窥探延长采煤机电缆使用期限的策略论文_王鹏飞

王鹏飞

(神东煤炭集团设备管理中心 719315)

摘要: 煤炭资源在我国一直是十分重要的资源,时代的不断发展也带动了我国煤炭采掘业的发展速度,可是在煤炭采掘过程中所使用的采煤机电缆还存在很多的不足之处,直接阻碍了采煤机生产效率的提升。文章重点从电缆的结构、材料及生产工艺等几方面着手对采煤机电缆进行了改进。

关键词: 采煤机电缆;故障;使用情况;控制线芯; 结构; 材料; 工艺。

引言

伴随着我国综合国力的不断增强,最近几年对能源的需求量越来越多,而且我国各政府部门加大了对能源产业各方面的管控力度,使得煤炭在我国能源结构中的重要地位慢慢凸显出来,与此同时也带动了我国煤炭采掘行业的发展速度。实际上在煤炭采掘行业突飞猛进发展的同时,与之配套的煤矿装备制造业的振兴计划也逐步展开,其发展也得到了行业的重点支持。因此,加快煤矿装备制造业技术创新与结构调整迫在眉睫。

1 基于采煤机电缆概述

1.1煤矿所用电缆故障产生的原因及种类

1.1.1导致电缆出现短路

1)电缆在制作过程中会出现由于绝缘处理不到位且分叉处发生绝缘损伤现象,导致质量不符合标准要求,这就容易引发电缆短路现象发生。

2)电缆在使用过程中会出现裂口,随着使用时间加长,裂口处会深入潮气破坏绝缘而引发短路。

3)由于电缆在使用过程中避免不了出现挤压、碰撞等现象导致电缆发生短路。

4)如果电缆经过长时间的存储而不被使用,且电缆两端没有经过封闭,时间久了就会出现受潮显现最终要剪掉受潮处,导致电缆长度不够而引发短路。

1.1.2引发漏电接地现象发生

一般煤矿都处于环境比较恶劣、潮湿的地方,电缆在工作过程中会有很长一段时间融入水中,导致绝缘电阻下降而出现漏电接地现象。一般有机械损伤引发的漏电接地和接头劣质引发的漏电接地。

1.1.3 电缆断线故障

之所以会存在电缆断线现象,是由于电缆在使用过程中免不了会受到运输设备等挂住拉断的现象,从而造成电缆断开。

1.1.4 电缆着火

只要是与电相关的东西很容易引发火灾,电缆在长时间使用过程中也免不了发生着火现象,主要是因为电缆短路故障发生后,造成各电器功能失效,强大的短路电流将橡套电缆的胶皮高温点燃引发火灾。

1.2采煤机电缆中控制线芯的重要作用概述

当前我国煤炭采掘行业所普遍使用的是橡套软电缆,此种类型的电缆非常容易出现控制线芯断开现象,导致电缆的使用寿命缩短,直接影响到采煤机的生产效率和经济效益的收取。采煤机电缆中的控制线芯发挥着信号监控的重要用途,电缆在运行过程中由于会受到多次的弯曲和拉伸,反复操作就容易导致控制线芯的断裂,控制线芯一旦断芯,将失去监控保护作用,并造成设备停止运转,严重影响了用户的使用,给用户造成很大损失。

从上文论述可以看出,当前煤炭企业在使用采煤机采掘时遇到的最头疼的问题就是采煤机电缆中的控制线芯容易断开,剪短电缆整体的使用寿命。最近几年虽然多数煤炭行业根据标准要求对控制线芯所采用的材质进行了深入的研究,可是并没有从根本上解决这一问题,本文针对这一问题,对电缆控制线芯的结构和生产工艺进行了改进,解决了这一难题,延长了采煤机电缆的使用寿命。

2、分析当前采煤机电缆的使用情况

之所以采煤机电缆中所包含的控制线芯极易发生断芯现象,是由于在实际的应用过程中使用环境及方法的不当,在采煤机电缆使用时电缆部分区域就会出现反复的弯曲,而弯曲的半径却不符合实际标准规定,电缆由于长时间承受多次的弯曲、拉伸以及机械外力冲击的复合应力作用,并且控制线芯导体截面远远小于采煤机电缆动力线芯的导体截面,导致控制线芯易断芯。经过多次的考察和取样分析,在保持采煤机橡套软电缆现有结构基本不变的情况下,需减少控制线芯所受的弯曲应力,增加控制线芯的柔软性、抗拉强度、相对滑移性和抗弯曲能力,可以在一定程度上延长采煤机电缆的使用寿命。增加控制线芯抗弯曲的能力可以采用增大截面和提高线芯的柔韧性,事实上受电缆外径限制,增大截面积是不可能的,从配电角度考虑也是浪费的,而加入抗弯曲线材增加线芯抗拉强度是可行的。

3、改进采煤机电缆中控制线芯的有效策略

3.1不断强化采煤机电缆控制线芯的柔软性能

煤炭企业想要合理的解决线芯断芯的问题,就要根据相关规定落实工作,我国煤炭部相关规定曾提出,煤炭企业所使用的采煤机电缆中的控制线芯必须要将其保证在三芯或者是三芯以上,在制造成电缆后作成为第四个线芯,要将其与先前三根线芯绞合这样才形成完整的电缆,所以,保证采煤机电缆的控制线芯导体的面积与柔软性就是间接地保证电缆整体的柔软性。在控制线芯导体截面不变的条件下,减小控制线芯用导体的单丝直径,增加导体单丝根数,并采用复绞结构,从而增加控制线芯导体的柔软性和强度; 其次成缆节径比越小,则缆芯柔软性越好; 另外可在控制线芯成缆时中心放置一根截面较大的橡皮垫芯,同时采用较小的成缆节径比,这样采煤机电缆在使用过程中控制线芯易于弯曲伸缩,使施加于控制线芯上的力能因橡皮垫芯的弹性和控制线芯的柔软性而得以缓冲,有效地解决了控制线芯弯曲断芯的问题。

