橡膠電纜連續(xù)硫化生產(chǎn)線水汽平衡系統(tǒng)設(shè)計(jì)探討

橡膠電纜連續(xù)硫化生產(chǎn)線水汽平衡系統(tǒng)設(shè)計(jì)探討孫竹;宋海峰【摘要】簡(jiǎn)述了橡膠電纜的硫化過(guò)程及半懸鏈?zhǔn)较鹉z電纜硫化生產(chǎn)線硫化管道及冷卻管道長(zhǎng)度的選擇，介紹了橡膠硫化包覆過(guò)程中水汽平衡系統(tǒng)的組成及工作原理，圍繞蒸汽壓力控制、冷卻水外循環(huán)、內(nèi)循環(huán)三個(gè)方面對(duì)水汽平衡系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)探討。%Thispaperbrieflydescribesthevulcanizationprocessofrubberlineandthelengthselectionofthevulcanizationandcool-ingtubesofthehangingchainvulcanizationrubberline,introducestheconfigurationandoperatingprinoipleofwater-steambalancesystemduringthesheathingprocessofrubbervulcanizationanddiscussesthedesignofthissystemfromthreeaspects,suchassteampressurecontrol,coolingwaterexternalandinternalcirculation.【期刊名稱】《機(jī)械制造與自動(dòng)化》【年(卷)，期】2014(000)004【總頁(yè)數(shù)】3頁(yè)(P199-201)【關(guān)鍵詞】橡膠電纜;生產(chǎn)線;硫化;管道設(shè)計(jì);水汽平衡【作者】孫'竹;宋海峰【作者單位】南京藝工電工設(shè)備有限公司，江蘇南京211199浦京藝工電工設(shè)備有限公司，江蘇南京211199【正文語(yǔ)種】中文【中圖分類(lèi)】TH120引言橡膠電纜因其包覆材料的特有性質(zhì)在生產(chǎn)過(guò)程中廣泛采用連續(xù)硫化生產(chǎn)工藝，做為生產(chǎn)線關(guān)鍵技術(shù)之一的水汽平衡控制系統(tǒng)其可靠性和穩(wěn)定性對(duì)橡膠電纜制品的品質(zhì)起著至關(guān)重要的作用。1橡膠電纜的生產(chǎn)流程橡膠電纜的生產(chǎn)過(guò)程實(shí)質(zhì)上就是膠料的硫化過(guò)程。硫化即膠料通過(guò)生膠分子間交聯(lián)，形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的過(guò)程。連續(xù)硫化工藝則是擠包和硫化連接成一道工序的硫化工藝。橡膠電纜包覆層的硫化在硫化管內(nèi)進(jìn)行，硫化管道的布置形式通常有半懸鏈?zhǔn)胶蛢A斜式兩種，本文以半懸鏈?zhǔn)綖槔?。圖1中電纜線芯被上牽引牽至一定高度(形成懸鏈)經(jīng)模具擠出包覆，再經(jīng)過(guò)充滿飽和蒸汽的硫化管道硫化，隨后進(jìn)入冷卻管道冷卻，硫化完成后的電纜冷卻后經(jīng)下?tīng)恳隣砍龉艿?，作為成品被收卷在收線設(shè)備上。圖1生產(chǎn)流程圖2水汽平衡系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1硫化管道壓力和溫度的選擇橡膠電纜包覆層硫化反應(yīng)的加熱介質(zhì)通常采用飽和蒸汽，飽和蒸汽的溫度與其壓力有關(guān)，當(dāng)蒸汽的壓力達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，蒸汽的溫度也隨之達(dá)到相應(yīng)的數(shù)值。