王國(guó)忠, 蔡海榮
(江蘇通光強(qiáng)能輸電線科技有限公司,海門226100)
國(guó)內(nèi)某電工機(jī)械公司提供的一條懸鏈交聯(lián)生產(chǎn)線,安裝投產(chǎn)已有5 年多,主要生產(chǎn)10,35 kV 的交聯(lián)聚乙烯(XLPE)絕緣線芯,也生產(chǎn)過10 kV 架空絕緣線。 幾年來,設(shè)備功能基本正常。 在生產(chǎn)小規(guī)格35 kV 絕緣線芯時(shí),曾出現(xiàn)過線芯抖動(dòng)現(xiàn)象,不過很快得到了解決,也摸索了一些絕緣線芯抖動(dòng)的處置經(jīng)驗(yàn)。 但最近一次,整條生產(chǎn)線出現(xiàn)了未曾遇到的抖動(dòng)情況,網(wǎng)上搜尋資料,又沒這方面的介紹。 這是在制造35 kV 絕緣時(shí),發(fā)生的整條交聯(lián)管抖動(dòng),但絕緣線芯并不振動(dòng)的現(xiàn)象。 這種情況,雖然對(duì)制品質(zhì)量沒什么影響,但劇烈地抖動(dòng)對(duì)設(shè)備及建筑物存在破壞隱患。
正常生產(chǎn)了35 kV 300 mm2XLPE 絕緣線芯后,更換規(guī)格,進(jìn)行400 mm2三層共擠生產(chǎn)。 第一天,系統(tǒng)各方面正常。 從第二天起,生產(chǎn)線的交聯(lián)管(加熱段、過渡段和冷卻段)就產(chǎn)生抖動(dòng)現(xiàn)象,抖動(dòng)持續(xù)時(shí)間在1 ~30 min 之間不等,每次抖動(dòng)間隔10 min到10 h 也不等。 也就是說,10 h 不抖動(dòng)了,又突然間開始抖動(dòng);或者剛平息沒幾分鐘,又開始抖動(dòng)了。 抖動(dòng)時(shí),整條交聯(lián)管往復(fù)伸縮,有時(shí)輕微,有時(shí)劇烈。 劇烈時(shí),三樓地面也感到振動(dòng),三樓的三臺(tái)擠出機(jī)上的加料斗明顯左右晃動(dòng)。 好在交聯(lián)管抖動(dòng)時(shí),絕緣線芯倒無什么偏心,制品質(zhì)量沒多大影響。但如此反復(fù)無常地抖動(dòng),后果不堪設(shè)想。
圖1 是這條半懸鏈生產(chǎn)線交聯(lián)管路示意圖,其中AB段、BC段和CD段分別是加熱段、過渡段和冷卻段。 加熱段、過渡段采用了懸鏈形式,而冷卻段,采用直線形式。 直線部分水平向下傾斜約0.5°。D是交聯(lián)線的下封口位置。 三臺(tái)擠塑機(jī)位于A處,分別是?65/20 內(nèi)屏蔽擠出機(jī)、?150/25 絕緣擠出機(jī)和?90/20 外屏蔽擠出機(jī),擠出機(jī)通過三層共擠機(jī)頭與上密封裝置(伸縮管)連接,伸縮管后面便是交聯(lián)管,由8 段加熱、2 段過渡、12 段水冷卻構(gòu)成,全長(zhǎng)共132 m。 冷卻段是通過兩臺(tái)(一臺(tái)使用、一臺(tái)備用)并聯(lián)立式離心泵(功率為18.5 kW,排放速率為12.5 m3/h,揚(yáng)程為200 m),從容積為100 m3水池中抽水,從下封閉處將冷水打入冷卻段,流入圖中的C點(diǎn)位置的水氣平衡罐(又叫差壓罐)。 差壓罐通過翻板液位計(jì)控制罐內(nèi)水位。 當(dāng)水位高于翻板液位計(jì)上限時(shí),氣動(dòng)球閥自動(dòng)打開,差壓罐內(nèi)的水排回水池。 水位低于翻板液位計(jì)下限時(shí),氣動(dòng)球閥關(guān)閉。 如此循環(huán),來補(bǔ)充冷水和控制管路內(nèi)水氣平衡。生產(chǎn)過程中,差壓罐內(nèi),下面是水,上面是氮?dú)夂退魵饣旌衔铩?差壓管進(jìn)水部位設(shè)有過濾網(wǎng),以防止切割電纜皮及交聯(lián)附屬物堵塞回水管。
