Проектирование кабельного завода
Ещё пару столетий назад человечество и понятия не имело не только о возможности применения электрического тока в быту, но и о передаче его на расстояние при помощи кабелей. Однако, с изобретением первых примитивных кабелей, миру открылись широкие возможности и технический прогресс шагнул далеко вперёд.
История появления кабеля связана с изобретением первых взрывных устройств с дистанционным управлением. Для передачи импульса для запуска взрывного устройства нужен был электрический ток, передаваемый на расстояние через положенный в земле первый простейший кабель. Широкое распространение кабели получили с изобретением телеграфа. Именно тогда прокладывались первые кабельные линии, способные соединять целые материки.
Производство кабеля поначалу проходило на текстильных и канатных фабриках и заводах. Именно канатная промышленность дала старт распространению кабельной продукции. Вскоре стали и появляться первые кабельные заводы как в России, так и во всём мире.
На сегодняшний день производства кабеля делегировано непосредственно кабельным заводам. Нашу современную жизнь сложно представить без существования кабелей, ведь они плотно интегрировались в нашу жизнь. Через кабель передаётся электроэнергия, сигналы от сетей связи, любая бытовая техника имеет провода как внутри, так и снаружи.
Проектирование кабельного завода - экономически перспективная сфера проектирования, ведь производства кабеля всегда будет пользоваться популярностью ввиду плотной интеграции в жизнь современного человека.
Большинство действующих в наши дни кабельных заводов построены в советское время и нуждаются в модернизации. Проектирование кабельного завода - это не только новое строительство производственных площадок, но и реконструкция действующих предприятий данной отрасли.
Процесс проектирования кабельного завода во многом зависит от той продукции, которая будет выпускаться на проектируемом кабельном заводе. Ее типы, характеристики, основные параметры помогут определиться с типом оборудования, применяемого в проекте, его количеству, мощности и порядку расположения.
Здесь, в нашей статье, мы пошагово объясним с чего начать проектирование кабельного завода, какие аспекты влияют на процесс проектирования и что важно предусмотреть в реализуемом проекте завода.
Кабель — это гибкое электротехническое изделие, предназначенное для передачи электроэнергии или радиосигнала от одного элемента сети к другому. Он состоит из одной иди нескольких жил, заключённых в изоляционную оболочку каждая по отдельности или в общем, объединённых в общую конструкцию, также защищённую оболочкой.
Для изготовления жил на кабельном заводе используют различные металлы - медь, сталь, алюминий и другие сплавы. Изоляционная оболочка изготавливается из следующих материалов: поливинилхлорид; диэлектрическая резина; кабельная бумага, пропитанная специальным составом; полиэтилен.
По виду передачи электроэнергии бывают кабели:
- электрические, которые передают энергию от источника к потребителю;
- монтажные, которые передают электроэнергию в рамках одного оборудования или установки;
- телефонные, используются для монтажа абонентских линий сетей связи.
По назначению можно выделить следующие типы кабелей:
- силовые, применяемые для транспортировки тока к зданиям, а также внутри помещений;
- сетевые, обеспечивающие передачу информации, используются в локальных сетях;
- телефонные, передающие сигнал телефонной связи;
- коаксиальные (антенные), для передачи аналоговых, цифровых и других телевизионных сигналов;
- оптоволоконные (оптические), передающие оптические сигналы в сетях связи;
- акустические, передающие сигналы от звукового оборудования и внутри него.
Производимые на современных заводах кабели схожи по конструкции, ведь изготовление их регламентируется ГОСТами и ТУ. Но каждый проектируемый завод имеет свои особенности ввиду расположения на местности, занимаемой территории, применяемых технологий и решений.
Изготовление кабельной продукции на кабельном заводе происходит в несколько этапов на различном оборудовании.
Первым этапом является производство проволоки для токопроводящих жил. Следующим шагом будет скрутка проволоки в жилы, которая происходит не всегда. Некоторые кабели производятся без скручивания в жилы. Завершающим этапом производства кабелей на проектируемом кабельном заводе является нанесение изоляции на жилы и затягивание жил в общую изоляцию.
Следует предусмотреть в проекте, что транспортировка кабеля происходит на катушках или барабанах, ввиду повышенной длины изделий. Поэтому проектировщикам необходимо предусмотреть в проекте кабельного завода места для хранения данной тары, а также оборудование для ее перемещения, погрузки/разгрузки.
