一个月交联工艺学第一章概论第一节交联电缆概况一、交联

1、 一个月交联工艺学第一章 概论第一节 交联电缆概况一、交联电缆在输电系统中的作用参与电能的输送和分配；进城：安全输电、节约空间、环境美化；逐步取代油纸电缆；二、国外交联电缆的发展1952年美国查尔斯发明了交联聚乙烯绝缘；1957年美国制造了交联电缆；1965年美国研制了35kV交联电缆；1971年美国研制了138kV交联电缆；1979年日本研制了275kV交联电缆；1982年日本研制了500kV交联电缆；三、国内交联电缆生产情况1971年上缆和沈缆研制35kV交联电缆1985年左右国内掀起引进干式交联机组热潮；1990年后国内掀起引进高压电缆交联机组热潮，生产线达到20多条； 目前已经有20多

2、家通过了两部110kV交联电缆鉴定。其中四家通过了220kV交联电缆鉴定。 第二节 交联电力电缆结构、型号和名称一、基本结构交联电力电缆一般由导体、绝缘、屏蔽和护层四部分组成。1.导体导体是指能传导电流的物体，又称为导电线芯。交联电缆的导电线芯通常采用绞合结构1kV交联电缆通常采用扇形、半圆形、圆形。6kV及以上采用圆形紧压结构线芯。圆形导线采用正规绞合结构，每层递增六根，相邻层绞向相反，最外层为左向。紧压导线结构 分为圆形和扇形 对绞合后的线芯采取一次紧压和多层紧压,提高填充系数，缩小外径。分割导线结构 常用于1000mm以上大截面电缆，以减少集肤效应，提高通电能力 外包半导电带。2.绝缘

3、绝缘是将绝缘材料按其耐受电压的程度的要求，以不同厚度包覆在导体外面而成。起着使带电体与其他部分隔绝的作用。 低压XLPE绝缘结构采用扇形为主，分相采用色带分色，主要为红、黄、绿、蓝、黑。现在用户要求较高，要求接地线芯为黄绿双色，要注意！主要是长三角、上海、北京等市场。 中压的XLPE绝缘电缆采用圆形，绝缘组成要有内屏绝缘、外屏蔽(外面有金属层)中高压绝缘电缆蔽的、绝缘厚度主要考虑绝缘耐压强度，而低压电缆主要考虑绝缘机械性能。3.屏蔽 屏蔽主要为了均匀电场，防止局部放电。 材料：金属带、金属丝、金属套或半导电塑料。半导体塑料是PE与炭黑的混合物，分为可剥离性、不可剥离性。 20KV及以下的绝缘屏

4、蔽采用可剥离性半导电材料为最佳，以便于安装接头。 35KV及以上的绝缘屏蔽采用的可交联半导电材料，它与可交联PE一起挤出，需用特别工具剥离。4.护层护层是电缆外层的保护部分。 电缆护层分为内护层和外护层，可以加强机械强度和防腐蚀。防护层：沥青、 纸、麻、塑料等。塑料套主要有PE、PVC。铠装层：钢带、钢丝 主要有普通冷轧钢带、预涂沥青钢带、镀锌钢带、涂漆钢带、镀锌钢丝。防水层：铅套、铝套、铝塑综合防水层。二、品种1.1kV交联绝缘电缆特点：工作温度高（载流量大）、低温交联用普通设备生产、成本不高、环保、无须半导电层。有替代PVC电缆趋势。有硅烷交联和辐照交联之分。2.过氧化物交联电缆过氧化物交

5、联是在聚乙烯基料中加入一定数量的过氧化物交联剂（DCP），经过高温高压后，使聚乙烯绝缘发生交联。适用于中、高压电缆。 3.架空绝缘电缆特点：安全、耐候、无电晕、架设方便。按电压等级分类有1kV、10kV、35kV；还有变压器下引架空电缆和三芯集束电缆之分。4.五芯电缆 主要是满足不同用户的需求，多用于低压系统，同时有五芯不等截面电缆和瓦形结构五芯电缆。由此可以派生出同心电缆。5.阻燃、耐火和阻水等电缆品种 因无10kV阻燃绝缘料，该类主要是在护层里采用了相应材料。三、型号和名称YJVYJYYJV22YJV23YJV32YJV33YJV42YJV43JKYJ铜芯YJLVYJLYYJLV22YJL

6、V23YJLV32YJLV33YJLV42YJLV43JKLYJ铝芯交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆交联聚乙烯绝缘聚乙烯护套电力电缆交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚乙烯护套电力电缆交联聚乙烯绝缘细钢丝铠装聚氯乙烯护套电力电缆交联聚乙烯绝缘细钢丝铠装聚乙烯护套电力电缆交联聚乙烯绝缘粗钢丝铠装聚氯乙烯护套电力电缆交联聚乙烯绝缘粗钢丝铠装聚乙烯护套电力电缆交联聚乙烯绝缘架空绝缘电缆名称交联电缆型号说明用途或类别-导体-绝缘-内护套-铠装-外护套-派生 1 2 3 4 5 6 7YJV23 交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚乙烯护套电力 电缆 电力电缆型号中第1项即类别，用绝

7、缘即YJ表示交联绝缘电力电缆 ；型号中第2项即导体，因为是铜而省略；型号中第3项即绝缘，因为已经在第1项表示而省略；型号中第4项即内护套，用英文商业名称V表示PVC套；型号中第5项即铠装，用数字2表示钢带；型号中第6项即外护套，用数字3表示聚乙烯套；型号中第7项因无派生而省略。第三节交联电缆性能一、塑料基本性能的含义举例1.体积电阻系数v：该系数越高，绝缘性能越好。2.击穿场强：击穿电压与塑料厚度之比。越高越好3.介电常数 :表示塑料极性大小的指标。该常数越小,塑料在电场的作用下极化强度越小,其介质损耗也越好。4介质损耗角正切tg：该值越小，说明介质损耗越小，电缆绝缘性能越好。5熔融指数：在一

