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[摘 要]柔性阳极电缆是为解决输油管道、天然气管道、大型储存罐防腐问题而研制的新型特种电缆。柔性阳极又名聚合物型电缆阳极，聚合物电缆阳极是用导电的性能稳定的改性聚合物制成，石墨粉作为导电材料，铜质电缆芯用作电流导线，做成电缆状的阳极，柔韧性好，抗机械损伤能力强，化学稳定性好应用阳极柔性电缆，克服了一些传统阴极保护技术的难点，如对外部结构物的干扰高电阻率环境介质中实施阴极保护储罐底部的阴极保护电流分布等，解决了埋地旧管道防腐层严重老化。
[关键词]柔性阳极；铜芯；聚合物
中图分类号：TM249 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）30-0278-01
本文将论述特种柔性阳极电缆的特点和生产工艺。
1 柔性阳极电缆的产品组成
1.1 柔性阳极电缆的结构
成型的柔性阳极电缆结构如图1所示。一般柔性阳极由铜芯导电聚合物阳极材料、焦炭渣、編织物等组成。电缆的芯线由一根带有绝缘层的铜芯电缆和导电聚合物阳极材料平行组成，相隔一定距离导电聚合物与铜导线相连接，不同的产品规格不同电缆芯线的周围由焦炭粉包裹，包裹碳粉的是纤维布套，形成碳粉和芯线同轴，最外面的一层是编股纤维丝，保护纤维布不被划伤[1]。
1.2 常用阳极电缆的主要参数
常用的柔性阳极电缆基本尺寸（成品直径）39.5mm2，柔性阳极内部电缆线芯结构1*10mm2，碳粉的固定碳含量大于99.27%，体积电阻率小于0.05欧姆，填包布套，顶破强度1575N，单位面积质量242g/m2。
1.3 柔性阳极电缆应用原理
早期主要是为解决覆盖层老化的老龄管道的阴极保护问题而研制开发的，目前已广泛应用于新建和已建管道及储罐的保护。柔性阳极安装在管道或其它被保护结构的附近，并连接到外接电源的正极上，而管道等被保护体则连接到外接电源的负极上，这样形成了回路。通电后，适量的阴极防护电流就可以通过导线均匀地分散到每一个部位，使被保护体得到完整的保护简而言之，柔性阳极阴极保护物理模式可比作平行板电容器，柔性阳极带正电，被保护管道带负电；在地床中产生平行柱状电场，使管道处于等电位保护作用。
2 柔性阳极电缆的使用材料
柔性阳极电缆一般由芯线焦碳粉和纤维布组成，焦炭粉与线芯同軸，由纤维布包裹。包裹纤维布：纤维布套应耐酸氯，并有一定的耐磨性，产品不同，性能不同一般要求的物理特性包括厚度重量破裂拉力磨阻次数包裹碳粉后的外径等参数，纤维布套采用热熔胶粘合剂粘合，热熔胶要求快干，粘合力强，以便提高成型速度纤维布复卷在内孔直径为70mm的纸筒上，常用幅宽（126-128mm），布卷直径小于等于500mm，有足够的顶破强度和耐磨次数。
线芯结构主要由绝缘铜芯线和导电聚合物阳极材料组成，其中常用的绝缘铜芯线1*10、1*16、1*25或根据客户要求定制，常用的导电聚合物阳极材料直径1mm、2mm，1股或2股，可根据客户要求定制。一般此线芯的生产工艺通过3个工位来完成，具体步骤如下：首先将铜芯绝缘电缆从放线架引出，导电聚合物阳极材料从放线架引出，两种导线同步传送，一般输送3-5m后停止。第二步，分别在个工位同步完成以下工作。在工位3处对导电聚合物阳极材料折弯定型，在工位处对铜芯绝缘电缆冲掉绝缘层，在工位处打扣，将两种导线紧密连接（在打扣的过程中检测两种导线的同步性）。第三步收卷，将打好扣的电缆缠绕在标准线架上，供给柔性阳极电缆生产设备使用，一般总长度在1km以上。焦炭粉特性：焦炭粉应采用石油基焦碳，其分布在导电聚合物周围，物理特性包括固定碳含量、体积电阻率粒径和密度，不同的电缆要求的碳粉性能不同[2]。
3 柔性阳极电缆的生产工艺
柔性阳极电缆主要包含布料供给与成型碳粉供给电缆供给三个部分工艺过程。布料成形碳粉填充和芯线输送要求自动同步运行（图2）。
3.1 布料供给与成型