Помимо основных технологических процессов на проектируемом кабельном заводе следует предусмотреть и вспомогательные операции. Например, для изготовления полимерного покрытия в проекте кабельного завода необходимо предусмотреть цеха для варки и смешивания различных полимерных составов.
Ввиду различия конструктивных особенностей различных видов кабелей, некоторые технологические процессы в проекте кабельного завода могут не применяться вовсе или быть заменены на другие.
На современных кабельных заводах проволоку изготавливают при помощи волочения или способом подтяжки.
Волочение – процесс обработки металлов на заводе давлением при помощи прохождения металлической заготовки через волочильный инструмент. Процесс достигается преобразованием площади сечения заготовки в длину.
Процесс волочения происходит в волочильных машинах или станках кабельного завода, состоящих из нескольких волокодержателей и барабанов. Так как при волочении пластические свойства металла теряются, то в проекте кабельного завода обязательно должен быть предусмотрен процесс последующего отжига заготовок для восстановления потерянных свойств, происходящий на специальном оборудовании завода.
Процесс отжига предусматривается проектом при помощи отделения отжига, состоящего из двух зон – нагрева на открытом воздухе при помощи подачи тока на заготовку и нагрева в паровой среде для предотвращения окисления металла. Соответственно проектом кабельного завода должен быть предусмотрен трубопровод подачи пара и оборудование, создающее этот пар.
В дальнейшем происходит охлаждение проволоки в специально предусмотренном проектом баке с водой, и сушка при помощи обдувания теплым воздухом.
Типовое проектное решение цеха по изготовлению проволоки при проектировании кабельного завода состоит из волочильных станов, отжигательного аппарата и намоточного устройства.
Следующим важным разделом в проекте кабельного завода является проектирование отделения по скрутке жил. Скрутка нужна для изготовления токопроводящих жил и неизолированных проводов, которые в свою очередь являются составной частью кабеля.
Скрутка – это такой процесс объединения отдельных элементов (проволок, жил, групп, пучков), при котором каждый из них располагается по винтовой линии вокруг центральных (одного или нескольких) элементов, основной целью которой является придание изделию необходимых токопроводящих свойств, а также устойчивости и гибкости.
Скрутка осуществляется в проекте кабельного завода на специальных крутильных машинах, рассчитанных на скрутку жил различной толщины. Машины скрутки в проекте кабельного завода могут быть в зависимости от типа движения однонаправленными и разнонаправленными. В техническом задании на проектирование кабельного завода для правильного подбора оборудования для скрутки проектировщиками должны быть указаны следующие параметры получаемых в процессе изделий – шаг скрутки, угол скрутки, модуль скрутки.
Полимерная изоляция представляет собой химическую смесь полимерных материалов с различными добавками, пластификаторами. Для изготовления данного типа изоляции в проекте кабельного завода предусматривают цехи по приготовлению пластиката, где в лабораторных условиях производят изготовление смеси.
Основным компонентом смеси на заводе является гранулированный пластификат, который поступает на кабельный завод в пакетах. Каждый пакет оснащен специальными вставками для предотвращения слеживания материала. Для хранения данного типа продукции в проекте кабельного завода предусматривают специальные склады, которые должны обеспечиваться необходимыми инженерными сетями и коммуникациями для поддержания необходимого температурно-влажностного режима.
Для нанесения же смеси в проекте кабельного завода применяют экструдеры, которые выдавливают через специальные отверстия изоляционную смесь и позволяют в непрерывном виде наносить ее на заготовки неограниченной длины.
Технологическая линия процесса нанесения изоляции в проекте кабельного завода состоит из экструдера, отдающего и приемного устройства, устройства тяги, охлаждающей ванны и контрольно-регулирующей аппаратуры.
Процесс скрутки кабелей на проектируемом кабельном заводе
После нанесения изоляции на отельные пучки и жилы на проектируемом кабельном заводе производится соединение жил в кабели. Соединение жил в кабель также называется скруткой, которая бывает с откруткой и без открутки. Когда направление скрутки жил совпадает с направлением скрутки проволоки процесс называется скруткой в закрутку, когда наоборот – скрутка в раскрутку.Процесс скрутки в проекте кабельного завода осуществляется на крутильных дисковых машинах со специально предусмотренным конструкцией подкручивающим устройством. Дополнительно проектом завода может быть предусмотрен уплотняющий механизм.