3.2不断强化采煤机电缆控制线芯导体自身强度

想要保证电缆不易出现弯曲或断裂现象,就要强化自身强度,那么如何有效强化采煤机电缆中控制线芯导体自身的强度呢,实际上可以在保证控制线芯自身截面不变的前提下,在其中添加强度超高的纤维丝或者高碳细钢丝,同时利用复绞结构,将控制线芯导体的抗拉性能和抗弯性能提升。针对于加强件来讲,其中最为主要的性能则是最小拉断力。钢丝的抗拉强度一般大于铜的抗拉强度,而伸长率约 3%,又远远小于铜线芯的伸长率( 15% 以上) ;纤维丝材料则具有伸长率小( 约 4% ~5%) 、抗拉强度大( 约 2 500 MPa) 、不延燃等优点。因此,在电缆中放置加强件,当电缆受到外力拉伸时,首先承力的是加强件,只要加强件不被拉断,电缆中铜线芯等其它元件就不会受损而保持正常工作。如铜丝与加强件一起束绞,在工艺实现上会出现一些问题,因为钢丝的硬度比铜丝硬,柔韧性比铜丝差,在和铜丝的束绞过程中,会出现钢丝紧而铜丝松的蛇形状现象; 而纤维丝作为加强件和铜丝一起束绞则反之,造成使用过程中铜丝比纤维丝先受力,失去加强效果。所以钢丝或纤维丝作为加强件时需要多根绞合后使用,以增加加强件的柔韧性和抗弯曲性能,并放置于中心位置与铜丝一起绞合。电缆的结构图见图 1。

图 1 采煤机电缆结构图

3.3增加控制线芯间的相对滑移性

煤矿电缆在使用过程中避免不了会承受反复的拉伸或弯曲,如果多次反复的移动,肯定会产生非常大的阻力,这就会导致采煤机电缆中控制线芯的异常断开。只有保证了电缆控制线芯具有良好的滑移性能,才能够确保其在电缆弯曲和拉伸过程中不会那么容易发生断芯现象,更好的确保应力的及时分散和均匀性。我们先在单根控制线芯外均匀涂敷滑石粉,然后绕包一层耐高温滑移带,控制线芯成缆后,再绕包一层聚酯膜或加强无纺布,使控制线芯在受力时能够得到一定的缓冲,从而延长控制线芯的使用寿命。

3.4选择合理的采煤机

想要对电缆进行有效的保护,在设计过程中要严格按照要求选择合适的采煤机,确保电缆自身的规格和型号与采煤机的相吻合。除此之外还要结合采煤机实际的功率和控制模式进行合理科学的设计,以免电缆在多次运行过程中由于设计不合理导致电缆整体受到损坏。另外还要强化对采煤机电缆相对薄弱环节的保护力度,防止出现由于电缆受力过猛出现的弯曲过度现象。比如:在电缆连接地方可以根据实际情况设计相应的接口,以免电缆过度弯曲。还可以在合适的位置加入钢丝进行牵引,在采煤机运转过程中通过钢丝的牵引从而避免电缆自身受力太过集中。通过有效合理的设计能够保证采煤机电缆中控制线芯使用寿命得到延长,减少故障的发生几率。

3.5开展有力的现场管理

想要推进煤炭采掘事业的发展首先要重视对现场工作的管理,确保采煤机能够在优质的环境状态下运行,首先要定期对电缆的槽进行清理,以免电缆槽中存在大量的垃圾而影响电缆的正常运行,降低电缆线芯出现断芯的几率;另外,还要对采煤场地的环境进行清洁,将各项采煤所需设施整齐的摆放,避免现场其他设备对电缆绝缘层造成损坏而引发各种事故发生。

4 结束语

要想不断提升采煤机电缆的使用年限,就要针对容易发生的故障制定相应的完善策略。同时还要加大对采煤机电缆控制线芯的设计和工艺改善,强化线芯的柔软性,并在线芯中融入加强件,保证控制线芯不容易被拉断;而在单根控制线芯外涂敷滑石粉和绕包耐高温滑移带,可使控制线芯在受力时能够得到一定的缓冲。综合这一系列的改进措施,可大大提高线芯的柔软性、强度和相对滑移性,使采煤机电缆控制线芯的使用寿命得到根本改善。

参考文献:

[1]周筠,许锋,田玉纪. 提高煤矿采煤机电缆使用寿命的研究与分析[J]. 煤矿现代化,2009,S1:99-100.

[2]兰天安. 煤矿用采煤机电缆线芯断裂问题的分析与预防[J]. 科技创新与应用,2014,No.10832:130.

[3]郑见喜. 矿用电缆的特点和选用[J]. 甘肃科技,2003,04:12-21.

论文作者:王鹏飞

论文发表刊物:《电力设备》2016年第7期

论文发表时间:2016/7/4

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