圖1 懸鏈?zhǔn)浇宦?lián)生產(chǎn)線管路
在2 節(jié)過渡段(又稱預(yù)冷段)的中間連接處,即圖中BC段的中間位置,有一路氮?dú)馀趴昭b置,由高溫閥控制,通過旋渦氣泵排放,停車時(shí)開啟,避免管內(nèi)異味進(jìn)入主機(jī)房,正常生產(chǎn)時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài),抖動(dòng)因素應(yīng)該與此裝置無關(guān);這個(gè)中間連接處,還有一路氮?dú)馀懦隹诤鸵宦放盼劭?,?.0 MPa 壓力下,它們的排放速率均為0.4 m3/h。 氮?dú)馀懦隹诤团盼劭谠诠艿来颂幧舷聦?duì)稱。 氮?dú)馀懦隹谟酶邷亻y連接在預(yù)冷管路的上方,向外定時(shí)排放,將混入氮?dú)庵械乃魵馀懦鲋潦彝獾牡叵聺B井,以防混合水蒸氣上行至加熱段,影響交聯(lián)質(zhì)量和水氣平衡;而排污口則是先通過一段圓柱形容器連接在預(yù)冷段管路下方。交聯(lián)副產(chǎn)物先是停留在圓柱容器內(nèi),再通過高溫閥定時(shí)向外排放,以免堵塞管路。 排氣或排污都是以氣體形式釋放。
通過連續(xù)幾小時(shí)的觀察發(fā)現(xiàn),幾乎每次抖動(dòng),都發(fā)生在排氣或排污后,差壓罐的翻板液位計(jì)上升(俗稱補(bǔ)水)過程中。 如果排氣或排污后,差壓罐內(nèi)不是立即補(bǔ)水,而在向外排水,就不會(huì)發(fā)生抖動(dòng)。 反之,即便在排氣或排污后,差壓罐內(nèi)即刻補(bǔ)水,又不一定每次都發(fā)生抖動(dòng)。 分析認(rèn)為,在排氣或排污后,氮?dú)鈮毫?huì)立即“減小”。 加熱段、預(yù)冷段管路的內(nèi)徑為?211 mm,生產(chǎn)的35 kV 400 mm2的絕緣線芯的平均直徑為48.4 mm,伸縮管長(zhǎng)約1 m,加熱段、預(yù)冷段每段長(zhǎng)為6 m,則管路內(nèi)氮?dú)怏w積約為:
排出時(shí)間為5 s,在1.0 MPa 壓力下,體積減少了約5.56× 10-4m3,在壓力不變時(shí),體積減少了約0.275‰。 實(shí)際上,管路內(nèi)的體積是不變的,壓強(qiáng)會(huì)發(fā)生變化,由1.0 MPa 減小到0.999 7 MPa。 然而,正常生產(chǎn)時(shí),氮?dú)獾膲毫Σ▌?dòng)約為0.1 MPa,所以,這種排氣或排污引起的如此微小的壓力波動(dòng)可以忽略,不影響正常工作。 但在特定條件下,這種“減小”在差壓管內(nèi)液面上升,罐內(nèi)混合氣壓強(qiáng)增大的疊加作用下,誘發(fā)了冷卻管內(nèi)的冷水上行,上行的冷水在慣性作用下,壓縮了氮?dú)?,使得管?nèi)氮?dú)鈮毫哟?,氮?dú)鈮毫υ龃蠛?,又反彈,回推冷水,迫使冷水下行,慣性帶動(dòng)氮?dú)鈮簭?qiáng)“減小”,氣體壓力的“減小”再誘使冷水上行,如此反復(fù),造成冷卻管內(nèi)冷水不斷地來回振蕩,帶動(dòng)交聯(lián)管路不斷地伸縮,產(chǎn)生共振。這個(gè)過程,快則幾分鐘,慢則半小時(shí),等水氣平衡了,抖動(dòng)停止。 