一种海底电缆多边形单丝制备方法技术

一种海底电缆多边形单丝制备方法，属于海底电缆技术领域。包括：确定单丝截面的近似面积、确定正多边形的倒角半径；确定单丝截面所处正多边形的外接圆直径、选择与外接圆直径相近的已有圆形单丝拉制模具组合；更换单丝拉制工序中最后几道次中的模具；对单丝进行拉制，拉制过程中，根据单丝结构调整拉丝机退火系数、以及产线速度。本发明专利技术通过设计一种多边形异型单丝，代替原有的梯形、Z/S型线，增加了导体结构稳定性，又避免了传统型线单丝设计困难、制造困难的问题；通过在各边角进行倒角设计，便于阻水材料的填充，符合阻水导体的要求。符合阻水导体的要求。符合阻水导体的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种海底电缆多边形单丝制备方法


[0001]本专利技术涉及一种海底电缆多边形单丝制备方法，属于海底电缆


技术介绍

[0002]近年来，随着海上风电项目的迅速发展，对中高压海底电缆及光纤复合海底电缆的需求日益增多。海底电缆的导体一般是由多根圆形单丝采用紧压圆形结构绞合而成，随着导体截面的增大，其紧压系数逐渐下降，这对电缆的生产工艺及经济成本均带来负面影响。因此，行业内开始选用填充系数更高的型线导体结构，它与紧压圆形结构的主要区别在于绞合单丝形状不同，可以有效提高导体紧压系数，并减小导体外径。
[0003]但是，型线单丝的设计、生产都十分复杂，尤其是生产时需要时刻注意单丝状态；同时，传统的型线单丝多采用梯形、Z/S型线，由于各层单丝尺寸不同，所以需要配备多套拉制模具，且剩余单丝不便于保存，均给异形单丝的生产带来了很大困难。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种海底电缆多边形单丝制备方法，本专利技术制得的单丝为正多边形异型结构，不仅具备型线导体紧压系数高、外径小的优点，还可以使已有的圆形单丝拉制模具得到利用，节约成本。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种海底电缆多边形单丝制备方法，其特征是，包括以下步骤：
[0007](1)单丝的设计
[0008]①
根据电缆的性能参数确定单丝截面的近似面积S1(根据电缆的电阻值、缆内单丝数量、单丝材质确定单丝截面的近似面积S1)；
[0009]②
所述单丝的截面为正多边形结构，根据单丝截面近似面积S1确定正多边形的倒角半径r；
[0010]③
确定单丝截面所处正多边形的外接圆直径d；
[0011](2)单丝的加工
[0012]①
根据单丝截面所处正多边形的外接圆直径d，选择与外接圆直径d相近的已有圆形单丝拉制模具组合(选择与d接近的圆形单丝拉制模具，充分利用现有圆形单丝拉制模具)；
[0013]②
对于单丝拉制工序中最后n道次中的模具，将其更换为相应的正多边形单丝拉制模具(根据面积缩减比进行合理配模，选择性地将后面几道次模具进行更换)；其中，m为自然数，且m≥1；
[0014]③
对单丝进行拉制，拉制过程中，根据单丝结构调整拉丝机退火系数、以及产线速度。
[0015]本专利技术采用的异型单丝结构是截面为(类)正多边形结构，在便于拉制的同时，还可以避免制作过程中翻面等质量问题；在正多边形的边角处进行倒角处理，便于生产以及
阻水材料的填充，同时还可以避免应用于高电压线路时发生尖端放电现象；加工时，可以在已有圆形单丝拉制模具基础上，选择性添加一或二个异型单丝拉制模具，即可快速进行不同规格单丝拉制。
[0016]进一步的，由于倒角大小直接影响异型单丝的实际生产难度和最终的紧压系数，单丝截面的近似面积与实际面积差距越小，倒角半径理应越小，所以在初步设计过程中先根据所需单丝截面近似面积按照下表1得出倒角半径：
[0017][0018]表1正多边形单丝截面近似面积与倒角的关系
[0019]进一步的，步骤(1)中，确定单丝截面所处正多边形的外接圆直径d，包括以下步骤：
[0020]A.已知单丝截面近似面积S1、正多边形边数为n，通过以下正多边形面积公式，算出外接圆近似直径d1：
[0021][0022]B.已知外接圆近似直径d1、倒角半径r、正多边形边数，利用CAD制图软件“BO”指令计算单丝截面近似面积S
′1；
[0023]C.由于单丝截面近似面积S
′1小于单丝截面近似面积S1，为了最大限度接近S1，考虑到拉制模具直径方向的尺寸加工精度控制在0.01mm内，设定外接圆近似直径d2＝d1+0.01；
[0024]已知外接圆近似直径d2、倒角半径r、正多边形边数，利用CAD制图软件“BO”指令计算单丝截面近似面积S2；
