初的連拉連退的拉絲設(shè)備,廣泛使用蒸汽做為退火保護，防止銅絲在退火過程中氧化,但在使用中會發(fā)現(xiàn)有很多問題,如需要純凈水,需要經(jīng)常補充循環(huán)水,同時還有防止?fàn)C傷的措施，長時間使用還會發(fā)現(xiàn)設(shè)備的許多零部件都會被高溫蒸汽損壞，以致零件變形甚至腐蝕。
后來我們采用氮氣來代替高溫蒸汽進行保護，但每次都購買或租用鋼瓶,成本不僅僅包括氮氣本身,還包括鋼瓶的租金、運輸、處置及安全防護等費用，如果使用氮氣發(fā)生器,就可以有效地解決上述問題。
1氮氣發(fā)生器的工作原理
氮氣發(fā)生器采用氮氣偏壓吸附( PSA)系統(tǒng),從壓縮空氣中生產(chǎn)出持續(xù)的氮氣。制氮系統(tǒng)由兩組突出的碳分子篩(CMS)構(gòu)成,經(jīng)過預(yù)處理的壓縮空氣進人CMS容器底部,然后流過CMS,氧氣和其它微量氣體被其吸收,只讓氮氣通過。如圖1所示。
CMS不同于普通的活性碳,它有很多很狹窄的氣孔。這種氣孔可以使小分子如氧分子通過，而將進入CMS的大的氮氣分子隔離開來。大的氮分子從分子篩的旁路通過,再形成成品氮氣。
為了保證制氮的連續(xù)性,整個系統(tǒng)實際上有兩個CMS交替工作,我們形象地稱正在工作的一個叫“在線床" ,經(jīng)過一段時間的工作后,“在線床"差不多已經(jīng)吸附飽和,系統(tǒng)自動將“在線床"轉(zhuǎn)換為再生模式,排掉其吸附的污染物。另一個CMS則轉(zhuǎn)成為“在線床",交替循環(huán)進行分離。兩組CMS在分離和再生模式之間的輪轉(zhuǎn)確保了能持續(xù)不斷地產(chǎn)生氮氣。
整個氮氣發(fā)生裝置主要由1套凈化系統(tǒng)、1臺氮氣發(fā)生器組成
2氮氣發(fā)生器的優(yōu)點
(1)采用目前國際成熟可靠的PSA系統(tǒng),結(jié)合其的工藝流程、優(yōu)化的管路設(shè)計以及的填充技術(shù),有效防止CMS的剝落失效,能杜絕吸附塔內(nèi)隧道效應(yīng)的產(chǎn)生。從而使CMS的性能大大提高。節(jié)省能耗的同時，可一步產(chǎn)出純度為97% ~99. 99%的氮氣。如有特殊要求，可以使純度達到99. 999% (無需提純)。
(2)配備了高精密度的過濾器，使氮氣的微塵粒小于0.01 um,含油量小于0.001 ppm。如額外配備吸附干燥機、無菌過濾器裝置等,更可滿足例如液晶顯示器、石英振蕩器、食品、醫(yī)藥等特殊行業(yè)的高要求。
(3)低廉的運行成本。氮氣發(fā)生器以潔凈的壓縮空氣為原料,無需消耗任何化學(xué)品,就能產(chǎn)出符合要求的各種純度的氮氣,總體成本約占購買液氮或氣氮的10% ~35%,可節(jié)省大量的費用。
(4)的無人化操作。氮氣純度分析控制儀對氮氣的純度實時監(jiān)控,對純度不合要求的氮氣不予排放,從而杜絕因氣體不純而影響產(chǎn)品質(zhì)量。通過可靠的PLC控制,可實現(xiàn)24 h自動化無人操作。
3與傳統(tǒng)氮氣變壓吸附(PSA)制氮設(shè)備相比具有的特點
(1)工藝。解決了CMS的粉化問題。傳統(tǒng)的PSA制氮系統(tǒng),其工藝管路中有8個閥門,分別位于
吸附塔的上下方,每個切換周期中的不同時段,氣流分別自下而上和白上而下雙向流過吸附塔,這樣造成分子篩受沖擊而容易粉化;而氮氣發(fā)生系統(tǒng)工藝管路上只有4個閥門且都在吸附塔下方，每個切換周期過程中氣流只是自下而上單方向流動,分子篩受到的沖擊較小,因而從根本上解決了PSA制氮機的分子篩粉化問題。
(2)設(shè)計。全自動控制。當(dāng)用氣量小于設(shè)備產(chǎn)氣量,氨氣壓力上升到預(yù)設(shè)值時,設(shè)備即進人經(jīng)濟運行模式:機器暫停運轉(zhuǎn)，也不消耗壓縮空氣;當(dāng)隨著用氣量的增加而導(dǎo)致氮氣壓力下降到設(shè)定啟動值時,設(shè)備即可自動啟動并正常運行。
(3)選材。整機內(nèi)的管路均選用不銹鋼材質(zhì)。
(4)結(jié)構(gòu)。一體化的機箱設(shè)計,內(nèi)部氣路、電路布局合理,方便維護;整體美觀整潔。
4氮氣發(fā)生器在應(yīng)用時應(yīng)注意的問題
目前我公司在5條絕緣串列線上配備了氮氣發(fā)生系統(tǒng),從2006年就已開始使用,至今運行穩(wěn)定,有力地保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。結(jié)合本公司的經(jīng)驗,總結(jié)出以下在使用中應(yīng)該注意的幾點:
(1)選型，也就是氮氣發(fā)生系統(tǒng)的工作能力應(yīng)與串列線的需求量相匹配。正常情況下,串列線拉絲機所需要的氮氣量約為4 m' ,換算成壓力,只需要0.5 kg。氮氣機所需的壓縮空氣的壓力大約在5~6 kg。
(2)對于絕緣串列線來說,銅絲所需要的保護部位在退火部分,所以在設(shè)備的退火冷卻部位需安裝氮氣出口,出口大小對于氮氣的流量、壓力關(guān)鍵。
(3)定期對氧的含量進行檢測，以防止氧氣進人退火冷卻部位,正常情況下，每兩年對碳分子篩進行更換,這樣可以保證氮氣的純度。
(4)氮氣的過濾系統(tǒng)需要定期排放雜質(zhì),一周- -次即可。氮氣發(fā)生系統(tǒng)內(nèi)部的閥門、轉(zhuǎn)換器、排污閥都需定期清洗。
(5)要定期檢查氨氣發(fā)生系統(tǒng)內(nèi)部的電磁閥及其他閥門,因為氮氣機頻繁啟動和關(guān)閉都會影響閥門的壽命，而一旦閥門損壞,就不能產(chǎn)出合格的氮氣,對產(chǎn)品質(zhì)量也會有損害。
(6)在使用氮氣發(fā)生器的同時,可以配備使用壓力報警器,當(dāng)壓力小于設(shè)定值時，系統(tǒng)會發(fā)出報警聲音,報警裝置是通過PLC來控制(見圖3)。
照DLT1070-2007《中壓交聯(lián)電纜抗水樹性能鑒定試驗和要求》進行評價。該標(biāo)準(zhǔn)主要規(guī)定了國內(nèi)6~35kV中壓交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜抗水樹性能鑒定的試驗方法和要求。與本文所述標(biāo)準(zhǔn)相比，主要有以下幾點不同:
(1)從樣品選擇上,DL/T 1070- 2007規(guī)定只能選用50 mm2銅芯導(dǎo)體,電壓等級為8.7/10kV或
8.7/15 kV。而SANS 6284-5 :2007樣品選擇相對寬泛。
(2)從老化程序上,DL/T 1070要求對21個試樣分別進行不同類型試驗,未老化樣品進行電氣測
量和交流逐級擊穿,14 d負荷循環(huán)樣品進行熱沖擊逐級擊穿,120d、180d、360d老化后的樣品都進行交流逐級擊穿試驗,所有經(jīng)過長期加速老化的樣品均要進行結(jié)構(gòu)檢查和水樹檢查。和SANS 6284相比,DL/T 1070的試驗程序更為復(fù)雜,每種試驗都規(guī)定了相應(yīng)的考核要求。
(3)從老化條件上,DL/T 1070要求(27 +1)kV,頻率為49~61Hz,在加速水樹老化的過程中,還要穿插進行不同天數(shù)的熱負荷循環(huán)。而SANS6284對老化條件只有電壓和溫度的要求,頻率可以
洗擇50Hz或500Hz.在500Hz電源下老化可以大大縮短老化時間。
(4)結(jié)果的評價:DL/T 1070規(guī)定了不同時間加速老化條件下的擊穿電壓耐受值,而SANS 6284
由于后12個樣品老化條件-致,所以標(biāo)準(zhǔn)給出了一系列擊穿場強值下所達到統(tǒng)計個數(shù)。
4結(jié)束語
長期老化試驗系統(tǒng)成功地應(yīng)用于檢測,不但解決了我公司出口南非的中壓電纜老化試驗的問題，為產(chǎn)品成功打人南非市場奠定了基礎(chǔ),同時也國內(nèi)該項試驗的空白。目前工頻下的電纜長期老化試驗正在進行中，我們將對工頻和中頻下老化的試驗結(jié)果進行比較,分析其在不同頻率下的水樹形成機理有何異同之處。
5結(jié)束語
氮氣發(fā)生系統(tǒng)的氣源是普通的壓縮空氣，幾乎每個制造企業(yè)都會有空壓機組,當(dāng)空壓機工作時就可利用氮氣發(fā)生系統(tǒng)生產(chǎn)不同純度的氮氣。
氮氣在電線電纜行業(yè)中的使用已越來越普遍,我公司在生產(chǎn)物理發(fā)泡電纜、半柔同軸電纜( Quick-form)時都已使用氮氣,氮氣不光可以起到防止銅絲氧化的作用,而且也是--種比較穩(wěn)定可靠的加熱媒體,氮氣的加熱溫度可以達到500。C以上。
原來使用瓶裝氮氣時,一年所需費用在15萬元左右。自從使用氮氣發(fā)生器后每年可節(jié)約5萬元以上,而且還降低了人力成本。更重要的是,可得到質(zhì)量穩(wěn)定、獲取便捷的氮氣，沒有必要再為更換氮氣瓶而耗時耗力,大大提高了生產(chǎn)效率。