一种抑制高压电缆绝缘层混料絮状物的挤出工艺及方法与流程

本技术涉及电缆制造，具体涉及一种抑制高压电缆绝缘层混料絮状物的挤出工艺及方法。

背景技术：

1、在高压及超高压交联聚乙烯电力电缆绝缘层的精密挤出制造过程中，绝缘料通常属于精密高分子交联材料。由于不同批次或不同厂家的原料在配方体系、熔体粘度指数及流变特性上存在差异，生产现场不可避免地存在多批次混料投料的情况。现有技术中，常规挤出螺杆通常采用全程一致的螺棱高度与螺槽深度，这种结构在处理混料熔体时面临两难困境：若径向间隙较大，则剪切力不足，无法有效打散因熔融不相容产生的微米级生胶絮团；若径向间隙较小以增强剪切，则会导致熔体积蓄巨大的内应力，进而引发电缆运行时的电场集中与应力开裂。此外，现有的在线监测手段主要依赖压力或扭矩的单一绝对值变化来识别大颗粒杂质，对于由混料不相容引起的微观絮状缺陷缺乏有效的动态表征手段，导致此类缺陷往往只能在成品出厂试验或切片检测时才被发现，造成极大的资源浪费与质量风险。因此，急需一种能够在挤出过程中兼顾微观缺陷在线预判与熔体应力消除的技术方案。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的微观缺陷在线预判与熔体应力消除难以兼顾的问题，本技术通过一种抑制高压电缆绝缘层混料絮状物的挤出工艺及方法，实现混料挤出过程中微观絮状缺陷的实时识别、分级处置及熔体内应力的有效释放。

2、为实现上述目的，本技术采用如下技术方案：

3、一种抑制高压电缆绝缘层混料絮状物的挤出工艺，包括：采用交替配置的强剪切区与应力松弛区对高分子材料熔体进行挤出处理；在挤出过程中，同步采集表征高分子材料熔体流动阻力的至少两个物理参数；基于至少两个物理参数的同步脉动特征，识别高分子材料熔体的微观缺陷状态；响应于微观缺陷状态满足预设风险条件，执行对应的分级控制策略。

4、上述方案通过在挤出路径上构建功能解耦的交替处理区域，利用强剪切区提供破碎团聚物所需的机械能，同时利用应力松弛区为高分子链提供舒展复位的热力学空间，从物理结构上解决了高剪切与低应力不可兼得的矛盾；在此基础上，通过提取表征流动阻力的多物理量同步脉动特征，精准捕捉由微观不相容引起的流变扰动信号，排除了温度、电压等环境噪声干扰，从而实现了对萌芽级缺陷的在线预判与自适应分级管控。

5、作为一种实施方式，采用交替配置的强剪切区与应力松弛区对高分子材料熔体进行挤出处理，包括：利用挤出螺杆对高分子材料熔体进行输送，挤出螺杆沿物料输送方向交替设置有强剪切单元和熔体松弛回流单元，强剪切单元构成强剪切区，熔体松弛回流单元构成应力松弛区；其中，强剪切单元的螺棱顶端与机筒之间的径向间隙小于预设间隙阈值，以破碎高分子材料熔体中的微观团聚物；熔体松弛回流单元的螺槽深度大于强剪切单元的螺槽深度，以释放高分子材料熔体的内应力。

6、此优选方案通过特定的螺杆几何构型实现了“破碎-释放”的循环迭代机制。极小的径向间隙迫使熔体经受高强度的拉伸与剪切流场，专门针对已熔融但混合不均的相分离区域进行二次细化；而紧随其后的深槽回流单元则通过流道容积的瞬间放大，使熔体压力骤降，允许分子链在熵驱动下回缩并消除取向应力，从而在保证分散效果的同时避免了残余应力对绝缘电气性能的损伤。

7、作为一种实施方式，同步采集表征高分子材料熔体流动阻力的至少两个物理参数，包括：同步采集机头熔体压力和螺杆扭矩；基于至少两个物理参数的同步脉动特征，识别高分子材料熔体的微观缺陷状态，包括：提取机头熔体压力的高频脉动幅值以及螺杆扭矩的高频脉动幅值；当机头熔体压力的高频脉动幅值与螺杆扭矩的高频脉动幅值同步超过预设脉动基线时，判定高分子材料熔体存在微观缺陷。

8、此优选方案利用了微观絮团在流场中行为的独特性。不同于宏观杂质造成的稳态阻力增加，微米级絮团的不断生成、破碎与重组会在熔体内部诱发高频的粘弹性波动，这种波动会同时耦合反映在压力场与扭矩场上。通过锁定双参数的“同步”脉动特征，能够有效滤除因加热圈通断、电网波动或机械振动引起的单参数伪信号，显著提高了缺陷识别的信噪比与鲁棒性。