Проектируемые крутильные установки проектируемого кабельного завода состоят из:
- отдающего устройства, которое усилием сматывания позволяет достигать сход жилы с барабана.
- тягового устройства, состоящего из ротора лент и пневмоцилиндров с приводом от трансмиссионных устройств.
- главного привода, действующего в проекте при помощи энергии электродвигателя. - лентообмотчиков, применяемых в проекте для обмотке кабеля лентами.
- бронеобмотчиков, применяемых в проекте для наложения брони, состоящей из двух лент.
- приемного устройства, представляющего собой приводную стойку с двумя парами роликов, вращение происходит от редукционных двигателей, предусмотренных проектом.
- трансмиссии, состоящей из трансмиссионных валов и системы зубчатых передач.
Процесс скрутки жил в кабель в проекте кабельного завода может достигаться разными способами, в зависимости от изначальной задумки проектировщика и от параметров выпускаемой на проектируемом заводе кабельной продукции.
Данный процесс в проекте кабельного завода обеспечивается при помощи экструзионных агрегатов. Процесс наложения изоляции на сам кабель в проекте схож с процессом нанесения изоляции на жилы, различие только в большей мощности и диаметрах первых. Другим различием является присутствием в проекте формующего инструмента на головке экструдера.
Для дальнейшего охлаждения полученного на заводе кабеля в проекте используется охлаждения кабеля водой в специальных ваннах, длина которых зависит от времени охлаждения того или иного материала изоляции. В связи с чем в проекте кабельного завода необходимо предусматривать технологические водопроводы и замкнутые системы водоснабжения в целях экономии водных ресурсов.
В проекте данной технологической линии предусматривают отдающее и тяговое устройство, экструдер, а также аппараты для маркировки кабеля, ванны охлаждения и сушки кабелей на заводе, счетчики метража кабеля, сматывающие устройства.
Технологическая линия по скрутке кабеля в жилы на проектируемом заводе должна быть расположена максимально близко к цехам по подготовке жил, ведь транспортировка кабеля на дальние расстояния очень энергоемкая операция.
1. Отдающие устройства проектируемого кабельного завода. Отдающими устройствами в проекте кабельного завода являются барабаны, на которые предварительно накручен кабель, жилы, провода. Данное устройство предназначено для равномерной отдачи кабеля в проекте. Для этого его оборудуют в проекте различными приводами и тормозными установками.
2. Тяговые устройства. Бывают гусеничные и колесные, нужны в проекте кабельного завода для обеспечения процесса скрутки жил. Главным элементом проектируемого тягового устройства на заводе является тяговое колесо, которое задает темп всему процессу и которое кабель огибает несколько раз, что позволяет укладывать его на одно и то же место.
3. Приемные устройства. Данные приборы в проекте кабельного завода обеспечивают правильную укладку изготавливаемой кабельной продукции в транспортировочную тару, в данном конкретном случае на катушку. Приемные устройства в проекте могут быть как частью и основного проектируемого оборудования, так и отдельно стоящими автономными агрегатами.
4. Механизмы раскладки. Представляют собой муфты скольжения, позволяющие равномерно уложить кабель, изготавливаемый на проектируемом кабельном заводе на барабан.
Также следует отметить, что изготовленный на кабельном заводе кабель должен проходить испытания образцов. Для этого проектом кабельного завода предусматриваются различные лабораторные установки кабельного завода, а иногда и целые цехи по испытанию кабельной продукции.
Помимо основных цехов при проектировании кабельного завода осуществляют разработку проектных решений вспомогательных помещений –административно-бытового корпуса, санитарно-бытовой части, складского хозяйства, контрольно-пропускного пункта, ремонтных мастерских, столовой и других не менее важных помещений проектируемого завода.
Подводя итоги хочется сказать, что проектирование кабельного завода – вид проектных работ, схожий с проектированием любой производственной площадки. При правильном подходе к данному типу работ реализация проекта будет успешной, ведь она на 100% зависит от квалификации инженерного персонала, задействованного в проекте.