книги из ГПНТБ / Дмитревский, В. С. Высоковольтные гибкие кабели

Двух предыдущих Дорнодержателей поступает в конусо­ образную полость между дорном 6 и дорноматрицей 7, с помощью которых происходит формирование внутрен­ него полупроводящего экрана1. Дорн 6 крепится в шаро­ вом регуляторе 2, с помощью которого посредством четы­ рех болтов 21 производится настройка концентричности внутреннего полупроводящего экрана. Концентрич­ ность изоляционной оболочки регулируется перемещени­ ем в радиальном направлении матрицедержателя 11 четырьмя центровочными болтами 22. Осевые зазоры между сменным пресс-инструментом регулируются вра­ щением гаек 14, 15 и 16. Фасонные каналы всех дорнодержателей выполнены таким образом, что имеют сужа­ ющееся проходное сечение, обеспечивая тем самым по­ степенное сжатие резиновой вмеси по мере продвижения ее к формирующему инструменту и получение качественно лучших резиновых оболочек. Глубина фасонных кана­ лов дорнодержателя 5 на входе резиновой смеси 7 мм, на выходе — 3,5 мм, у дорнодержателя 4 соответственно 12 и 4,5 мм, а у дорнодержателя 3 — 10 и 2,5 мм.

Внедрение технологии совмещенного изолирования н экранирования жил высоковольтных кабелей на двух­ шнековых АНВ наряду с повышением качества экрани­ рования обеспечивает повышение производительности труда.

4-2. НАЛ О Ж ЕН И Е МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЭКРАНОВ, О БЩ А Я СКРУТКА И О Ш Л А Н ГО В А Н И Е КАБЕЛЯ

Большинство конструкций высоковольтных кабелей по­ верх эластичного полупроводящего экрана каждой жилы имеет металлический экран. Обычно этот экран выпол­ няется в виде оплетки из металлических проволок на оплеточных машинах. Однако, как уже отмечалось в гл. 2, с точки зрения стойкости к механическим де­ формациям экран, выполненный методом оплетки, явля­ ется самым слабым звеном в кабеле, и наложение прово­ лок экрана в одну сторону методом обмотки значительно повышает его механическую стойкость. С другой сторо­ ны, оплеточная машина марки ОПК-24, применяемая обычно для этих кабелей, имеет низкую производитель­ ность: линейная скорость изделия на этой операции не

1 На рисунке ниже осевой линии показан второй вариант смен­ ного пресс-инструмента дорна 6, дорноматрицы 7, матрицы 10.

120

превышает 1,5 м/мин. К тому же после наложения экра­ на на оплеточной машине необходима еще одна техно­ логическая операция — обмотка жилы хлопчатобумаж­ ной или синтетической лентой.

В 'случае наложения экрана способом обмотки не только повышается его качество, но увеличивается про­ изводительность и уменьшается количество технологиче­ ских операций.

Разработанная для этой цели НИКИ г. Томска вер­ тикальная обмоточная машина одновременно с наложе­ нием экрана из медной проволоки производит наложение скрепляющих нитей и обмотку хлопчатобумажной или синтетической лентой при линейной скорости жилы 10— 20 м/мин. Эта машина изображена на рис. 4-2. Она со­ стоит из отдающего устройства 1, трех обмотчиков, смон­ тированных на общей раме 2, и приемного устройства 3.

Нижний обмотчик 4 представляет собой горизонталь­ но расположенный диск с закрепленными на нем 18 от­ дающими устройствами и предназначен для наложения проволочного экрана. Отдающие устройства этого об­ мотчика снабжены индивидуальными тормозами для катушек и приспособлениями для остановки машины в случае обрыва или окончания проволок. Средний об­ мотчик 5 предназначен для наложения прядей, закреп­ ляющих металлический экран, и имеет 12 отдающих устройств тех же размеров и конструкции, что и на ниж­ нем обмотчике. В центральном отверстии этого обмот­ чика установлен калибродержатель, в котором закреп­ ляется сменный калибр для нижнего обмотчика. Калиб­ родержатель имеет возможность вертикального переме­ щения при установке технологического режима. Лентообмотчик 6 имеет два отдающих устройства, снабжен­ ных тормозами и приспособлениями для остановки машины в случае обрыва ленты или ее окончания. В центральном отверстии установлен калибродержатель для среднего обмотчика.

Регулировка шага обмотки экрана и скрепляющих прядей осуществляется изменением линейной скорости изделия с помощью сменных шестерен. Изменение шага обмотки лентой производится заменой другой пары смен­ ных шестерен.

