防静电耐油保安型特种测量电缆主要适用于对防明火安全要求特高的油罐、油井、以及大型储油容器环境中使用，直接长期接触或浸泡在油中作为测量仪器与传感器连接传输控制信号及测量信号。由于该电缆具有较好的柔软性及耐寒性、耐磨性、高强度等特性，电缆在使用过程中可反复卷绕展开不影响电缆的电性能。石油行业耐高温电缆。

1 电缆的性能

    1．1 电缆主要技术指标

        使用环境温度：-40～60℃ ；介质环境条件：浸泡在油中(汽油、柴油)；卷绕展开次数不小于3000次(卷绕升降落差20 m)；电缆应具有防静电特性；承载能力80 kg。

    1．2 电缆型号、规格及结构

         (1)电缆型号：TETURP；

         (2)电缆规格：6 x 0.5 mm²；

        (3)电缆结构：电缆中心为6根0.5 mm²绝缘信号线芯缆芯；缆芯外为弹性体内护套层；在内护套层外为电缆承载抗拉加强层(并同时起防电磁干扰屏蔽作用；电缆最外层为防静电高分子弹性体外护套。

 

2 电缆的研制过程

        由于“防静电耐油保安型特种测量电缆”使用条件环境苛刻，可靠安全性要求严格，技术性能要求高，因此对构成电缆的材料、结构提出了更高的要求。为了保证电缆具有理想的电气性能、机械物理性能、适合于使用特殊要求的特性，通过对组成电缆的材料进行了研究优选、在结构上进行了优化设计。

    2．1 电缆承载能力的研究

        电缆在使用过程中要求具备一定的承载能力，主要目的承受测试仪器对电缆的拉力，技术协议中要求电缆承载能力为80 kg，电缆本身虽说能承受一定的拉力；但考虑到电缆如承受拉力会对电缆的电气性能带来影响，因此需在电缆中设置承载结构。如果增加承载结构会在电缆中占用一定的体积，因电缆外径(体积)在技术协议中有严格限制，所以根据电缆有限体积的限制，对承载结构进行了多方面的结构设计对比，从中选择了最佳的结构方案。根据电缆所需的承载能力并考虑到电缆承载时的具有可靠的安全性，考虑到电缆其他性能方面的影响最终承载结构采用了钢丝编织结构，该种结构柔软性好，最适合于电缆要求的3000次以上的收放卷绕性能要求，承载能力相对较大，该种结构的最大的特点是电缆在弯折卷绕时对电缆导电线芯造成的机械应力最小，并且该种承载结构同样起到了电缆防电磁干扰的屏蔽作用。

    2．2 电缆导体的设计

        电缆导体的最佳设计是关系到电缆电性能及机械物理性能的关键，因为导体是决定电缆电性能的主体，导体材料的选择根据电缆性能的需要可以是铜芯或带有镀层的导体(镀锡、镀银或镀镍)，带有镀层的导体可有效的防止镀层内的导体被氧化。由于电缆工作温度的不同选择适合不同温度等级的镀层，工作温度较高的应选择应依次选择镀镍、镀银、镀锡，镀镍可达250℃ ；镀银可达200℃ ；镀锡可达150℃ ，由于所研制的电缆的耐等级较低，最高工作温度只在60℃ ，所以选择的导体是铜导体，选择的原则是在满足电缆性能需要，降低材料成本。在导体结构的设计上，考虑到电缆对柔软性的影响，采用了适合于电缆柔软性的软结构，采用小外径的单线，多股绞合或束线，并在绞线节距上限制最大绞线节距，以保证减小导体的柔软型对电缆的柔软性的影响。因此根据电缆的性能要求，最终所设计的导体结构确定为见表1。

 