8、定温度和压力下，熔融树脂在10分钟内从一定孔穴中被压出的克数。用MI表示，单位g/min6.抗拉强度：在拉力机机上，材料被拉断时单位长度上所承受的拉力。二、局部放电性能 在导体和金属屏蔽层间施加工频电压后，如果绝缘中有缺陷，在电场作用下，会产生局部放电并导致绝缘材料逐步老化。 该项试验能够判断绝缘水平和寻找绝缘中的故障点三、耐冲击电压性能 考虑到电缆可能受到大气雷电过电压的冲击，因此交联电缆应能够承受相应的冲击电压。四、电树与水树放电1.电树放电四个阶段：潜伏期、生长期、饱和期、击穿期；五个因素：内屏蔽局部凸起；微观裂纹；杂质或金属粒子；绝缘内应力；绝缘有水分；2.水树放电三个阶段：引发期、成

9、长期、饱和期；最后导致电树放电；预防措施：干法交联或防水层。第四节 交联方法交联方法很多,主要有化学交联和物理交联两类物理交联适用绝缘较薄的低压电缆；化学交联用于中高压电缆；化学交联工艺简单、操作安全。交联度最高可以达到90%。化学交联分为过氧化物交联和硅烷接枝交联。物理交联也称辐照交联，交联度最高不到70%。一、辐照交联辐照交联聚氯乙烯绝缘电线内容简介 线性热塑性聚氯乙烯在特定的配方下经过高能电子束辐照处理，变成不溶融的三维网状结构，形成交联聚氯乙烯。该类电线具有高的抗热能力，突出的短路特性，能耐350烙铁300秒钟以上，而普通的PVC电缆料只能耐l秒钟。二、过氧化物交联1.蒸汽交联（SCP

10、）2.红外线交联法（RCP）与干式交联（CCV） 干式交联（CCV）就是电加热悬挂式交联工艺。加热和预冷部分用氮气保护，氮气主要作为传热媒质，保护聚乙烯在管内不发生氧化降解，对绝缘施加压力，减少气隙。流动的氮气带走了大量的因冷却水挥发而产生的水气和交联反应中过氧化物分解出来的水分。在预冷部分，氮气主要作用是将电缆线芯表面进行预冷却，防止线芯突然冷却，防止水进入绝缘内。 蒸汽交联的交联绝缘含水量为0.29%；干式交联的交联绝缘含水量仅为0.018%。三、硅烷交联硅烷交联又称温水交联。有两步法和一步法。 两步法：第一步 A料（基料+硅烷交联剂造 粒）、B料（催化剂+色母料）。 第二步A：B=95：

11、5混合、挤塑，放到7090水或蒸汽房中交联。 注意：色母料要边混边用，停放不应超过3h。一步法：将聚乙烯基料、硅烷交联剂、催化剂、等混合，并采用30：1长径比挤出机，即将绝缘层的接枝和挤出由一个步骤完成，故称为一步法。第二章 交联用原材料第一节 导体用金属材料一、电缆用铜、铝性能铝导体纯度应在95.5%以上；铜应在99.9%以上电解铜中含氧量为0.001%以下的称“无氧铜”；铜比重为8.89；铝比重为2.7；硬态铜抗拉强度为3545；硬态铝为1518；软态铜电阻率为0.017241；硬态铝为0.028264；钒、钛、锰杂质对电解铝的导电性影响很大；砷、铁、锑、锌对电解铜的导电性影响很大；电缆用

12、铜化学成分应符合GB468特二号规定；电缆用铝应符合GB468特二号规定和一号铝规定。第二节交联聚乙烯绝缘材料交联聚乙烯绝缘材料应具备的主要性能高击穿场强（工频、冲击）；低介损；相当高的绝缘电阻；优异的耐局部放电性能；一定的弯曲性能和机械强度；绝缘性能长期稳定。一、技术性能1.主要机械物理性能密度0.9220.003克/立方厘米介电常数2.30介质损耗角正切0.0005体积电阻率110的14次方介电强度35kV/mm2.杂质含量杂质颗粒数应控制二、过氧化物交联聚乙烯组成 过氧化物交联聚乙烯由聚乙烯基料、交联剂和抗氧剂组成。1.聚乙烯分类低密度聚乙烯（LDPE）也叫高压聚乙烯，密度为0.915-

13、0.930；中密度聚乙烯（MDPE）也叫中压聚乙烯，密度为0.931-0.940；高密度聚乙烯（HDPE）也叫低压聚乙烯，密度为0.941-0.965；聚乙烯结构分子式为（CH2-CH2）n或（C2H4）n交联绝缘料通常用低密度聚乙烯作基料。低密度聚乙烯柔软性好,结晶度低、加工温度低，可以与分解温度低、交联效率高的过氧化二异丙苯组合使用，且不会因生产过程中过氧化二异丙苯过早分解而引起焦烧。.聚乙烯特性 聚乙烯乳白色，呈蜡装，半透明。电气性能优异，绝缘电阻和耐电强度高，介电常数和介损小，是理想的绝缘材料。机械性能较好 耐老化性能、耐寒性、及耐化学稳定性吸湿性极低，浸水后绝缘电阻一般不下降透气性在

14、各塑料中最优良比重小于1，低密度聚乙烯约0.92；加工工艺性良好用它制作的电线电缆重量轻、使用、敷设方便、接头容易缺点：软化温度低、易燃烧、易龟裂。低密度聚乙烯性能举例密度：0.91-0.93；抗拉强度：80-1600.1MPa脆化温度：-70体积电阻系数：10的14次方击穿场强：18-40kV/mm各种频率下介质损失角正切： 0.0005各种频率下介电常数：2.25-2.35熔融指数： 2.0（高速加工常用0.3以下）2.过氧化物 过氧化物是使聚乙烯产生交联作用的交联剂，目前使用最好的交联剂是过氧化二异丙苯（DCP）。过氧化物应具备下列优点：过氧化物分解温度应高于自身熔点和聚乙烯熔点，在低于