布料供给与成型主要由布卷安装架布料的应力释放和恒张力、布料的成型组成。
3.1.1 布料供给
布料的供给主要由布料安装架和布料的应力释放和恒张力系统完成。布卷安装在安装架上，布卷的安装架从工艺上要求安装方便，导出平展布料的安装架由主副安装架组成，每个安装架上由加紧机构调整定位机构刹车机构组成。布料在复卷的过程中产生应力，展开后首先释放应力，产生相对的恒张力，在成型的过程中才会稳定，不易跑偏一般释放应力产生恒张力的办法，主要是布料通过多道固定滚筒和移动滚筒，控制移动滚筒的移动范围，将布料储存在该机构上。储存在该机构上的布料张力在允许的范围内变化，不影响成型效果。
3.1.2 布料的成型与封合
布料的成型采用枕形包装机中的圆形翻领成型器成型，热熔胶喷涂，压合后同步包裹碳粉和线芯。此技术比较成熟，效果较好。成行速度取决于热熔胶的粘合速度，热熔胶的开放时间在10s之内有效为使粘合效果良好，设计要求不超过6s，涂胶点与压合点的距离。
3.2 线芯供给
线芯供给由线芯预牵引和线芯牵引两部分组成。1、线芯的预牵引：线芯在制作收卷的过程中，线芯产生了应力，线芯在同步牵引之前进行应力的释放在设计预牵引机构时要考虑应力释放和恒张力释放系统，预牵引出口处线芯保持一个相对稳定的恒张力。2、线芯牵引：柔性阳极电缆在成型的过程中，线芯牵引的速度取决于布料成型的速度。通过计算结果修正输送的误差，建立与成型相应的数学模型，同步运行同步牵引的过程中消除误差，制作出的特种同轴线芯达到同心、芯线自然平直的效果。
4 结论
柔性阳极电缆是一种新型器材，它的生产工艺涉及的技术比较多，集成多项关键技术我们研究生产工艺的目的，主要为完成此工艺的生产设备的研究奠定良好基础。工艺的可行性还要通过在生产设备的研发过程中验证，进行改进提高和完善。为了支持国内柔性阳极电缆的生产，打破国外公司在该行业的垄断，我们已研发出全自动电缆同轴包裹碳粉生产柔性阳极特种电缆专用设备，它是典型的光机电一体化智能设备，属多项现代先进技术的集成创新项目。
参考文献
[1] 常文治.电力电缆中间接头典型缺陷局部放电发展过程的研究[D].北京：华北电力大学，2013：37-52.
[2] 周远翔，罗晓光，邱东刚，等.热处理对聚乙烯材料中电树发展的影响[J].绝缘材料，2001，34（6）：26-28.
[关键词]柔性阳极；铜芯；聚合物
中图分类号：TM249 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）30-0278-01
本文将论述特种柔性阳极电缆的特点和生产工艺。
1 柔性阳极电缆的产品组成
1.1 柔性阳极电缆的结构
成型的柔性阳极电缆结构如图1所示。一般柔性阳极由铜芯导电聚合物阳极材料、焦炭渣、編织物等组成。电缆的芯线由一根带有绝缘层的铜芯电缆和导电聚合物阳极材料平行组成，相隔一定距离导电聚合物与铜导线相连接，不同的产品规格不同电缆芯线的周围由焦炭粉包裹，包裹碳粉的是纤维布套，形成碳粉和芯线同轴，最外面的一层是编股纤维丝，保护纤维布不被划伤[1]。
1.2 常用阳极电缆的主要参数
常用的柔性阳极电缆基本尺寸（成品直径）39.5mm2，柔性阳极内部电缆线芯结构1*10mm2，碳粉的固定碳含量大于99.27%，体积电阻率小于0.05欧姆，填包布套，顶破强度1575N，单位面积质量242g/m2。
1.3 柔性阳极电缆应用原理
早期主要是为解决覆盖层老化的老龄管道的阴极保护问题而研制开发的，目前已广泛应用于新建和已建管道及储罐的保护。柔性阳极安装在管道或其它被保护结构的附近，并连接到外接电源的正极上，而管道等被保护体则连接到外接电源的负极上，这样形成了回路。通电后，适量的阴极防护电流就可以通过导线均匀地分散到每一个部位，使被保护体得到完整的保护简而言之，柔性阳极阴极保护物理模式可比作平行板电容器，柔性阳极带正电，被保护管道带负电；在地床中产生平行柱状电场，使管道处于等电位保护作用。
2 柔性阳极电缆的使用材料
