一種環(huán)氧樹脂浸紙電容式套管繞制設(shè)備的研發(fā)設(shè)計(jì)

馬志和　馬武平　楊小紅　白小鋒

摘 要：文章主要介紹了一種環(huán)氧樹脂浸紙電容式套管纏繞設(shè)備的的工作原理，采用窄幅紙拼接方式卷制及S型切割拼縫及張力控制的方法。希望通過文章的分析，為相關(guān)從業(yè)人員提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：電容式套管；張力控制；邊紙切割；卷繞；S型切割

中圖分類號：TM216+.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）23-0105-02

Abstract： This paper mainly introduces the working principle of a kind of epoxy resin impregnated paper capacitive casing winding equipment， which is rolled up by narrow paper splicing， and the method of S-type cutting and seam and tension control are introduced. It is hoped that the analysis of the paper can provide reference for the relevant practitioners.

Keywords： capacitive casing； tension control； edge paper cutting； winding； S-type cutting

1 概述

在電力行業(yè)高壓輸電變壓器用的電容式套管制造中，使用浸式電容式套管的制作分為油浸紙電容式套管（通稱為濕式套管）、環(huán)氧樹脂浸紙式電容式套管（通稱為干式套管）兩種類型。其中，環(huán)氧樹脂浸紙電容式套管的主絕緣為環(huán)氧樹脂在真空狀態(tài)下浸漬以高電氣性能絕緣紙纏繞的電容芯子并經(jīng)固化而成。該套管具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、無油、免維護(hù)、防暴、任意角度安裝等特點(diǎn)，其環(huán)氧樹脂浸紙絕緣，真空干燥電容芯子確保了產(chǎn)品運(yùn)行中無局部放電現(xiàn)象，套管內(nèi)不含有絕緣油或壓縮氣體，最大限度的避免了起火、爆炸的危險(xiǎn)，從而得到用戶的高度關(guān)注及廣泛應(yīng)用。

當(dāng)前，對環(huán)氧樹脂浸紙式電容式套管的制造中，采用的方法通常是把皺紋紙裁成條狀（皺紋成橫向）收于紙芯中成盤狀，使條狀紙?zhí)幱趶埩愣ǖ臓顟B(tài)下，以螺旋狀纏繞在電容芯子軸上，并按工藝要求鋪屏、打孔及往復(fù)纏繞條狀紙而成。其采用的繞制設(shè)備也相對簡易，繞制過程操作繁瑣，勞動(dòng)強(qiáng)度大，質(zhì)量不易保證。

最好的辦法是用寬幅的皺紋紙來制作，但是國內(nèi)外還沒有3m以上寬幅的套管皺紋紙生產(chǎn)商供貨，最寬只有2.6m的皺紋紙?jiān)?，所以只能采用條狀紙卷繞及拼接皺紋紙的方法來完成套管的制作。

在此情況下，應(yīng)用戶的要求，我公司對原有的國產(chǎn)4500mm油浸紙電容式套管繞制設(shè)備進(jìn)行了拼接皺紋紙方法功能的研制設(shè)計(jì)。

對我公司研制的環(huán)氧樹脂浸紙電容式套管纏繞設(shè)備的工作原理及結(jié)構(gòu)介紹如下：

2 絕緣皺紋紙放卷結(jié)構(gòu)及張力控制

皺紋紙放卷結(jié)構(gòu)是利用原機(jī)結(jié)構(gòu)架，皺紋紙卷芯軸采用氣脹軸，可將三卷皺紋紙卷放在原機(jī)放卷位置上，每個(gè)皺紋紙卷各用一個(gè)紙卷芯軸，并分別各自用氣動(dòng)張力執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行被動(dòng)式放卷，配備氣動(dòng)張力氣控系統(tǒng)，使張力的調(diào)整隨機(jī)自動(dòng)進(jìn)行。

