一种智能光电液冷岸电卷筒电缆的制作方法

1.本发明涉及电缆技术领域，尤其涉及一种智能光电液冷岸电卷筒电缆。


背景技术：

2.为了保证船舶停靠时电力供应的稳定性，电缆需具备耐卷绕、抗拉、耐磨、防断芯等要求。
3.岸电电缆在滚筒上收卷叠加，船舶进入港口后岸电电缆进入工作状态。岸电电缆紧密卷绕在滚筒的工况严重影响载流量，迫使增加导体截面以达到载流量需求；电缆长期暴露在户外，夏季高温时电缆自身温度升高，由于缆芯自身重量大，紧密卷绕的环境迫使电缆高温下受力挤压变形造成无法收卷；在使用过程中，电缆内部的大线芯在收卷过程中，容易对监控线芯造成挤压，导致光缆和控制线芯出现断芯的风险。
4.因此，岸电电缆在设计选型过程中经常面临外径粗、自重大、监控线芯组断芯和缆芯变形的风险，导致岸电电缆无法长期正常稳定运行，给港口及船舶运营公司造成巨大的经济损失。


技术实现要素：

5.基于上述问题，本发明的目的在于提供一种智能光电液冷岸电卷筒电缆，降低温度对载流量的影响，提高监控线芯组抗挤压性能，降低电缆自身重量。
6.为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
7.一种智能光电液冷岸电卷筒电缆，其包括三个相互抵靠堆放的动力线芯，三个动力线芯的中心缝隙中穿设有中心液冷管，三个动力线芯的外缘缝隙中填充设置有监控线芯组和两个接地线芯，中心液冷管、动力线芯、接地线芯和监控线芯组成缆后外挤包成型有护套。
8.特别地，中心液冷管采用耐高温材料，管壁厚≥0.5mm，管体抗压强度≥ 25.0mpa，通过10.0bar空气气密性试验。
9.特别地，动力线芯包括镀锡铜导体，镀锡铜导体采用镀锡铜丝绞制，复绞股线的中心设置有导体液冷管，镀锡铜导体的表面绕包有半导电尼龙带，半导电尼龙带外挤包有半导电导体屏蔽层，半导电导体屏蔽层外设置有乙丙橡皮绝缘层，乙丙橡皮绝缘层外绕包有半导电绝缘屏蔽层。
10.特别地，镀锡铜导体的股线束合节径比≤20，复绞时内层节径比≤16，最外层绞合节径比≤10，导体液冷管外径为3.0mm，壁厚为0.5mm。
11.特别地，半导电导体屏蔽层、乙丙橡皮绝缘层、半导电绝缘屏蔽层采用三层共挤结构，半导电导体屏蔽层的标称厚度≥0.8mm，半导电绝缘屏蔽层的标称厚度≥0.7mm，乙丙橡皮绝缘层的平均厚度≥3.4mm，最薄点厚度≥2.96mm。
12.特别地，接地线芯包括镀锡软铜导体，镀锡软铜导体外挤制有半导电护层，镀锡软铜导体的股线束合节径比≤20，复绞时内层节径比≤16，最外层绞合节径比≤10，半导电护
层采用抗压型半导电材料，门尼指数≤50。
13.特别地，监控线芯组包括中心支撑件和围绕中心支撑件绞合成缆的五个控制线芯和一个光缆单元，控制线芯的导体表面设置有控制线芯绝缘，且控制线芯与光缆单元外绕包有内层包带，内层包带外设置有编织屏蔽层，编织屏蔽层外绕包有外层包带，外层包带的表面设置有保护层。
14.特别地，中心支撑件的表层为聚乙烯材料，中心采用0.7mm直径的航空钢丝绳作为牵引；光缆单元的中心为以400d芳纶丝纤维绳作为抗拉元件的非金属中心管，非金属中心管的外围设置有多模光纤，光缆单元的外径控制为3.5mm～ 4.5mm，且表层为热固性聚烯烃材料，材料硬度≥95a；控制线芯的导体中心股线采用1500d芳纶丝作为抗拉单元，芳纶丝外绞合6根镀锡铜丝股线，导体外径控制为1.8mm～2.2mm，控制线芯绝缘采用硬乙丙橡皮材料，绝缘标称厚度为 0.5mm，控制线芯的外径为3.8mm～4.2mm；内层包带为单层聚酯型无纺布，且聚酯面朝内，无纺布面朝外，绕包方向与监控线芯组、光缆单元的成缆方向相反，包带搭盖率为15％～25％，成缆节距为15～18倍，成缆后外径为11.5mm～ 12.5mm；编织屏蔽层采用镀锡铜丝编织而成，单丝直径为0.20mm，编织密度≥ 82％，编织节距≥65.5mm，编织屏蔽层的外径为12.3mm；外层包带采用单层聚酯带绕包，厚度为0.03mm，宽度为20mm～30mm，绕包搭盖率为25％，外径为 12.4mm；保护层采用tpe-e材料，材料抗张强度≥30.0mpa，断裂伸长率≥500％，抗撕强度≥50n/mm，邵氏硬度高达55d，保护层的标称厚度为1.0mm，监控线芯组的整体外径为14.0mm～15.0mm。