Обмоточная машина позволяет принимать готовую жилу на барабаны, которые являются отдающими бара­ банами мрщины ддя общей скрутки кабеля.

131

При выборе оборудования для общей скрутки гибкий высоковольтных кабелей особое внимание следует уде­ лять деформации жил в процессе этой технологической операции.

Известно, что существуют два способа скрутки кабе­ лей: без открутки и с откруткой жил. При скрутке жил без открутки отдающие барабаны жестко закрепляются на крутильной машине и могут вращаться только вокруг своих осей. В этом случае с каждым оборотом машины барабаны также повертываются на 360°. Для устране­ ния этой деформации применяется второй способ скрут­ ки— с откруткой барабанов. Здесь при каждом обороте крутильной машины барабаны с жилами получают открутку на -360° в противоположную сторону. При этом остаточное кручение жил

где Ті — величина кручения от открутки на единицу дли­

при очень малых углах подъема винтовой линии а кру­ чение при скрутке с откруткой может быть даже боль­ ше, чем без открутки. Определить величину угла подъе-

123

fciä а, іпі>ке которой это явление будет иметь место, мож­ но из уравнения

а =30°.

Углы подъема винтовой линии при общей окрутке гибких высоковольтных кабелей типа КШВГ лежат в зо­ не 81—82°, поэтому величина остаточного кручения со­ вершенно незначительна при скрутке с откруткой на 360°. Таким образом, общая скрутка гибких высоковольтных кабелей целесообразна на шестифазных машинах, обес­ печивающих такую скрутку и широко распространенных на кабельных заводах, специализирующихся по выпуску этих кабелей.

В последнее время находят все большее применение быстроходные крутильные машины с вращающимися приемными барабанами. Очевидно, что применение таких машин для общей скрутки гибких высоковольтных ка­ белей является перспективным.

Наложение шланговых оболочек гибких кабелей про­

ложенную вулканизационную камеру, натяжение кабеля должно быть таким, чтобы избежать преждевремен­ ного соприкосновения кабеля со стенкой вулканизацион­ ной трубы, но для этого необходимы такие растягиваю­ щие усилия, которые иногда превышают предельно до­ пустимые.

Эта проблема решается применением агрегатов с на­ клонно или вертикально расположенной вулканизацион­ ной камерой [Л. 45]. В агрегате вертикального типа ка­ бель как при ощприцевании в экструзионной головке, так и при вулканизации и охлаждении движется верти­ кально.

Граница между паровой греющей и водяной охлаж­ дающей средами, выполняющая роль промежуточного затвора, может менять свое положение по высоте трубы в определенных пределах в зависимости от соотношения давлений пара и охлаждающей воды, регулируемых с по­ мощью специальных управляющих устройств. Недостат­ ком этого агрегата является необходимость строитель­ ства относительно высокой башни с грузоподъемниками, что связано с большими капиталовложениями. Правда,

124

определенная экономия средств возможна за счет умень­ шения длины охлаждающей камеры и введения гори­ зонтально расположенной зоны окончательного охлаж­ дения.

Более экономичным является применение агрегатов непрерывной вулканизации наклонного типа, зачастую называемых в зарубежной технике цепнолинейными агрегатами [Л. 45]. Отличительной особенностью этого агрегата является то, что вулканизационная камера по­ вторяет форму кабеля со свободным провесом.

В большинстве случаев пет необходимости проводить вулканизацию оболочки полностью в свободно подве­ шенном состоянии кабеля. После предварительной вул­ канизации наружных слоев оболочки допустимо касание кабеля со стенками вулканизационной камеры, поэтому ее изготавливают из двух частей: одна часть по форме цепной линии и вторая часть прямая.

4-3. ВО П РО С Ы АВТО М АТИ ЧЕСКО ГО УПРАВЛЕНИЯ РЕЖ И М А М И АНВ

Современный агрегат непрерывной вулканизации представляет собой сложную технологическую систему, работа которой определяется зна­ чительным числом взаимосвязанных параметров.

Для автоматического управления основными технологическими процессами на АНВ (наложением оболочки и ее вулканизацией необ­ ходимо иметь две автоматические системы управления (САУ): а) САУ режимом вулканизации; б) САУ наложением оболочки.

Система автоматического управления режимом вулканизации

Систему автоматического управления режимом вулканизации резино­ вой оболочки можно выполнять по двум основным типам схем: с применением датчика степени вулканизации и без него.