絕緣皺紋紙的抗拉強(qiáng)度為90g/m2，原料每卷重量為110Kg，在卷繞時(shí)既不能使絕緣皺紋紙變形，又要符合一定的張力要求，使特定的卷層直徑達(dá)到工藝設(shè)定參數(shù)，所以必須設(shè)計(jì)有張力控制機(jī)構(gòu)。

張力控制方法由張力檢測機(jī)構(gòu)、張力控制系統(tǒng)、氣動(dòng)式張力執(zhí)行機(jī)構(gòu)所組成。當(dāng)三卷皺紋紙卷被牽引出時(shí)，通過過輥，分別再通過張力檢測輥（MONTALVO），張力檢測輥兩端安裝有張力檢測傳感器（MONTALVO），再通過各過輥，進(jìn)入S型切割部位。

當(dāng)張力檢測傳感器檢測到皺紋紙張力的信息送入張力控制系統(tǒng)，張力控制系統(tǒng)把檢測的張力信息與原有設(shè)置的張力值進(jìn)行對比，有誤差值時(shí)，可控制氣動(dòng)張力執(zhí)行機(jī)構(gòu)，改變被動(dòng)式放卷的阻力大小，使皺紋紙張力符合卷繞工藝的設(shè)定值要求。

張力控制系統(tǒng)設(shè)置的三處張力值是一樣的，但是，由于三卷皺紋紙卷的原狀態(tài)不一樣，紙卷的干濕度、緊密度不一樣，氣動(dòng)式張力執(zhí)行機(jī)構(gòu)的原狀態(tài)不一樣，所經(jīng)過的路徑不一樣，卷繞部位與張力檢測輥部位及放皺紋紙卷氣脹軸的位置誤差，使張力控制系統(tǒng)所顯示的張力值是不一樣的。必需經(jīng)過卷繞工藝的探索、試產(chǎn)，找出合適的張力設(shè)定值，使三張拼接的皺紋紙?jiān)诰砝@時(shí)達(dá)到張力一致。

3 氣浮式切割刀S型切割方式

由于三卷皺紋紙卷的拼接，使三張皺紋紙?jiān)诮涌p處，必然出現(xiàn)疊加現(xiàn)象，采用S型切割方法，三張皺紋紙?jiān)谄唇訒r(shí)，人為使接縫處出現(xiàn)過量的疊加，在疊加的寬度中間上方安裝氣浮式切割刀體，在三張皺紋紙面下方安裝有可轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)向支撐輥，切割刀方向垂直導(dǎo)向支撐輥軸向。

當(dāng)氣浮式切割刀向下移動(dòng)到位，切割刀在皺紋紙向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)切割刀轉(zhuǎn)動(dòng)，切割刀在氣動(dòng)的作用下，刀刃下壓疊加的雙層皺紋紙與導(dǎo)向支撐輥靠緊，使切割刀切開邊紙，同時(shí)，絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)切割刀體沿導(dǎo)向輥支撐軸向往復(fù)移動(dòng)（與皺紋紙的運(yùn)動(dòng)方向垂直），從而達(dá)到S型的切割軌跡。

采用氣浮式切割刀的轉(zhuǎn)動(dòng)方式為被動(dòng)式，其優(yōu)點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：

（1）切割刀的轉(zhuǎn)動(dòng)線速度與皺紋紙向前運(yùn)動(dòng)的速度同步，保持皺紋紙向前運(yùn)動(dòng)時(shí)切割力的均衡，提高切割質(zhì)量；

（2）減少刀刃與導(dǎo)向支撐輥表面的摩擦?xí)r間及摩擦力，提高氣浮式切割刀的壽命；

（3）可保持導(dǎo)向輥支撐軸表面的原有精度、粗糙度不受損傷；

（4）被動(dòng)式轉(zhuǎn)動(dòng)減少動(dòng)力的消耗，使機(jī)構(gòu)精簡化；

（5）為了盡量保持皺紋紙與導(dǎo)向支撐輥的接觸中無相對運(yùn)動(dòng)，使皺紋紙受力均衡，為了保持皺紋紙向前運(yùn)動(dòng)速度、摩擦力的均勻性，有利于均衡切割邊紙。在導(dǎo)向支撐輥的制造中應(yīng)對輥?zhàn)拥耐亩?、圓柱度、粗糙度提出較高的要求，并作動(dòng)平衡試驗(yàn)。