15.特别地，护套挤制前先将中心液冷管、动力线芯、接地线芯、监控线芯组外表面涂抹石墨并进行成缆工序，缆芯表面采用单层半导电尼龙带间隔反向绕包扎紧，成缆节距控制在10～12倍，绕包间隔距离≥40mm。
16.特别地，护套包含内层护套、外层护套及中间的纤维加强层，内层护套、外层护套采用聚氨酯弹性体材料，材料抗张强度≥25.0mpa，抗撕强度≥40n/mm，邵氏硬度高达95a，密度≤1.15g/cm3，纤维加强层采用1500d芳纶丝材料编织而成，编织密度为25％～35％。
17.综上，本发明的有益效果为，所述智能光电液冷岸电卷筒电缆设置了中心液冷管有效通过水冷降低了缆芯内部的温度，降低了温度对载流量的影响，且各线芯的护层及护套分别采用了强度高、硬度大、密度低的材料，降低电缆自重的同时提高了电缆硬度，防止在运行中出现破损，满足了使用需要。
附图说明
18.图1是本发明实施例提供的智能光电液冷岸电卷筒电缆的截面示意图。
具体实施方式
19.下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的零部件或具有相同或类似功能的零部件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
20.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元
件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
21.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
22.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
23.请参阅图1所示，本优选实施例提供一种智能光电液冷岸电卷筒电缆，其包括三个相互抵靠堆放的动力线芯1，三个动力线芯1的中心缝隙中穿设有中心液冷管2，三个动力线芯1的外缘缝隙中填充设置有监控线芯组4和两个接地线芯3，中心液冷管2、动力线芯1、接地线芯3和监控线芯组4成缆后外挤包成型有护套5。
24.其中，中心液冷管2采用强度大、硬度高、导热好的耐高温材料，管外径为主绝缘外径的0.154倍，管壁厚≥0.5mm，中心液冷管2位于电缆中心，为防止管体破损以及受力爆裂，需进行压力和气密性测试：管体挤进行爆破压力测试，抗压强度≥25.0mpa，气密性试验注入10.0bar空气，确认管体是否有无漏气。
25.其中，动力线芯1包括镀锡铜导体12，镀锡铜导体12的中心设置有导体液冷管11，镀锡铜导体12的表面绕包有半导电尼龙带13，半导电尼龙带13外挤包有半导电导体屏蔽层14，半导电导体屏蔽层14外设置有乙丙橡皮绝缘层15，乙丙橡皮绝缘层15外绕包有半导电绝缘屏蔽层16。
26.特别地，导体液冷管11采用强度大、硬度高、导热好的热固性聚烯烃材料，管外径为3.0mm，壁厚为0.5mm，具体选用80 50挤塑机pvc螺杆生产，螺杆挤出温度为225～235℃，眼膜温度达240℃。确保液冷管外观圆整光滑，确保液冷管外在导体绞和过程中不出现变形。
27.镀锡铜导体12的股线与导体液冷管11外径保持一致，确保线芯导体正规绞合结构，提高电缆导体的弯曲性能，股线束合节径比≤20，复绞时内层节径比≤16，最外层绞合节径比≤10。
28.半导电导体屏蔽层14、乙丙橡皮绝缘层15、半导电绝缘屏蔽层16采用三层共挤结构，半导电导体屏蔽层14的标称厚度≥0.8mm，半导电绝缘屏蔽层16 的标称厚度≥0.7mm，乙丙橡皮绝缘层15的平均厚度≥3.4mm，最薄点厚度≥ 2.96mm，具体采用90 120连硫设备进行生产，乙丙橡皮材料机身挤出温度为70℃～85℃，生产速度控制在3.5m/min左右，管道蒸汽温度≥170℃，管道压力为9.5～11.0bar，确保绝缘表面光滑、圆整、色泽基本均匀、表面和断面无可见气孔。
29.其中，接地线芯3包括镀锡软铜导体31，导体股线采用正规绞合，绞合节距与主线芯保持一致，股线束合节径比≤20，复绞时内层节径比≤16，最外层绞合节径比≤10，镀锡软铜导体31外挤制有半导电护层32，半导电护层32采用抗压型半导电材料，门尼指数≤50，具体采用65连硫机进行挤制，机身温度控制在80℃～95℃，确保护层48表面圆整光滑、无气孔。