Применение датчика степени вулканизации позволяет разрабо­ тать САУ режимом вулканизации АНВ, которая будет реагировать на любые возмущения, влияющие на степень вулканизации оболочки кабеля. Такая схема может быть выполнена в виде одноконтурной (рис. 4-4). Работа такой схемы состоит в следующем: от датчика степени вулканизации 1 сигнал подается на сравнивающее устрой­ ство 2, где из него вычитается сигнал от задатчика степени вулкани­ зации 3. Разность сигналов от сравнивающего устройства подается в регулирующее устройство 4, сигнал которого изменяет скорость протягивания кабельного изделия через вулканизационную камеру АНВ путем воздействия на двигатель тяги 5.

Однако такая схема САУ требует создания датчика, измеряюще­ го степень вулканизации оболочки без ее разрушения в процессе изготовления кабельного изделия. Кроме того, в данной схеме датчик должен устанавливаться за вулканизационной и охлаждающей каме­ рами АНВ. Поэтому информация о степени вулканизации может быть получена только после выхода кабельного изделия из охлаждающей камеры. Это приводит к большому времени запаздывания сигнала,

125

пЬсі'упаіощего в САУ. Время запаздывания будет равно вреУеіііІ прохождения участка кабеля через вулканизационную камеру. Это время запаздывания сигнала затрудняет разработку САУ с высоким качеством регулирования. Поэтому, несмотря' иа простоту принци­ пиальной схемы САУ с датчиком степени вулканизации, практическое ее осуществление встречает большие трудности.

Одной из возможных схем САУ режимом вулканизации является схема с применением специализированного вычислительного устрой­ ства (рис. 4-5).

Работа такой схемы заключается в следующем. Сигналы от дат­ чиков параметров, которые определяют режим вулканизации 1—4

(температура греющего пара, заготовки, охлаждающей воды, диа­ метр оболочки и т. и.), направляются в вычислительное 5 и далее в сравнивающее 6 устройства. По величинам параметров эти устрой­ ства нормируют сигнал, который определяет необходимый режим вулканизации, и сравнивают его с сигналом, поступающим от задаю­ щего устройства 7 и определяющим действительный режим вулка­ низации АНВ. Разница сигналов направляется в регулирующее устройство 8, которое изменяет скорость протягивания кабельного изделия через вулканизационную камеру АНВ путем воздействия па двигатель тяги 9.

Такая система имеет ряд преимуществ перед первым типом схем:

1)не требуется датчик степени вулканизации;

2)САУ реагирует без запаздывания на изменение параметров, что предотвращает получение брака по выходе кабеля из вулканиза­ ционной камеры.

Система автоматического управления диаметром наружной оболочки кабеля

Система автоматического управления наложением резиновой оболоч­ ки на заготовку кабеля может быть выполнена по двум вариантам схемы:

126

1) датчик диаметра наружной оболочки устанавливается вблизи матрицы непосредственно в вулканизационной камере;

2) датчик диаметра устанавливается за охлаждающим устрой­ ством АНВ.

В первом случае схема САУ может быть выполнена в виде одно­ контурной. Однако практическое ее выполнение затрудняется ввиду того, что разработка и техническое выполнение датчика, работающе­ го непосредственно в вулканизационной камере АНВ, представляют большие трудности, и до сих пор эта задача не решена.

При втором варианте схемы ввиду большого запаздывания сиг­ нала от датчика применять одноконтурную САУ с высоким качест­ вом процесса регулирования не представляется возможным.

В этом случае может быть ис­ пользована схема с компенсацией основного возмущающего воздей­ ствия (скорости протягивания ка­ беля) с периодической подкоррек­ тировкой работы управляющего устройства по сигналу отклонения диаметра оболочки от заданного

(рис. 4-6).

Данная схема работает сле­ дующим образом. По текущему зна­ чению диаметра оболочки кабеля и соотношению скоростей тяги и шнека К в решающем устройстве 5 по специально определенной про­ грамме вычисляется такое значе­ ние соотношения скоростей тяги и шнека Ко, при котором диаметр оболочки кабеля будет равен за­ данному значению. Это значение Ко запоминается в 6, после чего с выдает текущее значение К. Зн чения К и Ко направляются в срав­ нивающее устройство, где форми­ руется сигнал АК=К—Ао- Сигнал ДК подается в регулирующее уст­ ройство 8, которое воздействует через исполнительный механизм 9 и реостат 10 на привод пресса 11

таким образом, чтобы соотношение скоростей тяги н шприц-пресса стало равным Ко- По этому значению Ко при изменении тяги под­ страивается работа шприц-пресса. Значение Ко может несколько изменяться в процессе работы, например, при изменении пластично­ сти резины, температуры в головне пресса и т. п. Поэтому значе­ ние Ко периодически корректируется путем измерения текущего зна­ чения величины диаметра оболочки кабельного изделия и подачи сигнала в решающее устройство 5, т. е. таким образом проводится текущий контроль диаметра кабельного изделия, который обычно проводит периодически мастер с целью подстройки работы АНВ на заданный диаметр оболочки.

