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電纜填充用松軟材料直徑測量方法的探討

電纜填充用松軟材料直徑測量方法的探討

本信息供瀏覽過 396 次【打印】[發布日期:2008-1-4 ]

    交聯聚乙烯絕緣電力電纜的不回整現象，往往是由于電纜填充料聚丙烯網狀纖維并股軟繩的直徑測量誤差所造成的。由于該種材料蓬松、柔軟、無固定截面形狀，因此不能采用常規的直徑測量方法。本文介紹一種新的測量方法，在實際應用中收到良好的效果。
    1 前言
    多年來三芯交聯電纜的不圓整問題一直困擾著我們，也是電纜行業的一大難題。究其原因是由于交聯電纜填充用聚丙烯網狀撕裂纖維并股軟綿（簡稱并股軟綿）的直徑無法控制，目前行業內無切實可行的并股軟繩直徑測量方法，以至該材料規格混亂，無法滿足使用要求。三芯交聯電纜是我廠主導產品，其外觀質量問題直接影響我廠的產品和企業形象，及經濟效益。因此，解決并股軟繩的直徑測量問題勢在必行。通過長期的實踐、摸索、總結，提出了并股軟繩直徑測量的新方法。把這新方法用于其他電纜填充用的聚丙烯繩及巖棉繩的直徑測量，均收到較好的效果。2  并股軟繩直徑測量方法現狀分析    三條直徑相同的線芯兩兩相切外，且分別與外被層內切，并股軟綿占據線芯與護套間的空間，形成曲邊扇形。顯然，在電纜結構設計中此曲邊扇形的面積不難計算，而如何保證并股軟綿在使用狀態下呈設計要求的截面是個大問題。并股軟綿由聚丙烯吹膜撕裂所成的網狀纖維多股絞合而成，其外觀特征蓬松柔軟，橫截面形狀不規則，不同點的橫截面大小不一致。針對并股軟繩的這些特征和如何定義其“直徑”，又如何來測量呢？    對此，現行行業采購規范無規定，并股軟繩生產廠及電纜廠也都沒有對其“直徑”給出明確的定義。對其“直徑”的測量一般采用如下方法：（1）并股軟繩處于自然狀態下，用游標卡尺輕卡讀數，作為其“直徑”；（2）對并股軟繩施加軸向張力后，用游標卡尺輕卡讀數；（3）沿并股繩外層聚丙烯繩的旋向擰緊，用游標卡尺輕卡讀數；（4）測量某長度重量，按生產廠提供的單位長度重量來推算其“直徑”。    方法1顯然不妥。方法2比方法1略有改進，但不能保證其橫截面呈圓形，輕卡的概念無法掌握，因此對其“直徑”無法控制。    方法3，沿并股軟繩外層聚丙烯繩的旋向擰緊，其外觀呈明顯的麻花狀，各點高低起伏差異較大，無法確定哪里能代表其“直徑”。出現這種現象是由于并股軟綿相鄰兩層的旋向相反，沿外層擰緊，相鄰的內層就會被旅松，自然會出現外層起包、凹陷的現象。    方法4，在材料密度不變及開網情況相同的條件下，用此方法計算“直徑”相對準確，但由于各廠家并股繩材料配方不盡相同，即添加劑的比例不同，其密度在一個較大的范圍內變化，另開網情況不同，并股繩軟硬有一定差異，且其“直徑”究竟是什么概念不清，因此，生產廠家提供的材料標準中規定，以單位長度重量來確定并股軟繩的直徑的方法的允許偏差為±25％。而我們所需的并股軟綿的“直徑”每種規格相差2mm，這樣的公差是無法區分幾種相鄰規格的。另方面，若能消除以上各種影響因素，這種方法也很難用于并股軟繩生產中的“直徑”控制，因很難設想在生產過程中頻繁地取其中間的一段來稱其重量；在使用中檢測，一是較麻煩，二是浪費太大，且無法對其“直徑’哇面控制。3  新的測量方法的提出    基于以上四種方法在實際使用中都不切實可行，因此要控制并股軟繩的“直徑”，解決三芯交聯電纜不圓整的問題，必須走新的路子，采用新的并股軟綿直徑測量方法。    并股軟繩使用多年，其“直徑”測量問題一直沒有解決，主要是因蓬松柔軟、橫截面形狀不規則；常規使用的直徑測量工具是直尺、游標卡尺等；常規的測量方法是直接在測量工具上讀數，三者無法有效地結合起來。    并股軟繩在交聯電纜的橫截面中呈曲邊扇形，是受到周圍物體擠壓的結果。這種擠壓力的大小與并股軟綿自身的“直徑”決定了其使用狀態下呈曲邊扇形的橫截面的面積大小。在正常的條件下擠壓力為常量。若使用狀態相同，并股繩“直徑”合適，其橫截面的形狀和面積就可達到理想狀態，即實現電纜填充圓整的目的。    并股軟繩的“直徑”不能直接測量，是否可設計一個模擬并股軟繩使用狀態的測量器具，通過某種轉換從而間接確定其“直徑”呢？