30.其中，监控线芯组4包括中心支撑件42和围绕中心支撑件42绞合成缆的五个控制线芯43和一个光缆单元41，控制线芯43的导体表面设置有控制线芯绝缘44，且控制线芯43与光缆单元41外绕包有内层包带45，内层包带45外设置有编织屏蔽层46，编织屏蔽层46外绕包有外层包带47，外层包带47的表面设置有保护层48。
31.特别地，中心支撑件42的表层为聚乙烯材料，中心采用0.7mm直径的航空钢丝绳作为牵引。
32.光缆单元41的中心为以400d芳纶丝纤维绳作为抗拉元件的非金属中心管，非金属中心管的外围设置有om1系列芯径为62.5um的g.651移动类多模光纤，光缆单元41的外径控制为3.5mm～4.5mm，且表层为热固性聚烯烃材料，邵氏硬度高于95a，表面光滑圆整。
33.控制线芯43的导体采用1 6正规绞合方式，中心股线采用1500d芳纶丝作为抗拉单元，芳纶丝外绞合6根镀锡铜丝股线，导体外径控制为1.8mm～2.2mm，控制线芯绝缘44采用硬乙丙橡皮材料，材料抗张强度≥12.5mpa，断裂伸长率≥200％，邵氏硬度高达90a，该材料采用65连硫机进行生产，机身挤出温度为80℃～110℃，生产速度控制在6.5m/min左右，管道蒸汽温度≥170℃，管道压力为8.0～10.0bar，控制线芯43外径为3.8mm～4.2mm，外观圆整光滑、内部滑动性较好、强度高的特点保证线芯在卷绕移动工况，同时高硬度的绝缘材料可避免其它动力线芯1挤压变形的风险。
34.内层包带45为单层聚酯型无纺布，且聚酯面朝内，无纺布面朝外，在绕包过程中，聚酯面朝内可增加线芯内部的滑动性，无纺布面朝外起到隔离金属屏蔽层的作用，绕包方向与监控线芯组4、光缆单元41的成缆方向相反，包带搭盖率为15％～25％，成缆节距为15～18倍，成缆后外径为11.5mm～12.5mm。
35.编织屏蔽层46采用镀锡铜丝由24锭编织机编织而成，单丝直径为0.20mm，编织密度≥82％，编织节距≥65.5mm，编织屏蔽层46的外径为12.3mm。
36.外层包带47采用单层聚酯带绕包，厚度为0.03mm，宽度为20mm～30mm，绕包搭盖率为25％，外径为12.4mm，该结构的设计可有效提高监控线芯组4在电缆内部的滑动性。
37.保护层48采用tpe-e材料，材料抗张强度≥30.0mpa，断裂伸长率≥500％，抗撕强度≥50n/mm，邵氏硬度高达55d，该材料采用80 50挤塑机pvc螺杆，绝缘标称厚度0.5mm，机身温度为180～220℃，保护层48标称厚度1.0mm，监控线芯组4整体外径为14.0mm～15.0mm，确保护层48表面光滑、圆整、色泽基本均匀、表面和断面无可见气孔。
38.需要注意的是，护套5挤制前先将中心液冷管2、动力线芯1、接地线芯3、监控线芯组4外表面涂抹石墨并进行成缆工序，确保缆芯内部滑动性较好，防止电缆在卷绕过程中出现折弯断芯。缆芯表面采用单层半导电尼龙带间隔反向绕包扎紧，成缆节距控制在10～12倍，绕包间隔距离≥40mm。
39.其中，护套5包含内层护套51、外层护套53及中间的纤维加强层52，三层结构对内部线芯形成整体保护，固定内部位置防止线芯位移，同时优异的护套5材料满足恶劣的外部使用环境。
40.特别地，纤维加强层52采用1500d芳纶丝材料编织而成，具体采用32锭立式编织机，每锭采用2根1500旦芳纶丝，编织密度为25％～35％。
41.内层护套51、外层护套53均采用聚氨酯弹性体材料，材料抗张强度≥ 25.0mpa，抗撕强度≥40n/mm，邵氏硬度高达95a，各项性能指标均优于橡胶材料，同时该材料密度不大
于1.15g/cm3，大大降低了电缆自身重量，且该材料具备优异的耐磨、耐油、耐低温等特性。具体地，内层护套51、外层护套53采用 120#挤塑机，该材料在挤制前放置烘箱需进行3～4小时85℃热烘，挤塑设备机身温度设置为185℃～210℃，生产速度为3～5m/min。
42.综上，上述的智能光电液冷岸电卷筒电缆设置了中心液冷管有效通过水冷降低了缆芯内部的温度，降低了温度对载流量的影响，且各线芯的护层及护套分别采用了强度高、硬度大、密度低的材料，降低电缆自重的同时提高了电缆硬度，防止在运行中出现破损，满足了使用需要。
43.以上实施例只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述事例限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。