电缆填充用松软材料直径测量方法的探讨
- 发布时间：2008/3/7 17:04:03
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摘要：交联聚乙烯绝缘电力电缆的不回整现象，往往是由于电缆填充料聚丙烯网状纤
维并股软绳的直径测量误差所造成的。
由于该种材料蓬松、柔软、无固定截面形状，因此
不能采用常规的直径测量方法。本文介绍一种新的测量方法，在实际应用中收到良好的效
果。
关键词：交联聚乙烯绝缘电缆；圆整度；填充绳；松软材料；直径的测量
1 前言
多年来三芯交联电缆的不圆整问题一直困扰着我们，也是电缆行业的一大难题。究其
原因是由于交联电缆填充用聚丙烯网状撕裂纤维并股软绵（简称并股软绵）的直径无法控
制，目前行业内无切实可行的并股软绳直径测量方法，以至该材料规格混乱，无法满足使
用要求。三芯交联电缆是我厂主导产品，其外观质量问题直接影响我厂的产品和企业形象，
及经济效益。因此，解决并股软绳的直径测量问题势在必行。通过*的实践、摸索、总
结，提出了并股软绳直径测量的新方法。把这新方法用于其他电缆填充用的聚丙烯绳及岩
棉绳的直径测量，均收到较好的效果。
2 并股软绳直径测量方法现状分析
三条直径相同的线芯两两相切外，且分别与外被层内切，并股软绵占据线芯与护套间
的空间，形成曲边扇形。显然，在电缆结构设计中此曲边扇形的面积不难计算，而如何保
证并股软绵在使用状态下呈设计要求的截面是个大问题。并股软绵由聚丙烯吹膜撕裂所成
的网状纤维多股绞合而成，其外观特征蓬松柔软，横截面形状不规则，不同点的横截面大
小不一致。针对并股软绳的这些特征和如何定义其“直径”，又如何来测量呢？
对此，现行行业采购规范无规定，并股软绳生产厂及电缆厂也都没有对其“直径”给
出明确的定义。对其“直径”的测量一般采用如下方法：（1）并股软绳处于自然状态下，
用游标卡尺轻卡读数，作为其“直径”；（2）对并股软绳施加轴向张力后，用游标卡尺轻
卡读数；（3）沿并股绳外层聚丙烯绳的旋向拧紧，用游标卡尺轻卡读数；（4）测量某长
度重量，按生产厂提供的单位长度重量来推算其“直径”。
方法1显然不妥。方法2比方法1略有改进，但不能保证其横截面呈圆形，轻卡的概念无
法掌握，因此对其“直径”无法控制。
方法3，沿并股软绳外层聚丙烯绳的旋向拧紧，其外观呈明显的麻花状，各点高低起伏
差异较大，无法确定哪里能代表其“直径”。出现这种现象是由于并股软绵相邻两层的旋
向相反，沿外层拧紧，相邻的内层就会被旅松，自然会出现外层起包、凹陷的现象。
方法4，在材料密度不变及开网情况相同的条件下，用此方法计算“直径”相对准确，
但由于各厂家并股绳材料配方不尽相同，即添加剂的比例不同，其密度在一个较大的范围
内变化，另开网情况不同，并股绳软硬有一定差异，且其“直径”究竟是什么概念不清，
因此，生产厂家提供的材料标准中规定，以单位长度重量来确定并股软绳的直径的方法的
允许偏差为±25％。而我们所需的并股软绵的“直径”每种规格相差2mm，这样的公差是无
法区分几种相邻规格的。另方面，若能消除以上各种影响因素，这种方法也很难用于并股
软绳生产中的“直径”控制，因很难设想在生产过程中频繁地取其中间的一段来称其重量；
在使用中检测，一是较麻烦，二是浪费太大，且无法对其“直径’哇面控制。
3 新的测量方法的提出
基于以上四种方法在实际使用中都不切实可行，因此要控制并股软绳的“直径”，解
决三芯交联电缆不圆整的问题，必须走新的路子，采用新的并股软绵直径测量方法。
并股软绳使用多年，其“直径”测量问题一直没有解决，主要是因蓬松柔软、横截面
形状不规则；常规使用的直径测量工具是直尺、游标卡尺等；常规的测量方法是直接在测
量工具上读数，三者无法有效地结合起来。
并股软绳在交联电缆的横截面中呈曲边扇形，是受到周围物体挤压的结果。这种挤压
力的大小与并股软绵自身的“直径”决定了其使用状态下呈曲边扇形的横截面的面积大小。
在正常的条件下挤压力为常量。若使用状态相同，并股绳“直径”合适，其横截面的形状
和面积就可达到理想状态，即实现电缆填充圆整的目的。
