装:<1250, 高2000 盘装:<1000～2500, 宽635～1700 收线盘尺寸?mm 盘装:<400～1600, 宽200～1180 盘装:<1000～2500, 宽675～1700 收线重量?kg250010000 4 电缆护层生产线中SZ绞 文献[3]介绍了英国低压电力电缆AL PEX护 套的连续生产线。 文中介绍了1971年英国在配电系 52 2004年第1期 No. 1 2004 电 线 电 缆 ElectricW ire 2+ 8、3+ 9、1+ 6+ 12为二层; 1+ 6+ 12+ 18为三层,据文献介绍,国外串联两组管式储线机 可以绞合30芯(4+ 10+ 16)以下的电缆。 SZ绞合型式有O2SZ和SZ2ZS两种。这种称为 SZ2ZS的绞合适用于软导体和半硬导体线芯,直径 为2～5 mm ,线芯截面为0. 5～6 mm 2。串联线生产 速度最大为150 m?m in,储线管转速最大1500 r? m in。曾对其生产效率作过比较,以生产1 km电缆 所花费的时间为例,结构为1+ 6用管绞成缆需用 40 m in,而用SZ2ZS为15 m in,效率提高为2. 7倍; 结构为3+ 9或1+ 6+ 12,用框式成缆要用130 m in,而用SZ2ZS为32 m in,效率可提高4倍。表3 为O型、SZ型设备的技术参数的比较。 以上所列举的产品中,利用管绞、 笼绞、 框绞或 盘绞成缆,很难与护套挤制组成串联生产线,而采用 表3 O型, SZ型绞制设备技术参数的比较 项目O, SZ 40O, SZ 50 储线管直径?mm4050 储线的芯数1～ 12( 最多 19) 1～ 24( 最多 30) 线芯直径?mm1. 2～61. 2～6 电缆最大直径?mm1898 节距?mm50～10050～100 成缆圆盘转速?(r?m in)600最大600 最大线速?(m?mm)60～10050～100 SZ返转器数目? 个1～81～8 可调的同步交叉反向①?(m?s)100～500100～500 电机功率?kW33 ① 可能是电机的参数 了SZ绞可以很方便地与挤出机组成串联生产线, 降低了损耗,提高了生产效率,节省了工作场地和能 源消耗,是一举多得的。 5 电线电缆屏蔽的SZ绞 电线电缆的屏蔽,应包含在电缆护层内,为强调 它的重要性而加以分别叙述。 电缆的屏蔽主要用途是接地,像同心式波纹层 一样,使整根电缆可以多点安全接地,另一用途是屏 蔽电场,防止电磁波的干扰,较多用于电缆线芯分相 屏蔽,军用电子装置用线缆(射频电缆)、 家用电器用 线等电磁波的屏蔽;另一用途是在软电缆中既有安 全接地的作用,又有一定的耐弯曲的机械性能,如矿 用电缆和船用电缆等。 为达到上述功能一般采用绕包和编织的型式。 绕包设备通常多用两段的笼绞或框绞,一般为60盘 或72盘,先进一点是用盘绞。 较多的是采用编织型式,特别是用于军用电线 电缆等小规格产品。 金属编织机规格有16、24、32和 48锭,锭子转速最高为60 r?m in,每8小时仅能生 产电线电缆约200 m ,是电缆设备效率最低的一种, 并且还要在编织时进行并股,编织导线用完后要换 锭,这样导线损耗大,而且既费时又费工。 由于经常换锭子,并股的铜丝不能焊接,电缆弯 曲时往往刺破绝缘,造成短路或击穿等事故,是电缆 的一大隐患。 作为接地和防止干扰的结构型式都是在中心绝 缘线芯或电缆绝缘层上绕上一层金属丝,如第3节 中介绍的波纹层一样,特别适用于交联电缆绝缘线 芯外半导电层上面的铜丝屏蔽,笔者在德国西门子 看到生产海底交联电缆就是采用这种结构,其目的 是使铜丝接头少,保证电缆大的制造长度,更主要的 目的是: (1)其对外半导电层没有扎紧力,电缆膨胀时 62 2004年第1期 No. 1 2004 电 线 电 缆 ElectricW ire (2)SZ屏蔽不用大型转动的绞笼,动力小,占 地省,效率高。 图4为交联电缆绝缘线芯外屏蔽结构 型式。 图4 交联电缆绝缘线芯外屏蔽的结构型式 国外通常使用SZ屏蔽代替了信号电缆和控制 电缆的编织屏蔽和铜带绕包屏蔽,这样更便于接地 线的接续和施工。 对于小截面电线的电磁屏蔽使用SZ绞更有 利,例如编织屏蔽的编织覆盖率要求达到80% ,屏 蔽线一般用镀锡或不镀锡的铜丝,直径为0. 08～ 0. 15 mm ,根据不同规格而选用,如用SZ绞其覆盖 率可超过90% ,可少用铜丝30% ,外径小而平整,其 工作效率比编织机要高几十倍。 德国斯巴克(SP IRKA)高速编织机厂也开始生 产SZ交叉螺旋机替代了低效率的传统的编织机, 如图5所示。这种设备适用于绝缘直径最大可达70 mm ,屏蔽丝最多根数可达90根,单丝直径最大可 达3 mm ,它通常由单线放线、 交叉螺旋机、 同心式 包带和牵引等各部分所组成,交叉螺旋机转速可达 400 r?m in。 图5 SP IRKA交叉螺旋机 通过以上介绍可知, SZ绞成缆或屏蔽在电力电 缆和其它电缆生产中大有用武之地,甚至可以改变 电缆生产的面貌,提高自动化水平,使我国电缆工业 进入一个更高水平。 参考文献: [1] 雷 鸣(译 ). 周期性改变绞合方向的在线对绞和单元绞合(SZ 绞 ) [J ]. 电线电缆译丛, 1995, (4). 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