悬链式交联生产线绝缘线芯抖动问题

摘要:针对悬链慈健式交联聚乙烯绝缘电力电统生产线在生产运行过程中，绝缘线芯在悬链管中的位i产生周期 
性抖动的现象，分析其产生抖动的主要原因，并通过对工装及设备进行改进，达到抑制绝缘线芯周期性抖动的 
目的。 
关键词:交联聚乙烯绝缘电力电缆; 悬链式交联生产线;线芯抖动;共振 
0 引言 
目前 ， 国 内用于生产35k V及以下中压交联聚乙烯绝缘电缆(以下简称交联电缆)的悬链式交联生产线大约有300条左右，其中很多生产厂家为了提高悬链线的生产效率，在基建厂房允许的情况下，都选择购买大长度的悬链式交联生产线。以管路为10节硫化段与6节硫化段的悬链线相比，在生产同一电压等级和规格的绝缘线芯时，生产速度可以提高将近一倍，当然冷却段也随之加长了。一般配置这样的一条悬链线，其从上牵引到下牵引的长度要达到200 m左右。悬链线跨度长，在生产过程中如控制不当，绝缘线芯极易在硫化管中产生抖动。如果抖动频率与悬链线长度相匹配，将可能因谐振而造成振动的叠加，管内的绝缘线芯将引起共振，严重时甚至可听到绝缘线芯撞击管壁的声音，在这种情况下绝缘线芯表面就会出现波纹或竹节。波纹 或 竹 节现象几乎在每一条悬链式生产线上均有发生，只不过每条悬链线的悬链系数不同，产生这种现象的线芯规格不同而已。据了解国内有不少交联电缆生产线都存在同样问题。悬链式交联生产线往往一开始只在个别规格线芯上出现表面阶段性竹节状，且较为轻微，随着设备使用年限的增长，出现竹节的现象越来越频繁，而且会波及到其它规格和电压等级的绝缘线芯(主要是影响小规格线芯，大规格由于其自身重量较重，不容易产生抖动现象)。由于这种抖动问题的存在，使得交联生产线无法达到正常的工艺生产速度，影响交联生产线的生产效率。为此，我们通过对生产状态进行长期的观察和试验，最终总结了一些改进的方法，能够较好地控制或解决这类现象的发生。 
1 悬链式交联生产线绝缘线芯抖动时的现象描述 

心点位置，当绝缘线芯开始出现周期性抖动时，在AB间的导电线芯会产生剧烈的振动，生产出的绝缘线芯表面出现密集的波纹。根据经验，振动的频率和挤塑机的振动频率相同，振幅的大小和线芯规格、线速度,AB间的距离、机头的倾角、放线张力、水位高低等均有关系。通过调整其中的某些因素，抖动会有所缓解或消除。同样 ，当 绝缘线芯的振动开始后，在下牵引与下封闭之间的绝缘线芯也会出现很剧烈的抖动.主要是集中在小规格绝缘线芯上;大规格线芯由于其自身重量的影响，抖动的幅度不会很大。这种现象是客观存在的，无法彻底解决，只能通过一定的方法对其进行抑制。 
2 悬链式交联生产线绝缘线芯产生周期性抖动的原因 
目前 国 内 的悬链式交联生产线都是采用半悬链型，即硫化管是悬链线，冷却段都是直线。冷却段的直线部分还有上倾和下倾两种形式(见图2)，上倾式的好处是可以降低厂房高度，但根据实际生产经验，由于冷却循环水的工作方式不同，上倾式悬链线冷却循环水是从下封闭向胖管处流动，而下倾式悬链线的冷却循环水的进水是从下封闭开始滋满整个冷却管道，因此，上倾式悬链线较下倾式悬链线更容易产生抖动现象。 

半悬链上倾式结构在生产时，绝缘线芯在进人冷却管后，会与冷却管壁接触摩擦并产生振动。如果是由于悬链线本身结构引起的共振，一般都集中在个别型号规格上。我们通过对三种不同规格的绝缘芯在同一条悬链式交联生产线上进行了生产跟踪，发现都会出现不同程度的抖动现象，具体线芯规如表一 