15、分解温度时很少分解，一旦达到分解温度就一下子完全分解了；加工范围广，加工性能好，交联效率高；高浓度、高纯度、无污染、低的挥发性、并要求分解物容易挥发。交联剂配比为2份左右，过多则机械、耐热、耐油耐溶剂性提高，而电性、抗冲击、耐寒性下降。3.抗氧剂 抗氧剂应无毒，对交联反应无不利影响。 国内大多采用300抗氧剂，一般为0.5份，一些厂采用熔点为90抗氧剂代替165 300 抗氧剂三、硅烷交联聚乙烯绝缘料 硅烷交联又称温水交联。采用绝缘材料有四类。 1.二步法硅烷交联料：A料称为接枝母料、B料称催化剂母料。 A：B=19：1混合，必须随混随用，停放不应超过3h。否则会发生先期交联。 A料和B料保存

16、期不超过半年，并应严格密封。2.一步法硅烷交联料将聚乙烯基料、硅烷交联剂、催化剂、等在电缆厂混合，并采用30：1长径比挤出机，其料斗上方有34个计量料斗，分别供聚乙烯、交联剂、抗氧剂等计量投料用，一套液体硅烷和催化剂注射装置，在料斗颈部注入。即将绝缘层的接枝和挤出由一个步骤完成，故称为一步法。为了改进硅烷送料方式，将液态氮吸附到多孔聚丙烯塑料中，该材料可用普通挤塑机挤出，而且接枝和挤出一次完成， 因此也是一步法硅烷交联。还有采用多孔性PE基料的， 更容易吸附液态硅烷。四、辐照交联材料经过辐照后有如下优点：抗张强度高；较高的耐磨性；较大的耐应力开裂性；提高了耐油和溶剂的特性；耐烙铁焊接；减少弹性

17、；较大的耐压碎性；在高温下不熔融或不流动。主要辐照交联材料介绍如下：1kV级105辐照交联聚乙烯电力电缆绝缘料 长期使用温度：105 ； 挤出工艺温度：130180。2. 1kV级105辐照交联聚乙烯架空绝缘料 长期使用温度：105 ；耐候、耐开裂。 挤出工艺温度：130170。3. 1kV级90辐照交联阻燃乙丙弹性体绝缘料 适用普通挤出机挤出 ； 挤出工艺温度：130左右。产品为矿用电缆、机车车辆用电缆、船用电缆、潜油泵电缆、汽车打火线等。4. 90辐照交联氯磺化聚乙烯阻燃护套料 适用矿用电缆、机车车辆用电缆、船用电缆、潜油泵电缆、汽车打火线等产品的挤护套；具有阻燃、耐油特性 。 挤出工艺温

18、度：90150。5. 90辐照交联阻燃黑色聚烯烃护套料 长期使用温度：90 ；耐候、耐环境开裂、阻燃 挤出工艺温度：130170。6. 1kV级125辐照交联阻燃聚烯烃绝缘料 该料具有高阻燃性、耐热等级高特点。7. 6kV级150潜油泵力缆绝缘辐照料（高纯度） 该料具有很强的抗辐射能力，绝缘不会裂解。第三节 半导电料经计算，绞合导体表面无屏蔽时的电场强度，比同规格光滑圆形导体的表面电场强度高出32%；屏蔽主要为了均匀电场。内屏蔽防止绝缘层与导体之间产生间隙而引起局部放电；外屏蔽防止绝缘层与铜带之间产生间隙而引起局部放电。 半导电料有可剥离的、交联型及非交联型三种。额定电压Uo为12kV及以下电

19、缆的半导电绝缘屏蔽层应采用可剥离的非金属半导电层。35KV及以上电缆的绝缘屏蔽如采用非可剥离半导电料，需用特别工具才能剥离。高压、超高压电缆应用超光滑半导电料。一、半导电料的组成 半导电料是以EVA或EEA作为基料，加50%左右导电碳黑，加适量抗氧剂、交联剂和润滑剂等，经过混合造粒而成。用于高压交联电缆的超光滑半导电料是采用特制的乙炔碳黑混制而成并得到超光滑效果，使屏蔽与绝缘之间的界面更加完美，大大提高电缆性能。二、技术要求1.应为大小和色泽均匀、光滑的黑色颗粒，不应有目力可见的焦烧粒子和杂质，不应有明显的粉末物质。.半导电料表示方法 半导电料按系列代号、特征代号和用途代号的排列顺序书写表示。

20、其中系列代号：YP特征代号：交联粘结型N 交联可剥离型B 热塑性S 用途代号：导体屏蔽用D 绝缘屏蔽用J举例：YPND为导体用交联粘结型半导电屏蔽料 YPNJ为绝缘屏蔽用交联粘结型半导电屏蔽料 YPBJ为绝缘屏蔽用交联可剥离型半导电屏蔽料YPSD为导体屏蔽用热塑型型半导电屏蔽料（架空电缆）3.绝缘屏蔽的可剥离试验 是从老化前后的试样绝缘上，剥下挤包半导电屏 蔽，其剥离力应不小于4N和不大于45N，绝缘表面应无损伤，并无半导电屏蔽痕迹留在绝缘上。4.超光滑半导电料光滑度要求粒子大小最多允许的粒子数/平方米200m15500m11.52.2mm0第三章 过氧化物交联设备和工艺第一节 过氧化物交联机