柔性阳极电缆一般由芯线焦碳粉和纤维布组成，焦炭粉与线芯同軸，由纤维布包裹。包裹纤维布：纤维布套应耐酸氯，并有一定的耐磨性，产品不同，性能不同一般要求的物理特性包括厚度重量破裂拉力磨阻次数包裹碳粉后的外径等参数，纤维布套采用热熔胶粘合剂粘合，热熔胶要求快干，粘合力强，以便提高成型速度纤维布复卷在内孔直径为70mm的纸筒上，常用幅宽（126-128mm），布卷直径小于等于500mm，有足够的顶破强度和耐磨次数。
线芯结构主要由绝缘铜芯线和导电聚合物阳极材料组成，其中常用的绝缘铜芯线1*10、1*16、1*25或根据客户要求定制，常用的导电聚合物阳极材料直径1mm、2mm，1股或2股，可根据客户要求定制。一般此线芯的生产工艺通过3个工位来完成，具体步骤如下：首先将铜芯绝缘电缆从放线架引出，导电聚合物阳极材料从放线架引出，两种导线同步传送，一般输送3-5m后停止。第二步，分别在个工位同步完成以下工作。在工位3处对导电聚合物阳极材料折弯定型，在工位处对铜芯绝缘电缆冲掉绝缘层，在工位处打扣，将两种导线紧密连接（在打扣的过程中检测两种导线的同步性）。第三步收卷，将打好扣的电缆缠绕在标准线架上，供给柔性阳极电缆生产设备使用，一般总长度在1km以上。焦炭粉特性：焦炭粉应采用石油基焦碳，其分布在导电聚合物周围，物理特性包括固定碳含量、体积电阻率粒径和密度，不同的电缆要求的碳粉性能不同[2]。
3 柔性阳极电缆的生产工艺
柔性阳极电缆主要包含布料供给与成型碳粉供给电缆供给三个部分工艺过程。布料成形碳粉填充和芯线输送要求自动同步运行（图2）。
3.1 布料供给与成型
布料供给与成型主要由布卷安装架布料的应力释放和恒张力、布料的成型组成。
3.1.1 布料供给
布料的供给主要由布料安装架和布料的应力释放和恒张力系统完成。布卷安装在安装架上，布卷的安装架从工艺上要求安装方便，导出平展布料的安装架由主副安装架组成，每个安装架上由加紧机构调整定位机构刹车机构组成。布料在复卷的过程中产生应力，展开后首先释放应力，产生相对的恒张力，在成型的过程中才会稳定，不易跑偏一般释放应力产生恒张力的办法，主要是布料通过多道固定滚筒和移动滚筒，控制移动滚筒的移动范围，将布料储存在该机构上。储存在该机构上的布料张力在允许的范围内变化，不影响成型效果。
3.1.2 布料的成型与封合
布料的成型采用枕形包装机中的圆形翻领成型器成型，热熔胶喷涂，压合后同步包裹碳粉和线芯。此技术比较成熟，效果较好。成行速度取决于热熔胶的粘合速度，热熔胶的开放时间在10s之内有效为使粘合效果良好，设计要求不超过6s，涂胶点与压合点的距离。
3.2 线芯供给
线芯供给由线芯预牵引和线芯牵引两部分组成。1、线芯的预牵引：线芯在制作收卷的过程中，线芯产生了应力，线芯在同步牵引之前进行应力的释放在设计预牵引机构时要考虑应力释放和恒张力释放系统，预牵引出口处线芯保持一个相对稳定的恒张力。2、线芯牵引：柔性阳极电缆在成型的过程中，线芯牵引的速度取决于布料成型的速度。通过计算结果修正输送的误差，建立与成型相应的数学模型，同步运行同步牵引的过程中消除误差，制作出的特种同轴线芯达到同心、芯线自然平直的效果。
4 结论
柔性阳极电缆是一种新型器材，它的生产工艺涉及的技术比较多，集成多项关键技术我们研究生产工艺的目的，主要为完成此工艺的生产设备的研究奠定良好基础。工艺的可行性还要通过在生产设备的研发过程中验证，进行改进提高和完善。为了支持国内柔性阳极电缆的生产，打破国外公司在该行业的垄断，我们已研发出全自动电缆同轴包裹碳粉生产柔性阳极特种电缆专用设备，它是典型的光机电一体化智能设备，属多项现代先进技术的集成创新项目。
参考文献
[1] 常文治.电力电缆中间接头典型缺陷局部放电发展过程的研究[D].北京：华北电力大学，2013：37-52.
[2] 周远翔，罗晓光，邱东刚，等.热处理对聚乙烯材料中电树发展的影响[J].绝缘材料，2001，34（6）：26-28.