氮气发生器在绝缘串列线上的应用

时间：2024-12-20

0引.言
初的连拉连退的拉丝设备,广泛使用蒸汽做为退火保护，防止铜丝在退火过程中氧化,但在使用中会发现有很多问题,如需要纯净水,需要经常补充循环水,同时还有防止烫伤的措施，长时间使用还会发现设备的许多零部件都会被高温蒸汽损坏，以致零件变形甚至腐蚀。
后来我们采用氮气来代替高温蒸汽进行保护，但每次都购买或租用钢瓶,成本不仅仅包括氮气本身,还包括钢瓶的租金、运输、处置及安全防护等费用，如果使用氮气发生器,就可以有效地解决上述问题。
1氮气发生器的工作原理
氮气发生器采用氮气偏压吸附( PSA)系统,从压缩空气中生产出持续的氮气。制氮系统由两组**的碳分子筛(CMS)构成,经过预处理的压缩空气进人CMS容器底部,然后流过CMS,氧气和其它微量气体被其吸收,只让氮气通过。如图1所示。
CMS不同于普通的活性碳,它有很多很狭窄的气孔。这种气孔可以使小分子如氧分子通过，而将进入CMS的大的氮气分子隔离开来。大的氮分子从分子筛的旁路通过,再形成成品氮气。
为了保证制氮的连续性,整个系统实际上有两个CMS交替工作,我们形象地称正在工作的一个叫“在线床" ,经过一段时间的工作后,“在线床"差不多已经吸附饱和,系统自动将“在线床"转换为再生模式,排掉其吸附的污染物。另一个CMS则转成为“在线床”,交替循环进行分离。两组CMS在分离和再生模式之间的轮转确保了能持续不断地产生氮气。
整个氮气发生装置主要由1套净化系统、1台氮气发生器组成
2氮气发生器的优点
(1)采用目前国际成熟可靠的PSA系统,结合其*特的工艺流程、优化的管路设计以及的填充技术,有效防止CMS的剥落失效,能杜绝吸附塔内隧道效应的产生。从而使CMS的性能大大提高。节省能耗的同时，可一步产出纯度为97% ~99. 99%的氮气。如有特殊要求，可以使纯度达到99. 999% (*提纯)。
(2)配备了高精密度的过滤器，使氮气的微尘粒小于0.01 um,含油量小于0.001 ppm。如额外配备吸附干燥机、无菌过滤器装置等,更可满足例如液晶显示器、石英振荡器、食品、医药等特殊行业的高要求。
(3)低廉的运行成本。氮气发生器以洁净的压缩空气为原料,*消耗任何化学品,就能产出符合要求的各种纯度的氮气,总体成本约占购买液氮或气氮的10% ~35%,可节省大量的费用。
(4)的无人化操作。氮气纯度分析控制仪对氮气的纯度实时监控,对纯度不合要求的氮气不予排放,从而杜绝因气体不纯而影响产品质量。通过可靠的PLC控制,可实现24 h自动化无人操作。
3与传统氮气变压吸附(PSA)制氮设备相比具有的特点
(1)工艺。解决了CMS的粉化问题。传统的PSA制氮系统,其工艺管路中有8个阀门,分别位于
吸附塔的上下方,每个切换周期中的不同时段,气流分别自下而上和白上而下双向流过吸附塔,这样造成分子筛受冲击而容易粉化;而氮气发生系统工艺管路上只有4个阀门且都在吸附塔下方，每个切换周期过程中气流只是自下而上单方向流动,分子筛受到的冲击较小,因而从根本上解决了PSA制氮机的分子筛粉化问题。
(2)设计。全自动控制。当用气量小于设备产气量,氨气压力上升到预设值时,设备即进人经济运行模式:机器暂停运转，也不消耗压缩空气;当随着用气量的增加而导致氮气压力下降到设定启动值时,设备即可自动启动并正常运行。
(3)选材。整机内的管路均选用不锈钢材质。
(4)结构。一体化的机箱设计,内部气路、电路布局合理,方便维护;整体美观整洁。
4氮气发生器在应用时应注意的问题
目前我公司在5条绝缘串列线上配备了氮气发生系统,从2006年就已开始使用,至今运行稳定,有力地保证了产品的质量。结合本公司的经验,总结出以下在使用中应该注意的几点:
(1)选型，也就是氮气发生系统的工作能力应与串列线的需求量相匹配。正常情况下,串列线拉丝机所需要的氮气量约为4 m' ,换算成压力,只需要0.5 kg。氮气机所需的压缩空气的压力大约在5~6 kg。
(2)对于绝缘串列线来说,铜丝所需要的保护部位在退火部分,所以在设备的退火冷却部位需安装氮气出口,出口大小对于氮气的流量、压力关键。
(3)定期对氧的含量进行检测，以防止氧气进人退火冷却部位,正常情况下，每两年对碳分子筛进行更换,这样可以保证氮气的纯度。
(4)氮气的过滤系统需要定期排放杂质,一周- -次即可。氮气发生系统内部的阀门、转换器、排污阀都需定期清洗。
(5)要定期检查氨气发生系统内部的电磁阀及其他阀门,因为氮气机频繁启动和关闭都会影响阀门的寿命，而一旦阀门损坏,就不能产出合格的氮气,对产品质量也会有损害。
(6)在使用氮气发生器的同时,可以配备使用压力报警器,当压力小于设定值时，系统会发出报警声音,报警装置是通过PLC来控制(见图3)。
照DLT1070-2007《中压交联电缆抗水树性能鉴定试验和要求》进行评价。该标准主要规定了国内6~35kV中压交联聚乙烯绝缘电力电缆抗水树性能鉴定的试验方法和要求。与本文所述标准相比，主要有以下几点不同:
(1)从样品选择上,DL/T 1070- 2007规定只能选用50 mm2铜芯导体,电压等级为8.7/10kV或
8.7/15 kV。而SANS 6284-5 :2007样品选择相对宽泛。
(2)从老化程序上,DL/T 1070要求对21个试样分别进行不同类型试验,未老化样品进行电气测
量和交流逐级击穿,14 d负荷循环样品进行热冲击逐级击穿,120d、180d、360d老化后的样品都进行交流逐级击穿试验,所有经过长期加速老化的样品均要进行结构检查和水树检查。和SANS 6284相比,DL/T 1070的试验程序更为复杂,每种试验都规定了相应的考核要求。
(3)从老化条件上,DL/T 1070要求(27 +1)kV,频率为49~61Hz,在加速水树老化的过程中,还要穿插进行不同天数的热负荷循环。而SANS6284对老化条件只有电压和温度的要求,频率可以
洗择50Hz或500Hz.在500Hz电源下老化可以大大缩短老化时间。
(4)结果的评价:DL/T 1070规定了不同时间加速老化条件下的击穿电压耐受值,而SANS 6284
由于后12个样品老化条件-致,所以标准给出了一系列击穿场强值下所达到统计个数。
4结束语
长期老化试验系统成功地应用于检测,不但解决了我公司出口南非的中压电缆老化试验的问题，为产品成功打人南非市场奠定了基础,同时也填补了国内该项试验的空白。目前工频下的电缆长期老化试验正在进行中，我们将对工频和中频下老化的试验结果进行比较,分析其在不同频率下的水树形成机理有何异同之处。
5结束语
氮气发生系统的气源是普通的压缩空气，几乎每个制造企业都会有空压机组,当空压机工作时就可利用氮气发生系统生产不同纯度的氮气。
氮气在电线电缆行业中的使用已越来越普遍,我公司在生产物理发泡电缆、半柔同轴电缆( Quick-form)时都已使用氮气,氮气不光可以起到防止铜丝氧化的作用,而且也是--种比较稳定可靠的加热媒体,氮气的加热温度可以达到500。C以上。
原来使用瓶装氮气时,一年所需费用在15万元左右。自从使用氮气发生器后每年可节约5万元以上,而且还降低了人力成本。更重要的是,可得到质量稳定、获取便捷的氮气，没有必要再为更换氮气瓶而耗时耗力,大大提高了生产效率。

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