4 套管卷制機(jī)構(gòu)及卷制方法

套管卷制機(jī)構(gòu)是很重要的機(jī)構(gòu)之一，其結(jié)構(gòu)有左側(cè)主軸機(jī)構(gòu)、右側(cè)主軸機(jī)構(gòu)等。

4.1 左側(cè)主軸機(jī)構(gòu)

當(dāng)套管卷制芯軸較細(xì)時(shí)，為了保持芯軸的直線度，采用拉緊裝置，使芯軸與原有托輥（加熱棍）處于平行及不接觸狀態(tài)，并在左側(cè)主軸左端加上配重塊達(dá)到平衡。為了安裝方便，設(shè)置有左右移動(dòng)機(jī)構(gòu)，工作中，隨著套管卷制直徑的不斷增加，卷制芯軸在左側(cè)主軸升降機(jī)構(gòu)的動(dòng)作下可按設(shè)定值隨機(jī)上升。左側(cè)主軸升降機(jī)構(gòu)是由絲杠、伺服電機(jī)、滑軌等組成。

4.2 右側(cè)主軸機(jī)構(gòu)

右側(cè)主軸與左側(cè)主軸對稱安裝，并與原動(dòng)力輸出萬向軸聯(lián)接。工作中，隨著套管卷制直徑的不斷增加，卷制芯軸與左側(cè)主軸升降機(jī)構(gòu)的動(dòng)作一樣，可按設(shè)定值隨機(jī)上升。右側(cè)主軸升降機(jī)構(gòu)同左側(cè)主軸升降機(jī)構(gòu)一樣。

4.3 套管卷制過程

將三張皺紋紙頭人工牽引，分別經(jīng)過各自的導(dǎo)向輥引入S型切割刀后，通過計(jì)量棍、托輥（加熱棍）引入到卷制芯軸處。落下S型切割刀，上升邊紙的切割刀，將紙頭人工卷入卷制芯軸上，開機(jī)卷制。當(dāng)S型切割的邊紙被運(yùn)動(dòng)到芯軸處時(shí)，可停機(jī)，分別人工剪開紙頭并卷入收卷輪上，將已卷繞到芯軸上的皺紋紙割開拋棄，再將規(guī)則的三張皺紋紙頭卷入卷制芯軸上，即可開機(jī)正式卷制。

卷制時(shí)注意的問題：（1）開機(jī)正式卷制時(shí)卷制芯軸應(yīng)在回零位置；（2）兩側(cè)皺紋紙邊應(yīng)在調(diào)節(jié)好的位置上；（3）三張皺紋紙的張力應(yīng)在合適的設(shè)定值上。

4.4 邊紙收卷形式

在套管卷制過程中，三張皺紋紙的拼接卷制產(chǎn)生六條邊紙，為不影響套管卷制，需要對六條邊紙進(jìn)行收卷。左、右側(cè)邊紙（兩條）切割與收卷維持原方法不變，中間疊加邊紙（四條）的收卷為上下各兩個(gè)收卷機(jī)構(gòu)。

5 結(jié)束語

環(huán)氧樹脂浸紙電容式套管是我國至今還未全面掌握的新技術(shù)，全面掌握該項(xiàng)新技術(shù)，可徹底消除油浸紙電容式套管在電力運(yùn)行維護(hù)上給用戶帶來的不便，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，在國內(nèi)逐步掌握、完善該新技術(shù)、新工藝的同時(shí)，抓緊研制環(huán)氧樹脂浸紙電容式套管的專用制造設(shè)備是促進(jìn)全面掌握這項(xiàng)新技術(shù)及推廣應(yīng)用的動(dòng)力之一，并可改變我國換流變用直流套管依賴進(jìn)口的局面。

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