[0025]D.在S
′1、S2中选取最接近近似面积S1的值，作为最终的单丝截面面积S，所对应的外接圆直径作为最终的外接圆直径d，登记命名。
[0026]进一步的，步骤(2)中，根据Q＝k1·
Q0调整退火系数，其中，Q为多边形单丝退火系数，Q0是与外接圆直径d相近的已有圆形单丝退火系数，k1为所述已有圆形单丝截面周长与多边形单丝截面周长的比值。根据V＝K2
·
V0调整产线速度，其中，V为多边形单丝产线速度，V0是与外接圆直径d相近的已有圆形单丝产线速度，K2为多边形单丝截面面积与所述已有圆形单丝截面面积的比值。
[0027]单丝经过拉制后，由于金属的冷变形，导体中会存在一些内应力，这些应力可能会降低导体的电性能。为了降低这些内应力，通常需要对单丝进行退火处理。在传统异型单丝拉制生产中，已有的圆形单丝对应的退火方案对传统异型单丝并不适用，容易出现退火不完全甚至过火等情况，对产品质量造成影响，为此操作人员通常根据以往经验进行调试，结
果参差不齐。
[0028]传统异型单丝的退火温度通常比普通圆形单丝要高，这是因为异型单丝的截面形状不规则，内部应力比较复杂，所以需要更高的温度才能消除这些应力。而本专利技术中，正多边形单丝的结构对称并且与圆形相近，其内部结构以及应力相比传统异型更加简单，所以可以选用与其外接圆相近的已有圆形单丝退火方案，并在该方案基础上进行适应性改进生产，可以极大减轻单丝拉制难度。本专利技术通过进行退火系数、产线速度等调整，可以避免原有异型单丝加工时凭借经验调试设备参数带来的质量问题。
[0029]另外，由于型线结构复杂，配模时影响因素过多，实际生产时会增加拉制道次，不能很好的发挥出材料的延展性，由于本专利技术采用正多边形单丝，结构对称简单，可以与拉制圆形单丝一样在配模时充分发挥出材料的延展性，所以本专利技术可以直接选用前道圆形模具，仅将后面几道替换为正多边形模具。
[0030]与现有技术相比，本专利技术通过设计一种多边形异型单丝，代替原有的梯形、Z/S型线，增加了导体结构稳定性，又避免了传统型线单丝设计困难、制造困难的问题；通过在各边角进行倒角设计，便于阻水材料的填充，符合阻水导体的要求。通过本专利技术的加工方法，一是可以在已有设备基础上进行快速改进，使设备具备快速拉制该类型单丝的能力；二是通过本专利技术可以系统的对设备参数进行调整，避免原有加工方法带来的质量问题，同时可以充分提高设备产能；三是可以使已有的圆形单丝拉制模具得到利用，大大节约成本。
附图说明
[0031]图1为本专利技术实施例中正六边形单丝截面结构示意图；
[0032]图中：1、异型单丝；2、异型单丝倒角；3、异型单丝外接圆。
具体实施方式
[0033]实施例1
[0034]一种海底电缆多边形单丝制备方法，包括正多边形单丝的设计以及加工两部分，其中：
[0035]1、正多边形单丝的设计
[0036]S 1：根据电缆的电阻值、缆内单丝数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海底电缆多边形单丝制备方法，其特征是，包括以下步骤：(1)单丝的设计
①
根据电缆的性能参数确定单丝截面的近似面积S1；
②
所述单丝的截面为正多边形结构，根据单丝截面近似面积S1确定正多边形的倒角半径r；
③
确定单丝截面所处正多边形的外接圆直径d；(2)单丝的加工
①
根据单丝截面所处正多边形的外接圆直径d，选择与外接圆直径d相近的已有圆形单丝拉制模具组合；
②
对于单丝拉制工序中最后m道次中的模具，将其更换为相应的正多边形单丝拉制模具；其中，m为自然数，且m≥1；
③
对单丝进行拉制，拉制过程中，根据单丝结构调整拉丝机退火系数、以及产线速度。2.根据权利要求1所述的一种海底电缆多边形单丝制备方法，其特征是，步骤(1)中，根据电缆的电阻值、缆内单丝数量、单丝材质确定单丝截面的近似面积S1。3.根据权利要求2所述的一种海底电缆多边形单丝制备方法，其特征是，步骤(1)中，根据表1确定正多边形的倒角半径r，下表1为正多边形单丝截面近似面积S1与正多边形倒角r的关系：的关系：表1正多边形单丝截面近似面积与倒角的关系。4.根据权利要求3所述的一种海底电缆多边形单丝制备方法，其特征是，步骤(1)中，确定单丝截面所处正多边形的外接圆直径d，...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱泽垚，刘星宏，陈慧雄，赵文明，刘俊杰，秦银坤，王立亚，
申请(专利权)人：中航宝胜海洋工程电缆有限公司，
类型：发明
国别省市：