這也可以解釋為什么抖動(dòng)時(shí)間有長(zhǎng)有短的問題。 但為什么不是每次排氣后補(bǔ)水(液位計(jì)上升)時(shí)都發(fā)生抖動(dòng)呢? 原因可能是,因?yàn)闅鈮汉退畨憾加胁▌?dòng),不抖動(dòng)時(shí)補(bǔ)水時(shí)的壓力波動(dòng)沒能進(jìn)一步壓縮氮?dú)狻?在以前,生產(chǎn)從未發(fā)過這種抖動(dòng)現(xiàn)象,直至400 mm2這一規(guī)格正常生產(chǎn)了1 d 后,才出現(xiàn)這一現(xiàn)象。 只能解釋為,隨著生產(chǎn)的持續(xù),廢料和雜物隨著交聯(lián)管逐漸下行到差壓罐位置,積聚到一定時(shí)間后,差壓罐內(nèi)過濾網(wǎng)被大面積堵塞,壓力平衡作用減弱到了極限所致。 要驗(yàn)證這一說法,只有停機(jī),打開差壓罐檢查。 面臨的難題是,這一規(guī)格絕緣線芯生產(chǎn)還需約9 d 時(shí)間,如果馬上停機(jī)檢修,生產(chǎn)損失較大,還影響交貨期。
為了減少或消除這種抖動(dòng)現(xiàn)象,便于生產(chǎn),本工作作了如下調(diào)整:將排氣、排污的開關(guān)延時(shí),由原來的5 s 降至3 s,這樣,排出的氣體更少,壓力變化更小,減少了氣壓變化對(duì)抖動(dòng)的誘發(fā)能量。 這一調(diào)整后,抖動(dòng)頻率明顯減少,但偶爾仍有抖動(dòng)。 又將差壓罐的排水閥門盡量關(guān)小,使得排水時(shí)間變長(zhǎng),同樣,翻板液位計(jì)上升時(shí)間也變長(zhǎng),差壓罐內(nèi)的氣壓變化也減緩了,進(jìn)一步減少了抖動(dòng)的誘發(fā)概率。 為將抖動(dòng)概率減少到極限,再將交聯(lián)管下封口處的排水閥打開一點(diǎn),少量排水,可減少進(jìn)水壓力的影響。 通過一系列的調(diào)整后,交聯(lián)線幾乎沒有發(fā)生抖動(dòng),終于順利地完成了生產(chǎn)。
在生產(chǎn)任務(wù)結(jié)束后,作業(yè)人員檢修了設(shè)備,并打開了差壓罐,進(jìn)水處的濾網(wǎng)被絕緣皮等雜物堵塞了,回水嚴(yán)重受阻。 清理后,各種開關(guān)調(diào)整到正常位置,重新投入生產(chǎn),這種抖動(dòng)現(xiàn)象再也沒發(fā)生過。
交聯(lián)管發(fā)生抖動(dòng)而又不允許立即停機(jī)檢修時(shí),在排除抖動(dòng),保證連續(xù)生產(chǎn)時(shí),改變排氣、排污開關(guān)延時(shí)時(shí)間,或者排氣、排污的間隔時(shí)間,應(yīng)注意觀察絕緣外屏蔽表面的質(zhì)量,防止絕緣外屏蔽表面受交聯(lián)副產(chǎn)物的污染嚴(yán)重,影響制品質(zhì)量;差壓罐的排水閥門調(diào)節(jié)大小時(shí),切忌調(diào)節(jié)太猛,而影響壓力平衡和絕緣線芯的冷卻程度;下封口處的排水閥打開時(shí),應(yīng)注意觀察離心泵抽水機(jī)的工作狀況和水池水位的變化,有些公司的下封口處的排水是直接排出到室外,而不進(jìn)入循環(huán)水池,這樣,就應(yīng)及時(shí)調(diào)節(jié)水池水位,防止水池內(nèi)的循環(huán)水被抽干。
通過本次的抖動(dòng)排除,在要求作業(yè)人員定期清理交聯(lián)管內(nèi)交聯(lián)副產(chǎn)物時(shí),還應(yīng)定期清理差壓罐等其他部件上的雜物。