21、理一、化学反应 交联聚乙烯料由分子式为（CH2-CH2）n的低密度聚乙烯、过氧化物交联剂和抗氧剂等组成的混合物料。其中过氧化物交联剂采用过氧化二异丙苯(DCP)，它具有分解温度低、交联效率高的特点，在高温下，被分解为化学活性很高的游离基，经过与聚乙烯化学反应，产生C-C交联键，形成网状大分子结构。 DCP分解需要高温，在反应中生成H2O和CH4等，反应只有在高温高压下进行，才能加快反应速度，压缩绝缘中的气隙尺寸。二、交联工艺 影响交联的因素有材料的活性、交联温度和时间。1.材料的活性 化学反应速度与参与反应的物质的浓度成正比。 交联温度应在DCP的分解温度以上至聚乙烯分解温度以下。温度增加，交

22、联速度增加。2. 时间 某材料最佳交联条件用（温度，时间）（、min）表示。温度升高，即交联速度加快。3.压力 因为交联过程中，材料中的水份，低分子分解物都会以气体的形式在绝缘中出现，如果无外界压力作用，就会在绝缘中形成气泡， 因此加压十分必要。目前干式交联多数采用氮气做保护媒介施压： 610 kV 0.8MPa； 35 kV 1.0MPa； 110 kV 1.2MPa三、绝缘工艺技术及创新1.无微孔绝缘，水含量最低 采用全干式交联和冷却工艺，可以使绝缘中的含水量和微孔降低到最低。 高压电缆生产采用循环氮气冷却管，热交换快； 中压电缆生产采用闭路循环水冷和热交换原理。2.光滑的层间界面 在高压

23、电缆生产中使用超光滑半导体材料。避免半导电层产生凸起并嵌入绝缘，而导致局部放电和水树现象出现。3.电缆绝缘同心度 在生产时，保证电缆的同心度应采取如下措施：在挤出过程，塑料应充分混合，分料器应对称，机头温度应符合要求；交联管的温度分布应均匀，电缆尽量在管子中心位置并适当旋转；应充分冷却，避免缆芯在转向导轮上产生变形。4.绝缘杂质的控制 高压电缆应采用超净化绝缘料和一套全封闭超净化加料系统。在挤出中使用高效过滤网，滤掉大于30m的杂质，在绝缘机头处安装杂质检测装置，对绝缘中的杂质大小、数量和位置检测并记录。5.减少绝缘内的机械应力采用在线松弛装置.该装置可以将已经冷却的电缆再加热到一定温度， 以

24、消除热应力， 减少绝缘收 缩，提高击穿电压。改善交联工艺：适当降低绝缘表面交联温度，加强预冷管长度，计算机软件控制线速，达到绝缘缓慢冷却、绝缘向导体中心收缩而压紧导体的作用。设置烘房。6.除去绝缘中的气体 35kV及以下，常温下，放一段时间； 高压电缆进烘房。第二节 交联设备与辅助设备概述一、交联生产线的布置方式有卧式、倾斜式、悬链式、立式四种。悬链线式生产线：挤塑机装在高的平台上，交链管呈悬链线状，不同规格的电缆在交链管中的悬链线是不同的，由于电缆运动及张力的变化，也会使悬链线上升或下移并与管壁相碰。为解决此问题，各机组普遍采用悬垂控制器，用其检测电缆在交联管的位置，发出信号控制下牵引提速或

25、降速，使电缆始终保持在交联管的中心二、交联机组基本组成包含挤出、交联、和冷却系统；牵引和收放线装置；辅助装置和控制系统。悬链线干式交联生产线一般按下列顺序布置： 放线架 储线器 计米（上）牵引 预热装置 挤出机 上封闭器 加热段 悬垂控制器 冷却段 下封闭器 下牵引 辅助牵引 收排线架。1.挤塑机和机头 挤塑机最为关键，又称主机。其中温度是最主要的参数，目前温度可以调整到1，一般采用电加热、水冷或风冷。挤包内屏蔽采用6065挤出机；挤包绝缘采用120150挤出机；挤包外屏蔽用8090挤出机。机头要求：料路必须畅通、在高挤出量时也不会产生焦烧，同时应便于更换模具。按工艺分，机头有以下几种类型：

26、1+1挤出：分别采用单机头挤出内屏蔽和绝缘层 1+2挤出：内屏蔽层采用单机头挤出，绝缘层和外屏蔽层采用双机头挤出；缺点是：内屏蔽暴露在空气中易氧化、进下一机头容易擦伤，效率低 2+2挤出：采用两个双层共挤单元，绝缘分层挤出，即内屏蔽和绝缘共挤、绝缘和外屏蔽共挤。三层共挤装置：普遍采用。优点：挤出质量好、内屏蔽无氧化和擦伤，导体预热效率高。2.交联管 交联管采用不锈钢材料，一般加热管直径为200毫米，冷却管直径为150毫米，分段安装，每段6米，整体呈悬链状。3.储线器 为了有足够的时间换盘和导体接头，设有储线器，储线量足可以保证至少有焊接两个接头的时间。4.上（下）牵引装置作用：拉动缆芯，使绝缘

27、线芯在悬链管里建立起12吨的张力。CCV生产线牵引装置有三类：皮带牵引轮 是用皮带张紧将电缆导体包紧在牵引轮上，上牵引应保持恒定速度并带有计米器， 也称计米牵引。反力矩牵引马达 就是在上牵引轮前面加一个履带牵引作为辅助牵引，用于生产较重的电缆，并采用反力矩马达；履带牵引 被应用在辅助牵引或下牵引中。上牵引的任务是保持恒速运转；下牵引的任务是根据悬链传感器发出的信号调节悬链线的形状和张力。5.悬链传感器有机械接触式和非机械接触式两种。前者是通过机械接触方式，控制电缆某一点在交联管中的位置，缺点是容易擦伤电缆，后者是德国sikora的技术，常被采用。6.导体预热 可以提高生产速度、消除内应力的影响