9、作为一种实施方式，响应于微观缺陷状态满足预设风险条件，执行对应的分级控制策略，包括：当机头熔体压力的高频脉动幅值与螺杆扭矩的高频脉动幅值同步超过第一风险阈值且未超过第二风险阈值时，执行在线调参修复动作；当机头熔体压力的高频脉动幅值与螺杆扭矩的高频脉动幅值同步超过所述第二风险阈值时，触发停机报警；其中，所述第二风险阈值大于所述第一风险阈值。

10、此优选方案建立了基于风险等级的差异化响应机制。对于处于萌芽阶段的轻微缺陷，将其视为可调控的工艺窗口，通过在线干预避免非计划停机；而对于超出材料自修复能力的严重不相容情况，立即阻断生产以防止批量废品，从而在保障产品质量底线的前提下最大化了生产连续性与设备综合效率。

11、作为一种实施方式，执行在线调参修复动作，包括：自动下调挤出转速和/或微调模头温度；该方法还包括：定时获取绝缘切片的显微检测数据，显微检测数据包括絮团占比、粒径或数量中的至少一种；基于显微检测数据自动更新第一风险阈值，以抵消设备磨损或工艺漂移；基于显微检测数据自动更新第一风险阈值，包括：统计预设时间段内绝缘切片的显微检测数据中的絮团占比；当絮团占比大于预设合格占比时，按照预设步长减小第一风险阈值；当絮团占比小于或等于预设合格占比时，按照预设步长增大第一风险阈值，以使第一风险阈值动态逼近真实缺陷临界点。

12、此优选方案构建了“在线感知-离线验证-模型修正”的闭环自学习体系。通过将实验室微观表征结果作为真值反馈给在线判别模型，使系统能够自适应地补偿因螺杆磨损导致的剪切效能衰减或因季节温差引起的基线漂移。阈值的动态双向调节机制确保了判别标准始终锚定在真实的质量边界上，解决了传统固定阈值算法长期运行后精度退化的行业难题。

13、作为一种实施方式，在采用交替配置的强剪切区与应力松弛区对高分子材料熔体进行挤出处理之前，该方法还包括：利用流变仪复刻挤出机的温度和剪切速率参数，采集稳态下的压力与扭矩脉动基线；若压力与扭矩脉动基线出现同步高频脉动，则判定物料不相容并禁止投料。

14、此优选方案将质量控制关口前移至原料准入阶段。通过在实验室环境下精确复刻大生产的流变工况，提前甄别出批次间相容性极差的物料组合，避免了不合格原料进入昂贵的挤出生产线，从源头上降低了试错成本与设备污染风险，与在线控制形成了时空互补的双重防护体系。

15、此外，本技术还提供了一种抑制高压电缆绝缘层混料絮状物的挤出系统，包括：挤出螺杆组件，包括交替配置的强剪切区与应力松弛区，用于对高分子材料熔体进行挤出处理；多参数同步采集模块，用于在挤出过程中，同步采集表征高分子材料熔体流动阻力的至少两个物理参数；缺陷判别与分级控制模块，用于基于至少两个物理参数的同步脉动特征，识别高分子材料熔体的微观缺陷状态，并响应于微观缺陷状态满足预设风险条件，执行对应的分级控制策略。

16、上述系统通过硬件结构与智能算法的深度集成，将交替剪切-松弛的物理效能与多参数同步感知的信息效能转化为可执行的工业控制指令，为高压电缆绝缘层的精密制造提供了标准化的软硬件载体。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

18、申请提供的技术方案，通过交替配置的强剪切区与应力松弛区，在物理层面实现了熔体分散与应力松弛的功能解耦与时空协同，克服了传统单一结构螺杆在混料挤出中“强剪切必留应力、弱剪切难消絮团”的内禀矛盾，保证了绝缘材料的微观均匀性与宏观电气性能。同时，基于机头熔体压力与螺杆扭矩的同步脉动特征识别机制，揭示了微观絮团演化与宏观流变参数高频耦合的内在关联，有效剔除了环境噪声干扰，实现了对萌芽级缺陷的精准捕获与分级处置，避免了过度停机或漏检报废。进一步地，结合显微切片数据的闭环自校准策略，使判别阈值能够随设备状态与工艺环境动态演进，消除了长期运行中的模型漂移，确保了全生命周期内质量管控的一致性与可靠性。