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，蒸汽的壓力和溫度滿足Antoine公式[1]:ln(P)=A-B/(T+C),其中A、B、C為Antoine常數(shù)疽為飽和蒸汽的溫度，P為飽和蒸汽壓力。也可以直接查表得到，如表1[1]。表1飽和蒸汽壓力與其溫度的關(guān)系壓力/(MPa)6179.1壓力/(MPa)0.10.20.30.40.50.60.70.80.9溫度/(°。119.9132.9142.8151.1158.1164.2169.2174.1.01.11.21.31.41.51.61.71.8續(xù)表12208.9S力/（MPa）1.92.02.12.22.32.42.5溫度/UC）溫度/（。。183.2187.1190.8194.2197.4200.5203.4206.211.4213.8216.2218.5220.2222.9225包覆層膠料的硫化時(shí)間很大程度上取決于飽和蒸汽的溫度，不同配方的膠料硫化溫度不盡相同，需要試驗(yàn)得到相應(yīng)數(shù)據(jù)。在已知某種膠料一種溫度下的硫化時(shí)間時(shí)，可以通過(guò)公式（其中，T為硫化時(shí)間，T為硫化溫度，K=2）求得在其他溫度下的硫化時(shí)間，并可以求得在對(duì)應(yīng)溫度下電纜的生產(chǎn)速度。例如，要硫化一根10mm2的橡皮絕緣電纜，經(jīng)配方試驗(yàn)確定在143C溫度下，硫化時(shí)間為30min。假定線芯以80m/min的速度通過(guò)溫度為143C的硫化管道，則硫化長(zhǎng)度應(yīng)為80x30=2400m才能滿足硫化過(guò)程。這樣長(zhǎng)的硫化管道很明顯是不可取的。如果將硫化溫度由143C提高到203C，根據(jù)公式可以求得203C下的硫化時(shí)間為0.4688min,如果采用50m長(zhǎng)的硫化管來(lái)硫化，則生產(chǎn)線速度v=50-0.4688=106.7m/min。此外，蒸汽壓力的作用還可以使電纜包覆層更加致密。2.2硫化管道和冷卻管道長(zhǎng)度的選擇由于受廠房的限制，硫化管的長(zhǎng)度有限。如果加熱段管道過(guò)短，會(huì)導(dǎo)致電纜硫化不充分，影響生產(chǎn)速度；如果加熱管道太長(zhǎng)，冷卻管道長(zhǎng)度必然要縮短，這時(shí)水位可能會(huì)過(guò)低，電纜又會(huì)因熱交換不夠?qū)е吕鋮s不充分，影響產(chǎn)品品質(zhì)。因此必須合理的選擇加熱段和冷卻段管道的長(zhǎng)度，并且把冷卻水位控制在比較合理的區(qū)段內(nèi)。硫化管道長(zhǎng)度的選擇通常有兩種方法：1）計(jì)算法可根據(jù)公式:L=Vxtxs（其中:L一硫化管道長(zhǎng)度，m;V—生產(chǎn)線速度，m/min;t—硫化時(shí)間，min/mm，通常t=0.25~1.5;s—膠料厚度，mm）例如:生產(chǎn)一根導(dǎo)體截面積為10mm2，包覆厚度為1.6mm，生產(chǎn)線速度不小于30m/min的橡膠電纜所需的硫化段長(zhǎng)度為:Lmin=30x0.5x1.6=24m（這里t取0.5）。以此類(lèi)推，可計(jì)算出其他規(guī)格品種所需的硫化段長(zhǎng)度Lmin1~k，最終L=max（Lmin1~k）。2）類(lèi)比法根據(jù)國(guó)內(nèi)外成熟生產(chǎn)線的布置情況及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，類(lèi)比設(shè)計(jì)出類(lèi)似生產(chǎn)線的硫化段長(zhǎng)度，這里不做闡述。可根據(jù)電纜生產(chǎn)廠家的膠料情況以及要求的生產(chǎn)線速度初算出所需的硫化段長(zhǎng)度，再根據(jù)廠房實(shí)際情況以及冷卻效果確定最小許用冷卻段長(zhǎng)度，通常冷卻段長(zhǎng)度取1.15-2倍的硫化段長(zhǎng)度。