28、。预热温度控制：120。300mm以下采用电阻发热原理，效率可达6070%；高压和大截面电缆采用感应（电磁场）加热原理，效率为2030%。7.上、下密封 都是“堵漏”密封装置。前者采用气动，使用安全；后者采用液压传动，使用时比较稳定。下密封有单密封和双密封之分，双密封可以大大减少原来因交联管漏气而产生的废线。8.扭绞器 安装在下密封后面，使交联管内的电缆轴向旋转。消除绝缘下垂（偏心），保证了较大绝缘厚度的电缆圆整性，使外层导体更紧。9.氮气系统一般用KLN-20Y（20立升液氮）发生器和QY- 150汽化器。用液氮装置比用压缩机组方便。10.交联工艺控制软件 该设备装在主机平台上，由温度和生产

29、线控制框和计算机组成 。具有对故障自动监测、自动报警、报告自动生成等功能。11.材料处理 验收-储存-干燥-传送12.电气系统和控制系统 电气系统应保证连续用电安全。应采用双回路供电或自备发电设备。一般机组用电500600kVA，算上加热管要800900kVA。如果停电能在半小时内恢复，则用500600kVA即可，否则应加大控制系统的关键是能集中控制、使报警、正常开车和停车同步调速。13.电缆外径和偏心测量仪（安装在伸缩管上） 电缆外径测量方法有电感接触式、光电式、电容式和x射线扫描式。目前常用是x射线扫描测径仪（德国SIKORA）。对电缆各层所测得的数据，由计算机软件系统进行处理。显示装置是

30、由带触摸式屏幕的彩色显示器制成的，直径、各层厚度、偏心度等均以图象和数字方式显示在该装置上。14.绝缘料杂质扫描检测系统（安装在伸缩管上） 可以在线连续检测出20m大小的杂质并能定位15.在线应力消除装置 装在冷却管中部,是将冷却后的电缆再加热到一定的温度,从而消除热机械应力。第三节 挤塑机和机头一、挤塑机工作原理加热机筒-螺杆旋转-挤压塑化-模具成型。挤出过程两阶段：塑化阶段-成型阶段塑料流动状态：正流和倒流（还有横流和漏流）二、挤塑机基本结构1.挤压系统挤压系统包括螺杆、机筒、料斗和模具等螺杆是挤塑机的主要部件，由高强度耐腐蚀的合金钢制成。作用：旋转推进、压实、搅拌生热、熔化塑料机筒 是一

31、个金属圆筒，由耐热、高强度、耐磨、耐腐蚀的合金钢或复合钢管制成。其长度是其直径的15-30倍，以使塑料充分加热和塑化。机筒外装电阻丝或感应加热管、测温元件和冷却管道。料斗 通常为锥形容器，其容积至少能装1h的用料，料斗底部装有截料装置，侧面装有视孔。根据需要，料斗装有抽真空、加热、搅拌或推进装置等，也有的加料和计量实现了自动化。机头机头由合金钢内套和碳素钢外套构成。机头的作用：将塑料熔体由旋转运动变为平行直线运动均匀平稳地导入模套，使塑料产生必要的成型压力。机头内有多孔滤板（即筛板）、分流套筒、均压环、模芯座、模套座和校模装置机头外装有加热装置和测温装置2.传动系统 传动系统由电动机、减速器和

32、轴承组成。作用是驱动螺杆，使其具有所需要的力矩和转速。要求传动平稳、无噪音、无撞击、无震动。3.加热冷却装置电加热是通常用的。有电阻加热和感应加热两种，加热片装于机身、机脖和机头的外部，对机筒和机头内的塑料进行加热，使温度达到工艺要求。冷却装置螺杆采用中心水冷。为了消除螺杆旋转的剪切摩擦产生的多余热量,避免温度过高使塑料分解、焦烧和定型困难。同时可以提高物料输送率，稳定出胶量，提高质量。料斗座处也要冷却，是为了防止因升温使塑料粒堵塞料口，加强固体物料的输送作用，保证传动部分正常工作。机筒分为水冷和风冷两种。不需要冷却时，应排尽管道中的余水。三、挤塑机的螺杆参数 螺杆的主要参数有螺杆的直径、长径

33、比、压缩比、螺距、螺槽宽度、螺槽深度、螺旋角、螺杆与机筒的间隙等。1.螺杆直径 D 即螺纹的外径。挤塑机的挤出量近似与螺杆直径的平方成正比，影响很大，故常用螺杆直径作为挤塑机规格。2.螺杆长径比 L/D 即螺杆工作部分的长度与螺杆直径之比。加工聚氯乙烯采用长径比20；聚烯烃为25。越大越充分塑化3.压缩比 即螺杆加料段第一个螺槽容积与均化段最后一个螺槽容积之比。 根据塑料性质选择压缩比，颗粒大，压缩比大；颗粒小，压缩比小；加大压缩比是为了充分塑化。采用普通型螺杆，挤低密度PE、软PVC压缩比为23； 硬PVC压缩比为2.54.5； 高密度PE和聚丙烯压缩比为35。采用分离螺杆挤软PVC和聚烯烃

34、压缩比为1.92.0。4.螺槽深度 螺纹的外半径与螺纹根部半径之比。加料段螺槽深有利输送塑料，逐渐边浅提高剪切速率，塑化好5.螺旋升角 即螺纹与螺杆横断面的夹角。螺旋角太大送料路径短，塑化时间短；太小则螺纹密，挤出量小。对送料段来说，30度螺旋角适合于粉料，15度适合于方形粒料，17度左右适合球状和柱状粒料。6.螺距 即两个螺纹之间的轴向距离。7.螺杆与机筒的间隙 即螺杆外表面与机筒内表面的距离。漏流与间隙的三次方成正比，间隙越小越好。一般间隙取螺纹直径的0.002倍。四、螺杆的分段和说明1.加料段（又称预热段），此段螺杆表面光滑，螺纹深些。作用：预热加温，对塑料压实和输送。加料段长度与塑料种