由此產生如下方法：制做一個橫截面呈凹形的多屬楷體，上置一塊與矩形槽兩豎邊始終垂直且可上下移動的壓板，壓板上施加一確定的力P，在壓板下沿槽向放置并股軟繩，槽的豎邊有刻度標記，這樣可根據該狀態下并股繩所呈的矩形截面積計算其呈圓形時的直徑。但這種方法的缺點一是工具制作較麻煩，更主要的是并股軟繩的直徑規格范圍大，由12～30mm。而測量器具主體上的矩形槽一旦確定就不會改變，這樣，制作的測量工具若適合測大規格的就不適用于小規格，反之一樣。    通過反復摸索、試驗發現，并股軟繩雖在自然狀態下橫截面形狀不規則，但在其受到處在同一平面的連續的垂直且指向軸心的等壓力的作用下，該橫截面的形狀趨于圓形。至此，可以給井股軟繩的“直徑”以明確的定義——在并股軟繩受到處在同一平面的連續的垂直且指向軸心的確定的等壓力的作用下，該橫截面為圓形（近似），此圓形的周長除以圓周率為并股軟繩在該處的直徑。明確了這一定義后，進而設計了新的測量工具及方法：   （1）測量工具。*小刻度為1mm的鋼直尺一把，1000g硅碼～個，紅棉牌尼龍吉他第1弦一根，即直徑為0.7mm尼龍繩一根。    （2）測量方法及步驟    1）尼龍繩一端固定，另一端施加 100O g重的破碼，測量尼龍繩上預先作的標記A，B    2）把并股軟繩需測直徑部分水平放置，使其處于自然松弛狀態，用尼龍繩沿并股軟繩徑向環繞一周，使尼龍繩所在的平面與并股繩測量處的軸線垂直，然后按步驟1）施加張力，并使尼龍繩兩端處于鉛垂狀態，測量A，B間的距離L1。    3）用Lo減去L1，即為所測并股軟繩在該處的周長L，從而求得直徑D=L/r。這樣就可通過一根尼龍繩、一個破碼與直尺的使用，完成常規測量不能完成的工作。4  實驗數據的驗證及處理    方法確定了，但該方法的測量重復性及測量精度能否滿足需要呢？對此做了大量的試驗進行驗證。試驗在各種不同規格的并股軟繩上進行。在約1m長的并股軟繩上等間隔測量五點，各點作好標記，記錄測量周長數據。為了驗證測量數據的重復性，對上述各點進行**、第三次測量。反復分析比較每個數據，并通過更換硅碼重量，尋找*佳效果，*后確定采用1000 g硅碼。通過試驗認為，測量的重復性及精度完全能夠滿足使用要求。本測量理論上是在同一處進行三次測量，實際在測量過程中并股軟繩的內外層不斷地串動，不可能在同一處進行三次重復測量。由于并股軟繩在某一相鄰各點的直徑不可能完全相同，測量本身也存在一定的系統誤差，因此，同一處的測量結果不完全重復。每個測點的值不同也反映了其本身各處直徑的不均勻性，一般在一個不太大的范圍內變化。本著既簡化測量工作又能滿足需要的原則，通過多次試驗比較決定，測量在同一并股軟繩上進行三次，測點間隔約30 cm，取其中間值作為直徑的測量值。5  實施效果    1996年8月，發生了多起用戶投訴我廠交聯電纜不圓整事件，并對我廠交聯電纜質量持懷疑態度，有的堅決要求退貨。為徹底解決這一問題試用了上述的并股軟繩直徑測量方法（以下簡稱新方法）。效果一下就顯現出來，使三芯交聯電纜的外觀有了徹底的改變。用新方法對庫內各廠家各規格的并股軟繩重新篩選分類。發現*典型的事例是某廠家提供的標稱直徑（mm）為22規格的并股軟繩中，在僅剩余的37件的實測直徑（mm）就分成16、18、20、22、24、26六種規格，由此足以看到原并股軟繩規格的混亂。用于其他電纜填充的聚丙烯繩及巖錦繩的直徑測量同樣存在以上的問題，對兩者逐步實施新方法，均收到良好的效果。6結論    新方法徹底擺脫了常規的用于有固定截面形狀的材料的直徑測量方法的束縛，使并股軟繩等蓬松、柔軟的填充材料的直徑概念從含混不清到完全明確；直徑測量從原來不可操作的定性描述到完全量化的可操作。測量工具簡單，方法簡便。因此，很好地解決了此類材料規格混亂及用其填充的各種電纜的圓整度差的問題，尤其是三芯交聯電纜的圓整度問題。解決了本廠電纜外觀質量的大問題，使本廠收到了較好的經濟效益。    實踐證明，與現采用的各種對松軟、無固定截面形狀的電纜用填充料的直徑的測量方法比較，本新方法較簡便，行之有效。

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