2.3水汽平衡系統(tǒng)的控制原理及組成由于管道內(nèi)的蒸汽壓力存在波動(dòng)，同時(shí)在生產(chǎn)過(guò)程中也需要根據(jù)生產(chǎn)速度調(diào)節(jié)管道內(nèi)蒸汽的壓力，以獲得有利的生產(chǎn)參數(shù)。因此，生產(chǎn)線的控制轉(zhuǎn)化為水汽平衡的控制。按各部分功能，整個(gè)水汽平衡系統(tǒng)可分為以下3個(gè)部分:1）蒸汽壓力控制部分;2）外循環(huán)部分；3）內(nèi)循環(huán)部分。蒸汽壓力控制部分控制著管道內(nèi)的蒸汽壓力，夕卜循環(huán)部分控制管道內(nèi)實(shí)際的水位，兩個(gè)部分控制上相互獨(dú)立，通過(guò)管道壓力相互聯(lián)系。冷卻部分水泵的供給保持了水位在設(shè)定高度同時(shí)抵消了蒸汽壓力的波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)平衡。內(nèi)循環(huán)部分起著增強(qiáng)冷卻效果減輕水位波動(dòng)的作用。a）蒸汽壓力控制部分蒸汽壓力的控制關(guān)鍵在于對(duì)管道內(nèi)蒸汽壓力實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及管道內(nèi)壓力反饋。如圖2所示，蒸汽壓力控制部分主要由蒸汽控制閥組和遠(yuǎn)傳壓力表組成。遠(yuǎn)傳壓力表將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到的管道壓力信號(hào)送至控制系統(tǒng)，經(jīng)運(yùn)算處理后與系統(tǒng)設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行比較，由控制系統(tǒng)控制蒸汽閥組的進(jìn)汽閥開(kāi)啟或關(guān)閉，管道內(nèi)蒸汽的實(shí)際壓力與設(shè)定壓力保持一致。在蒸汽控制閥組內(nèi)增設(shè)了安全閥，限定管道內(nèi)的最大壓力，保障安全。圖2水汽平衡系統(tǒng)組成圖b） 外循環(huán)控制部分水位的控制關(guān)鍵在于對(duì)管道內(nèi)實(shí)際水位的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和反饋，如圖2所示，夕卜循環(huán)控制部分由冷卻水供給閥組和差壓變送器組成。差壓變送器一端連接有一定高度差的小型儲(chǔ)水罐，另一端連接冷卻管道的末端，兩端均勻與管道相通。假設(shè)管道內(nèi)壓力為P0差壓變送器兩端的壓差△?則取決于管道內(nèi)水位的實(shí)際高低與小型儲(chǔ)水罐的高度差吊?；诖?，差壓變送器采集到了管道內(nèi)的水位信號(hào)，并將該信號(hào)送至控制系統(tǒng)，經(jīng)控制系統(tǒng)運(yùn)算處理后與設(shè)定的水位參數(shù)進(jìn)行比較，控制冷卻水供給閥組的開(kāi)啟或關(guān)閉，從而保證水位的動(dòng)態(tài)平衡。圖3為夕卜循環(huán)控制流程圖c） 內(nèi)循環(huán)部分如圖2所示，內(nèi)循環(huán)閥組即內(nèi)循環(huán)部分，將管道內(nèi)的冷卻水從水位上部抽回冷卻管末端，其中設(shè)有強(qiáng)冷裝置，增強(qiáng)了管道內(nèi)冷卻水的冷卻效果，可以有效的減輕冷卻水對(duì)管道內(nèi)線纜的擾動(dòng)。循環(huán)閥組在主管道上設(shè)置有多個(gè)取水口，可以適應(yīng)不同的水位，并且在取水口上安裝有傳感器，一旦蒸汽到達(dá)取水口，此處的閥組會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，保障安全。圖3夕卜循環(huán)控制流程圖3結(jié)語(yǔ)水汽平衡系統(tǒng)作