橡膠電纜連續(xù)硫化生產線水汽平衡系統(tǒng)設計探討

橡膠電纜連續(xù)硫化生產線水汽平衡系統(tǒng)設計探討孫竹;宋海峰【摘要】簡述了橡膠電纜的硫化過程及半懸鏈式橡膠電纜硫化生產線硫化管道及冷卻管道長度的選擇，介紹了橡膠硫化包覆過程中水汽平衡系統(tǒng)的組成及工作原理，圍繞蒸汽壓力控制、冷卻水外循環(huán)、內循環(huán)三個方面對水汽平衡系統(tǒng)進行了設計探討。%Thispaperbrieflydescribesthevulcanizationprocessofrubberlineandthelengthselectionofthevulcanizationandcool-ingtubesofthehangingchainvulcanizationrubberline,introducestheconfigurationandoperatingprinoipleofwater-steambalancesystemduringthesheathingprocessofrubbervulcanizationanddiscussesthedesignofthissystemfromthreeaspects,suchassteampressurecontrol,coolingwaterexternalandinternalcirculation.【期刊名稱】《機械制造與自動化》【年(卷)，期】2014(000)004【總頁數】3頁(P199-201)【關鍵詞】橡膠電纜;生產線;硫化;管道設計;水汽平衡【作者】孫'竹;宋海峰【作者單位】南京藝工電工設備有限公司，江蘇南京211199浦京藝工電工設備有限公司，江蘇南京211199【正文語種】中文【中圖分類】TH120引言橡膠電纜因其包覆材料的特有性質在生產過程中廣泛采用連續(xù)硫化生產工藝，做為生產線關鍵技術之一的水汽平衡控制系統(tǒng)其可靠性和穩(wěn)定性對橡膠電纜制品的品質起著至關重要的作用。1橡膠電纜的生產流程橡膠電纜的生產過程實質上就是膠料的硫化過程。硫化即膠料通過生膠分子間交聯(lián)，形成三維網絡結構的過程。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進行，硫化管道的布置形式通常有半懸鏈式和傾斜式兩種，本文以半懸鏈式為例。圖1中電纜線芯被上牽引牽至一定高度(形成懸鏈)經模具擠出包覆，再經過充滿飽和蒸汽的硫化管道硫化，隨后進入冷卻管道冷卻，硫化完成后的電纜冷卻后經下牽引牽出管道，作為成品被收卷在收線設備上。圖1生產流程圖2水汽平衡系統(tǒng)設計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的加熱介質通常采用飽和蒸汽，飽和蒸汽的溫度與其壓力有關，當蒸汽的壓力達到一定數值時，蒸汽的溫度也隨之達到相應的數值。在實際生產過程中，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，需要試驗得到相應數據。在已知某種膠料一種溫度下的硫化時間時，可以通過公式（其中，T為硫化時間，T為硫化溫度，K=2）求得在其他溫度下的硫化時間，并可以求得在對應溫度下電纜的生產速度。例如，要硫化一根10mm2的橡皮絕緣電纜，經配方試驗確定在143C溫度下，硫化時間為30min。假定線芯以80m/min的速度通過溫度為143C的硫化管道，則硫化長度應為80x30=2400m才能滿足硫化過程。這樣長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，根據公式可以求得203C下的硫化時間為0.4688min,如果采用50m長的硫化管來硫化，則生產線速度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度的選擇由于受廠房的限制，硫化管的長度有限。如果加熱段管道過短，會導致電纜硫化不充分，影響生產速度；如果加熱管道太長，冷卻管道長度必然要縮短，這時水位可能會過低，電纜又會因熱交換不夠導致冷卻不充分，影響產品品質。因此必須合理的選擇加熱段和冷卻段管道的長度，并且把冷卻水位控制在比較合理的區(qū)段內。硫化管道長度的選擇通常有兩種方法：1）計算法可根據公式:L=Vxtxs（其中:L一硫化管道長度，m;V—生產線速度，m/min;t—硫化時間，min/mm，通常t=0.25~1.5;s—膠料厚度，mm）例如:生產一根導體截面積為10mm2，包覆厚度為1.6mm，生產線速度不小于30m/min的橡膠電纜所需的硫化段長度為:Lmin=30x0.5x1.6=24m（這里t取0.5）。以此類推，可計算出其他規(guī)格品種所需的硫化段長度Lmin1~k，最終L=max（Lmin1~k）。2）類比法根據國內外成熟生產線的布置情況及相關標準，類比設計出類似生產線的硫化段長度，這里不做闡述?？筛鶕娎|生產廠家的膠料情況以及要求的生產線速度初算出所需的硫化段長度，再根據廠房實際情況以及冷卻效果確定最小許用冷卻段長度，通常冷卻段長度取1.15-2倍的硫化段長度。2.3水汽平衡系統(tǒng)的控制原理及組成由于管道內的蒸汽壓力存在波動，同時在生產過程中也需要根據生產速度調節(jié)管道內蒸汽的壓力，以獲得有利的生產參數。因此，生產線的控制轉化為水汽平衡的控制。按各部分功能，整個水汽平衡系統(tǒng)可分為以下3個部分:1）蒸汽壓力控制部分;2）外循環(huán)部分；3）內循環(huán)部分。蒸汽壓力控制部分控制著管道內的蒸汽壓力，夕卜循環(huán)部分控制管道內實際的水位，兩個部分控制上相互獨立，通過管道壓力相互聯(lián)系。冷卻部分水泵的供給保持了水位在設定高度同時抵消了蒸汽壓力的波動，實現(xiàn)動態(tài)平衡。內循環(huán)部分起著增強冷卻效果減輕水位波動的作用。a）蒸汽壓力控制部分蒸汽壓力的控制關鍵在于對管道內蒸汽壓力實時監(jiān)測及管道內壓力反饋。如圖2所示，蒸汽壓力控制部分主要由蒸汽控制閥組和遠傳壓力表組成。遠傳壓力表將實時監(jiān)測到的管道壓力信號送至控制系統(tǒng)，經運算處理后與系統(tǒng)設定的參數進行比較，由控制系統(tǒng)控制蒸汽閥組的進汽閥開啟或關閉，管道內蒸汽的實際壓力與設定壓力保持一致。在蒸汽控制閥組內增設了安全閥，限定管道內的最大壓力，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鍵在于對管道內實際水位的實時監(jiān)測和反饋，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。假設管道內壓力為P0差壓變送器兩端的壓差△?則取決于管道內水位的實際高低與小型儲水罐的高度差吊?；诖?，差壓變送器采集到了管道內的水位信號，并將該信號送至控制系統(tǒng)，經控制系統(tǒng)運算處理后與設定的水位參數進行比較，控制冷卻水供給閥組的開啟或關閉，從而保證水位的動態(tài)平衡。圖3為夕卜循環(huán)控制流程圖c） 內循環(huán)部分如圖2所示，內循環(huán)閥組即內循環(huán)部分，將管道內的冷卻水從水位上部抽回冷卻管末端，其中設有強冷裝置，增強了管道內冷卻水的冷卻效果，可以有效的減輕冷卻水對管道內線纜的擾動。循環(huán)閥組在主管道上設置有多個取水口，可以適應不同的水位，并且在取水口上安裝有傳感器，一旦蒸汽到達取水口，此處的閥組會自動關閉，保障安全。圖3夕卜循環(huán)控制流程圖3結語水汽平衡系統(tǒng)作