从 绝缘 线 芯出现抖动的机率与频次分析，可以认为与悬链线的自身结构应该关系不大，并且悬链线抖动的出现不是集中在某个线芯规格上，从小规格至大规格都存在抖动问题。排除 悬 链 线自身结构原因的影响之后，应从生产、控制、操作方面的因素进行检查: 
(1) 交 联 生产时下封闭垫的密封情况。悬链线下封闭是引起交联线芯抖动主要因素之一。从以往的生产情况看，由于上倾式悬链线冷却管道内的水量不足，如果下封闭封得不紧，氮气会从下封闭泄露出来。因此操作人员习惯性把下封闭封得很紧，封闭胶垫与绝缘线芯之间摩擦会引起线芯剧烈的抖动，表现为下牵引与下封闭之间的绝缘线芯出现上下剧烈地跳动，当其抖动频率与硫化管长度相匹配时，会引起绝缘线芯共振，并使绝缘线芯表面产生波纹。 
(2) 悬 链 线冷却管冷却水位的影响。从半悬链式交联生产线的结构分析，由于硫化管内的线芯通过悬垂控制器调节始终处于悬链状态而且不与管壁接触，但当绝缘线芯进入冷却管后才开始与管壁接触。因此对于上倾式悬链线而言，冷却循环水的流量过小，以及水位过低均会影响绝缘线芯在管道内的状态，以及增加线芯与管壁的摩擦力;同时冷却水的使用不仅是对绝缘线芯进行冷却，它还起着调节绝缘线芯进人冷却段后的触管点位置的作用，调节触管点位置可以避免因线芯摩擦而产生的共振。 
(3) 上 、 下牵引的走速要保持稳定。在正常情况下，悬链线是通过悬垂控制器调节下牵引，来满足悬链线速度的匹配和张力的恒定。在实际生产过程中，影响上、下牵引走速的因素很多，如牵引自身的机械振动，绝缘线芯上的水分带到牵引皮带上引起皮带的打滑，悬垂控制器故障等都有可能影响下牵引的走速。还 有上 、下牵引的底座问题。有些厂家在安装时 
(4 )控 制 好导电线芯进线角度。当绝缘线芯出现抖动现象时，导电线芯在上牵引出线口和机头中心点之间的抖动会很剧烈。因此为了抑制此处的抖动现象，我们在交联机头前加装了一个进线导轮，一方面可以缓冲上牵引与机头间的振动问题;另一方面可以通过此处的导轮更准确地调节导电线芯进人十字机头的进线角度，避免导体与模芯接触，防止导电线芯不能顺利通过模芯而造成抖动现象。导 轮 的安 装示意图见图3，建议在安装时使用一个托轮和一个配重轮，导轮与线芯接触面的材料最好使用橡胶，其可以吸收导电线芯表面的绞纹与导轮接触时产生的振动，这种方法虽然不能彻底解决抖动问题，但确实能很好地抑制抖动的产生。 

(5) 减 轻 绝缘线芯与冷却管壁之间的摩擦。从整个悬链线生产的原理分析，硫化管内的线芯肯定是与管壁不接触的;产生振动的主要起因点是绝缘线芯在冷却管内的接触摩擦。因此从理论上来看只要能解决线芯与管壁的摩擦问题，就可以解决线芯的抖动问题，具体的实施方案如图4。在靠近胖管的冷却管内依次装人5一6个坡形导轮，托起向前移动的绝缘线芯，以减小线芯与管壁的摩擦，这样可以 

程序计算图。由图7中可以看出，开始时温度增加很快，当时间达到10 h以后趋于稳态，这和实际情况是一致的口 

4、结论 
为 了 计 算埋地电力电缆的载流量和温度场分布，本文在有限差分的基础上建立计算模型。本模 型可 以充分考虑电缆各层材料导热系数和电缆周围媒质对电缆温升的影响。采用变步长网格划分方法从而减少计算工作量但仍可保证计算精度，可以对直埋电力电缆的暂态(如短路和过载)和稳态情况进行准确的数值模拟。本 程序 可 以完成以下计算:任意位置埋设电缆的温度场分布计算;多根电缆温度场分布计算;任意形式、截面的电缆的温度场分布计算;不同土壤特性条件下的温度场分布计算。采 用 本 文方法可预计地下电缆的温度值，确保电缆在安全温度范围内工作，对电缆的敷设和运行有指导意义，具有很好的工程应用价值。