35、类有关，挤结晶聚合物较长；硬性非结晶性聚合物次之；软性非结晶性聚合物较短2.塑化段（又称压缩段）此段螺纹又浅些。作用：对塑料进一步压实和塑化，排出塑料中的空气。螺纹逐渐浅，滤网、多孔滤板和机头产生阻力，塑料内产生高压被压实；机筒外部加热、螺杆使塑料在机筒内强烈搅拌、混合、剪切开始熔融变为粘流态；PVC塑化段长（可达螺杆全长）PE约占螺杆全长45-50。3.均化段（又称计量段）作用：使粘流态塑料塑化更加均匀。由螺杆搅拌推动，使之定压、定量定温地从机头挤出。此段约占螺杆全长地20-25。为了避免塑料在螺杆的头部出现死角，螺杆头部可以是锥形、半圆形。均化段的螺杆可以是光杆，被称为鱼雷头，这样，塑化更

36、好、更平稳。五、螺杆的维护和保养不允许螺杆空转；在清洗螺杆时，螺杆应垫平稳，以免碰伤；严禁杂物掉进机筒，以免损伤螺杆；加温温度未达到工艺温度，严禁启动螺杆；停机应停水，温度下降过低时应停止冷却螺杆拆卸应按顺序进行：排净机筒内塑料-卸掉机头-从调节顶杆处将螺杆从止推轴承内顶出并严禁重击螺杆根部-将螺杆缓慢取出，较大螺杆在取出1/3左右后，应及时放到螺杆拖架上-将螺杆完全取出，放好。安装时，顺序相反，当螺杆接触止推轴承后，应转动轴承与螺杆配合好后，再将螺杆顶进止推轴承即可，然后装机头，并使机头均匀可靠地压紧滤板。六、机头和模具机头的作用：使塑料由螺旋运动变为直线运动；保证制品密实；使塑料进一步塑化

37、均匀；成型。机头、模具的组成和调节1.过滤装置 过滤装置包括筛板和筛网。主要作用：使塑料由旋转运动变为直线运动；增大阻力、密实制品、滤掉杂质和生胶。塑料经过筛板后，流速相等，筛板孔眼分布中间疏，边缘密；孔眼直径：1.53.5mm，孔眼总面积为筛板面积的3045%。筛板与螺杆头距离为螺杆直径的0.1倍，筛板材料为不锈钢。 交联机用筛网的细度：20120目，15层。2.分流器（分流套筒） 机头最重要的作用是成型。挤出过程，塑料通道的截面逐渐缩小，确保了必要的成型压力。成型压力与机头压缩比、成型部分的长度有关。所谓压缩比是指分流器出口处截面积与模芯、模套出口处间隙形成的截面积之比。分流器应是流线型，

38、起均匀分流作用，且无死角。3.模具模具是产品成型装置,选配非常重要。模具形状根据承线径长度，模芯分为无嘴（平嘴）模芯、短嘴模芯、长嘴模芯；根据外形模套分为平面模套、凸面模套、和凹面模套。挤塑模具类型和工艺特性模芯和模套配合主要有三种形式：挤压式、挤管式、半挤管式挤压式模具由无嘴模芯和任何一种模套配合而成。挤出塑料层紧密结实，并镶入线芯和缆芯的间隙，与制品结合紧密无隙、外表平滑，绝缘强度可靠。由于模芯缩在里面，不容易调偏心，选配模芯孔径要求高，过小、过大都会出问题挤出速度慢。常用于小截面线芯挤塑或材料拉伸比过小者的挤塑。挤管式模具由长嘴模芯和任何一种模套配合，模芯嘴与模套口相平，就是挤管式模具。

39、其特点是：由于拉伸比原因，能提高线速度和产量；容易调偏心，厚度均匀，节约原材料；拉伸取向，提高塑料机械强度和耐龟裂性；挤塑后的线芯柔软；配模简便，模具使用寿命长、每套模具通用性强，能挤扇形、瓦形等多种形状；小截面提高拉伸比，大截面采用抽真空。可以改善挤包的密实性。半挤管式模具（又称半挤压式）用短嘴模芯和任意一种摸套配合，模芯嘴的承线径伸到模套承线径的1/2处为半挤管式。其特点是：避开挤压式和半挤管式之短，容易调偏心，包紧力大，适用于大规格挤包。但太柔软的线芯挤塑，容易偏心。4.交联绝缘挤压式模具的选配模具角度的一般选择方法：模套内部圆锥角应大于模芯外部的圆锥角，前者一般为3045；后者一般为2

40、030 。模套承线长度（定径长度）方法一般选择：当模套孔径不变时，承线长度越长，挤出表面越光滑、紧密，而且挤出直径稳定。但是承线过长，会影响挤出量， 甚至脱节。 承线长度一般为模套孔径的0.51.0倍。模芯和模套孔径的选择：模芯孔径应稍大于导体外径，以大0.30.7mm为好超大截面导体，可以再放大些。模套孔径可以按挤包标称厚度进行选择。用于绝缘线芯的模具大小应适宜，选配模芯前，应先测量半制品直径，根据实测值就大不就小；取模具时，应检查模具尺寸、外观质量，确保模具完好光洁；配模的理论公式模芯 D1 =d+e1模套 D2=D1+2+2+e2 其中D1：模芯出线口内径；D2：模套出线口内径； d：挤

41、塑前半 制品外径； ：模芯嘴壁厚 ：挤出标称厚度；e1：模芯 放大值； e2：模套放大值。以上单位：mm 开绝缘线芯时，模芯e1取0.30.7mm ；模套 e2 取13mm。第四节 挤出工艺 挤出工艺条件主要包括温度和螺杆转速。1.温度 温度是塑料挤出最重要的工艺参数。可交联聚乙烯料里，混有交联剂，挤出温度应低于交联剂的分解温度，以防止交联剂的分解。 如果螺杆转速不变，挤出温度提高，则塑料挤出压力降低，螺杆负荷降低。 挤出温度靠电加热和对螺杆、机筒的冷却来实现冷却螺杆使螺杆均化段的槽深变浅，增加剪切力，并有助于挤出质量的改善交联聚乙烯挤出温度控制参见本页最下表格。2.螺杆转速 提高螺杆转速，能