并股软绳的“直径”不能直接测量，是否可设计一个模拟并股软绳使用状态的测量器
具，通过某种转换从而间接确定其“直径”呢？由此产生如下方法：制做一个横截面呈凹
形的多属楷体，上置一块与矩形槽两竖边始终垂直且可上下移动的压板，压板上施加一确
定的力P，在压板下沿槽向放置并股软绳，槽的竖边有刻度标记，这样可根据该状态下并股
绳所呈的矩形截面积计算其呈圆形时的直径。但这种方法的缺点一是工具制作较麻烦，更
主要的是并股软绳的直径规格范围大，由12～30mm。而测量器具主体上的矩形槽一旦确定
就不会改变，这样，制作的测量工具若适合测大规格的就不适用于小规格，反之一样。
通过反复摸索、试验发现，并股软绳虽在自然状态下横截面形状不规则，但在其受到
处在同一平面的连续的垂直且指向轴心的等压力的作用下，该横截面的形状趋于圆形。至
此，可以给井股软绳的“直径”以明确的定义——在并股软绳受到处在同一平面的连续的
垂直且指向轴心的确定的等压力的作用下，该横截面为圆形（近似），此圆形的周长除以
圆周率为并股软绳在该处的直径。明确了这一定义后，进而设计了新的测量工具及方法：
（1）测量工具。zui小刻度为1mm的钢直尺一把，1000g硅码～个，红棉牌尼龙吉他第1
弦一根，即直径为0.7mm尼龙绳一根。
（2）测量方法及步骤
1）尼龙绳一端固定，另一端施加 100O g重的破码，测量尼龙绳上预先作的标记A，B
2）把并股软绳需测直径部分水平放置，使其处于自然松弛状态，用尼龙绳沿并股软
绳径向环绕一周，使尼龙绳所在的平面与并股绳测量处的轴线垂直，然后按步骤1）施加
张力，并使尼龙绳两端处于铅垂状态，测量A，B间的距离L1。
3）用Lo减去L1，即为所测并股软绳在该处的周长L，从而求得直径D=L/r。这样就可
通过一根尼龙绳、一个破码与直尺的使用，完成常规测量不能完成的工作。
4 实验数据的验证及处理
方法确定了，但该方法的测量重复性及测量精度能否满足需要呢？对此做了大量的试
验进行验证。试验在各种不同规格的并股软绳上进行。在约1m长的并股软绳上等间隔测量
五点，各点作好标记，记录测量周长数据。为了验证测量数据的重复性，对上述各点进行
第二、第三次测量。反复分析比较每个数据，并通过更换硅码重量，寻找*效果，zui后
确定采用1000 g硅码。通过试验认为，测量的重复性及精度完够满足使用要求。本测
量理论上是在同一处进行三次测量，实际在测量过程中并股软绳的内外层不断地串动，不
可能在同一处进行三次重复测量。由于并股软绳在某一相邻各点的直径不可能*相同，
测量本身也存在一定的系统误差，因此，同一处的测量结果不*重复。每个测点的值不
同也反映了其本身各处直径的不均匀性，一般在一个不太大的范围内变化。本着既简化测
量工作又能满足需要的原则，通过多次试验比较决定，测量在同一并股软绳上进行三次，
测点间隔约30 cm，取其中间值作为直径的测量值。
5 实施效果
1996年8月，发生了多起用户投诉我厂交联电缆不圆整事件，并对我厂交联电缆质量
持怀疑态度，有的坚决要求退货。为*解决这一问题试用了上述的并股软绳直径测量方
法（以下简称新方法）。效果一下就显现出来，使三芯交联电缆的外观有了*的改变。
用新方法对库内各厂家各规格的并股软绳重新筛选分类。发现zui典型的事例是某厂家提供
的标称直径（mm）为22规格的并股软绳中，在仅剩余的37件的实测直径（mm）就分成16、
18、20、22、24、26六种规格，由此足以看到原并股软绳规格的混乱。用于其他电缆填充
的聚丙烯绳及岩锦绳的直径测量同样存在以上的问题，对两者逐步实施新方法，均收到良
好的效果。
6结论
新方法*摆脱了常规的用于有固定截面形状的材料的直径测量方法的束缚，使并股
软绳等蓬松、柔软的填充材料的直径概念从含混不清到*明确；直径测量从原来不可操
作的定性描述到*量化的可操作。测量工具简单，方法简便。因此，很好地解决了此类
材料规格混乱及用其填充的各种电缆的圆整度差的问题，尤其是三芯交联电缆的圆整度问
题。解决了本厂电缆外观质量的大问题，使本厂收到了较好的经济效益。
实践证明，与现采用的各种对松软、无固定截面形状的电缆用填充料的直径的测量方
法比较，本新方法较简便，行之有效。