Такая схема разработана, изготовлена и испытывается на опыт­ ном заводе НИКИ г. Томска.

!27

Г Л А В А П Я Т А Я

ИСПЫТАНИЕ КАБЕЛЕЙ

5-1. К Л А С С И Ф И К А Ц И Я ИСПЫ ТАНИЙ

Одним из важных элементов производственного процесса является испытание кабельных изделий. В процессе испытания определяются характеристики материалов и изделий, осуществляется контроль технологического про­ цесса, оценивается соответствие действительных пара­ метров конструкции расчетным и решаются другие во­ просы.

Проектировщик при расчете того или иного изделия принимает целый ряд параметров, полученных из лите­ ратуры или из опыта работы аналогичных конструкций. Критерием правильности выбора параметров являются результаты испытания. Например, при расчете изоляции кабеля ее пробивное напряжение высчитывается по из­ вестному значению электрической прочности, полученной в результате пробоя образцов электроизоляционного ма­ териала. Однако высчитанное таким образом пробивное напряжение может заметно отличаться от реальной ве­ личины в кабеле.

В результате испытания высоковольтного гибкого ка­ беля наиболее желательно получить его прочностные ха­ рактеристики: пробивное напряжение и параметры урав­ нения надежности изоляции, механическую прочность токопроводящих жил и кабеля, циклическую долговеч­ ность жил и оплетки и ряд других. При определении прочностных характеристик кабеля последний в процес­ се испытания должен подвергнуться разрушению. На­ пример, чтобы получить значение пробивного напряже­ ния изоляции, ее необходимо пробить. Естественно, что кабели, на которых определялись прочностные характе­ ристики, к эксплуатации не пригодны.

Таким образом, прочностные характеристики нельзя получить на конструкции, которая предназначена для эксплуатации. Это выдвигает задачу разработки косвен­ ных методов оценки прочности (электрической и меха­ нической) конструкции. Большинство косвенных методов позволяет указать, что прочностные характеристики из­ делия имеют значения выше некоторого заданного уров­ ня. Однако они не дают возможности определять абсО' лютную величину прочности,

128

Выходом из такого положения является проведение двух видов испытаний.

Первый вид — типовые испытания, при проведении которых определяют прочностные характеристики испы­ туемых образцов. Испытанию подвергается специально отобранная группа образцов, достаточно полно пред­ ставляющая данную серию изделий. При этом предпо­ лагается, что прочностные характеристики отобранной группы и выпускаемой серии изделий одинаковы. Оче­ видно, такое предположение вполне оправдано, если серия изделий изготовлена по одной и той же технологии и из одних и тех же материалов. Изделия, подвергнутые типовым испытаниям, к дальнейшей эксплуатации не пригодны.

Типовые испытания проводятся по наиболее полной программе и имеют своей целью получить исчерпынающие данные о параметрах и работоспособности конст­ рукции.

Второй вид — контрольные испытания. При контроль­ ных испытаниях основная цель заключается в проверке того, что уровень прочностных характеристик не ниже некоторого минимального допустимого уровня. Контроль­ ным испытаниям подвергаются все выпускаемые изделия. Так как после контрольных испытаний изделие должно длительно работать в условиях эксплуатации, то суще­ ственное значение приобретает выбор испытательных на­ грузок.

Высокие испытательные нагрузки могут вызвать необратимые остаточные явления, снижающие работо­ способность изделия. Напротив, низкие испытательные нагрузки снижают достоверность суждения о прочност­ ных характеристиках конструкции. В этих условиях су­ щественное значение приобретают различные методы неразрушающнх испытаний. Неразрушающие испытания позволяют выявить наличие дефектов в изделии (рако­ вин, рыхлой структуры материала, включений и т. д.), которые снижают прочностные характеристики. Приме­ няя неразрушающие испытания, необходимо одновремен­ но помнить, что они дают ограниченную информацию о прочностных характеристиках изделия.

Контрольные испытания в свою очередь можно под­ разделить на испытания материалов и полуфабрикатов, пооперационный контроль и испытания готовой продук­ ции.