42、够增加挤出量。但是也应提高挤出温度，或通过控制机头压力，才能保证塑化质量。 某企业交联聚乙烯挤出温度控制表 温度控制塑料种类机身机头加料段塑化段均化段机脖模套交联聚乙烯70-105110-120115-125115-125115-125内屏蔽60-90100-110110-120110-120110-120外屏蔽50-7090-105110-115110-120110-120第五节 悬链式交联管 目前红外线干式交联生产线已经替代了蒸汽管交联生产线。该方法生产绝缘中的微孔数仅为蒸汽交联1%，而微孔大小由1020微米降低到15微米。一、悬链形式的选择 悬链式交联管有两种：全悬链线式和半悬链线 式如

43、果采用全干式工艺（气体中交联和冷却）则应用全悬链线式；一般为了提高生产效率，制造35kV及以下电缆采用半干式工艺（在水中冷却）则采用半悬链线形式。即加热段和过渡段采用悬链线形式管子，冷却段采用直线形式管子并允许绝缘线芯水冷时与管子接触。半悬链式直线管可以上倾或下倾。二、悬链线的基本参数1.悬链线常数y0（悬链线最低点高度） 它决定了悬链线的形状。悬链线常数越大，曲线比较平，越小曲线越弯曲。2.曲线悬垂角a a 是机头处的水平线与悬链线的夹角。夹角主要与绝缘厚度有关，绝缘越厚，其熔融态因自重而下垂变形的可能性越大，因此应有较大的悬垂角。常常是：35kV时的悬垂角大于15；110kV时的悬垂角大于

44、20； 220kV时的悬垂角大于25。悬垂角还与交联速度、牵引速度有关。三、加热系统 加热管一般分六个加热区，可以根据工艺要求进行分别控制。总要求是升温应快，希望15分钟能够升到400。加热方式有两种：钢管直接加热：是把钢管作为变压器的次级线圈，通大电流后钢管管壁相当加热电阻。间接式加热是采用各式加热器加热：16kV/m加热器温度最高600钢管最高加热至450。每个加热器本身有一个风机，停机时开风机，10分钟内钢管降到100。每个加热区有两个热电偶。四、气体交联-气体冷却系统N2被作为交联保护介质，又作为冷却介质。其控制特点如下：1.该系统设有流量计、调节阀门和热交换器并实现了N2压力自动控制

45、，确保N2压力稳定地控制在设定范围。2.该系统设有快速充气装置。当系统突然发生大量漏气（如下密封漏气），快速充气装置接到信号，其电磁阀立即打开，以补充供气调压系统供气不足3.正常开车时， N2经过高压风机、冷却段、热交换器、以10m/秒循环使用。4.在上密封上，连接一个零点电磁阀，在时间继电器控制下，每小时排放一次即1立方米的N2 并带出低分子气体。5.停车时，应使N2 经过有关阀门和热交换器进行循环冷却，避免电缆过热并减少废品。6.为了停车时系统排气，设一个手动放气阀。7.为了系统安全，应设有安全阀。应在风机前后、热交换器前后设有温度、流量、流速测量装置，同时应对水温和水压进行测量和控制，以

46、利于控制工艺。五、气体交联-水冷却系统 该系统生产效率高于全干式系统，主要用于35kV及以下电缆的生产。系统由加热段、冷却段和隔离预冷段组成。 1.隔离预冷段的方法是使N2从隔离段上部进入，在下部接近水面处排出，并将睡眠生成的蒸汽带出，一般每小时排放3立方米的N2。 2.经隔离段后，绝缘线芯被冷却到100以下，并使水面温度保持在80 以下，隔离段不应小于10米 3.冷却段的水量及水位实现了自动控制。六、悬垂中点控制 一般，在加热管的中部实施悬垂中点控制。有接触式和非接触式两种，现在常用后者。并采用感应线圈、桥路平衡原理，实现了悬垂中点的自动控制。七、CCV生产线的同步控制 上下牵引必须同步，维

47、持电缆线速稳定； 挤塑机出胶量必须与线速度同步，确保线径均 悬垂控制器不断输出交流信号，经过处理，调节下牵引的速度，以使绝缘线芯一直处于交联管的中心位置。 通过计算机软件控制，实现了整机同步运行。第六节 交联机组操作步骤一、开车前准备1.检查主机、辅助装置、供水系统、供电系统、供气系统、计算机控制系统、润滑系统及各种仪表、量具、工具是否完好。2.准备收线盘、核对装盘量，并检查收线盘质量。3.对润滑点加油润滑。4.仔细阅读生产任务单，校对电缆型号、规格、材料应与生产任务相同。5.调整上牵引上下左右位置及导轮位置，使上牵引、挤出机和上密封三点一线，确保导体从机头中心通过。6.根据导线实测外径和工艺

48、厚度选配模具，并调整模芯和模套的安装距离。7.按挤包后外径，准备下密封橡皮和垫圈。8.应提前2小时加温。9.检查上下密封及机头密封圈质量10.根据工艺，调节上下牵引和辅助牵引的手柄。11.按挤包后外径，调节排线节距。12.考虑屏蔽料和绝缘料的干燥。13.检查接头机，准备夹具、模具和焊接套管，使之满足相应导体接头要求，必要时预演一次。14.开车前启动净化系统。二、开车步骤1.挤出机各区温度符合规定后，打开法兰，分别进行单动排料，应随时注意电机负荷、仪表指针，如有异常，立即停车检查。2.排料正常后，清理螺杆头，装好滤板，合上机头3.将导线穿过机头与引线连接，把上下牵引放置联动，开动牵引，保持线在管

49、的中心位置。4.开启水位调节按钮。5.调节主密封开关，进行密封，控制水的流出量，确保电缆表面与下密封口有少量水流出为宜。6.把三台挤塑机拨至联动，注意压力、负载变化、观察塑化质量、测厚度、外径和偏心。7.启动上密封伸缩套，与机头良好密封。8.启动高压水泵，向冷却管充冷却水，。至水位控制处。9.启动交联管加热按钮，待管壁温度至150时，开氮气阀门，快速充氮气，使氮气压力达到规定值。10.当交联管温度和电缆尺寸符合规定后，取样做热延伸试验。三、正常生产1.严格控制挤塑机温度、负荷、机头反压力、氮气压力、水气平衡、悬垂度中点、水位、密切关注网络电压、仪表指示灯和警铃情况。2.经常检查，发现异常及时采

50、取措施或停车处理。3.借助微机，跟踪生产过程每个工艺参数，出现问题及时处理。4.如有报警，应检查自动适配系统是否失效，以便根据报警提示，手工调整处理。5.经常检查材料的可使用性（含生产料、开车料、清洗料）。6.经常观察料斗及供料系统。7.确保交联低分子气体的定时有效排放。8.如果导体预热，应检测导体温度。9.检查运转部位有无障碍物、声音、温度异常否。10导体接头应牢固、无虚焊和毛刺、尺寸符合要求四、停车程序1.需要停车时，应关闭交联管加热和供气阀门，排放交联管氮气，打开风机冷却，使交联管急聚冷却。当氮气压力降为零时，才可以打开上密封。2.停止上下牵引和三台挤塑机。3.关闭高压水泵和交联管水阀。

51、4.打开机头，排清机筒余料，拆机头和螺杆。第七节 质量缺陷及排除一、焦烧1.焦烧现象 塑料表面有颗粒焦烧物或浅黄色僵块。2.问题原因及改进方法 螺杆长期使用未清洗，积存烧焦物在滤网和螺杆头上，经常带出，拆螺杆、机头清洗彻底即可；设置加温太高，长期生产绝缘材料预交联老化，积累带出。降低挤出温度，检查加温系统；材料放置时间过长。建立制度材料先来先用。缩短连续生产时间，规定不要超过10天。二、塑化不良1.表现 塑料有无色不连续僵块俗称“老胶”或没有塑化好的颗粒。表面发乌，合逢处有一条明显的痕迹。2.问题原因及改进方法温度过低，适当提高即可；机脖温度波动，差23度，会出现无色不连续僵块，可能是热电偶接

52、触不良、开快车造成。螺杆和牵引速度太快，塑料没有完全塑化，适当放慢速度，延长加温和塑化时间，提高塑化效果却属材料问题，换料。三、表面质量表面缺陷原因及解决方法难以塑化的树脂在没有塑化时挤出，造成表面有小晶点和颗粒，分布在表面四周；应适当提高温度或降低牵引线速和螺杆转速。加料时混入杂质，表面有杂质疙瘩；加料时应严防杂质混入，发现混进杂质应立即清理机头，把螺杆内存胶排净。模套承线径表面不光滑或有缺口，或有塑料分解物堆积在模口处，使表面有痕迹；选模时应仔细检查承线径表面是否光滑，适当降低模口温度，发现堆积物在模口处应立即清除。缆芯太重，放线张力小，且冷却不好时，塑料表面容易起皱。前者应加大张力，后者

53、应降低牵引线速，保证冷却时间。四、塑料层尺寸超差表面缺陷原因模芯过大或模芯口损伤，造成倒胶而产生塑料层偏心；温升过高或加料口、过滤网堵塞，造成出胶量减少而出现负差； 调模有问题，调模螺丝松了，引起偏心；悬垂控制出现问题；螺杆和牵引的不稳而产生超差。解决方法 经常测外径，跟踪调整；合理选配模具并检查其质量，调好偏心后拧紧调模螺钉，把模套盖压紧；随时关注牵引和螺杆的电流和电压表，有异常应加紧检修；严格按工艺控制温度和悬垂控制器。五、粗细不均和竹节形1.现象和原因 由于螺杆和牵引不稳，造成产品粗细不均，由于模具过小，或绞线外径变化大，或下密封太紧，造成厚度波动，容易产生竹节。2.解决办法 经常检查牵

54、引、螺杆、和收放线张力装置或速度，及时调整；选配模具要合适，防止倒胶；应选择合适的下密封胶垫，经常监视外径的变化。六、气孔和气泡 产生原因和消除方法 温控局部超高造成的，发现了应及时调整并严加控制温度塑料受潮或进水引起的，发现了应及时停用并排净受潮料。应增加烘料装置，料烘干后再用。线芯受潮应先预热。七、局部放电1.原因 绝缘中出现缺陷，可能有气孔、杂质、焦粒等。内外屏蔽擦伤。2.消除方法 防止绝缘和屏蔽料受潮；定期清理螺杆和机头；加料间应实现全密封送料；预防内外屏蔽擦伤。 第四章 辐照工艺及其设备第一节 辐照交联的反应机理一、辐照原理 高能辐射的作用是高能射线将能量传递给被照物质后，产生了大量的活性很强的过渡态粒子，主要有离子、激发分子、自由基、离子基等等。二、辐射量的计量1.高能射线能量 其单位是电子伏,即电子在电场作用下运动,经1伏电位差时,电子所获得的能量。2.照射剂量3.吸收剂量 吸收剂量是指在单位体积内，单位质量的物质所吸收的能量，是辐照加工中最重要参数三、辐照交联聚乙烯反应机理 不同的物质敏感性不同，有的反应强烈，有的反应轻微。聚乙烯属于交联型高聚物，用很低剂量的射线辐照就能产生游离基，并相互结合发生交联。最后生成稳定的立体网状交联体。第二节辐照交联工艺1.工艺特点 电线电缆辐照交联主要是利用电子加速器产生的电子束照射绝缘层使其发生