    2．3 电缆绝缘层的设计

        在电缆的设计中绝缘层的设计是最重要的，因为电缆的主要性能就是导体的绝缘性能。对于防静电耐油保安型特种测量电缆而言就更有其独特设计要求，主要是该种电缆对绝缘性能有特殊要求，由于电缆受到外径的限制(技术协议中要求电缆最大外径为10.5 mm)，所以电缆结构设计的原则除满足各顼电性能的同时还应满足电缆的体积要求，这样给电缆结构设计带来较大的困难，牵涉到绝缘层的结构设计及绝缘材料有选择问题，考虑至电缆体积及柔软性的限制电缆绝缘层结构尺寸适当减小，同时就要求考虑提高绝缘层的强度问题，一是满足电缆绝缘的电性能；二是考虑由于电缆需承载所受拉力而产生对绝缘线芯的压力，绝缘层的承受能力，也就是考虑研究优选适合于强度要求的最佳材料。

        为了使电缆更具有较高的综合性能，除绝缘材料强度外电绝缘性能、其他机械物理性能等，对于绝缘材料的优选做了充分研究，表2中列举了几种初选的绝缘材料电性能及机械物理性能的对比，从表2中可以得出，F40(ETFE)对比其他几种材料，强度最高，体积电阻率较高、绝缘性能好、耐寒性能优良，密度小、重量轻等，所以F40对该电缆的综合性能适应是最佳的。

 

        绝缘结构设计的考虑是因所优选的材料强度高，所以绝缘结构尺寸的设计厚度比其他材料小，完全可满足电缆所要求的性能，并根据电缆所要求的绝缘性能设定了绝缘厚度的公差范围、同心度、最薄点、平均厚度值，表3列出了绝缘层的设计结果。

 

    2．4 内护套的设计

        电缆内护套的设置依据是考虑到由于电缆需承重所造成的承载钢芯对绝缘层的压力，内护套所起的作用是为缓解及减轻压力对电缆绝缘层的影响。内护套主要是起填充作用，尽可能填满绝缘线芯外围的空隙，使绝缘线芯外部所承受的压力面增大，既而减小绝缘线芯所承受的压强，以保证绝缘层不妥压力的损伤。内护套的材料选择主要考虑了缓冲压力的柔软性及摔性，为此选择了TPV热塑性硫化橡胶材料，该种材料弹性好、柔软性好硬度小在绍氏硬度75左右。

        由于电缆受体积的限制，内护套只起填充缓解压力作用，所以内护套的设计厚度不需要太太，只要满足缓冲压力的要求尽可能设计的越薄越理想。因此我们设计的内护套的结构尺寸在保证占有较小的体积又完全符合缓冲绝缘受压力的效果。内护套的挤出工艺采用的是紧压性工艺挤出，可有效地填满绝缘线芯外围的空隙，只占用不影响电缆外径的空间，可有效的缓解绝缘线芯所承受的压力。

    2．5 护套的结构设计研究

        该电缆研制的主要特性是防静电和耐油，电缆的防静电和耐油特性完全靠外护套来实现，为此对电缆外护套的设计做了重点性的研究。

        2．5．1 电缆的防静电特性研究

        电缆的防静电特性要求是电缆在使用过程中与燃油接触密切，并且是移动使用，如果电缆护套不具备防静电功能，由于电缆护套与燃油摩擦必然会产生静电，由于燃油具有较高的绝缘性，静电蓄积的越多，随着电压的升高如遇放电，会产生电火花引起然油起火及爆炸，所以对护套的防静电研究是达到电缆具有防静电的关键。

        对护套材料的研究的考虑是护套与燃油摩擦所产生的静电要少，与外套材料和燃油的材料性质有关，为此对护套材料进行了性质适用的选择性研究，最终认定护套材料来用聚氨酯作为电缆的护套材料，这种材料非常适合于该种电缆所要求的特性，可以基本解决电缆防静电的要求。但加大电缆防静电的可靠性，在此基础上又对护套材料做了防静电的改性研究，通过改性后的护套材料具备了可靠的防静电性能。

        2，5．2 电缆耐油性的研究

        电缆的耐油特性是由护套材料的耐油性所决定的，对于耐油性护套材料的选择我们进行了充分的研究。关于护套材料的耐油性通过对几种有关典型材料的对比分析，虽然大多数材料都具备耐油性能，但所选择的聚氨脂作为护套材料依据是聚氨脂材料在综合性能方面最为突出，单就耐油性能来讲脂型聚氨脂材料起耐油性非常优良，据有关资料介绍有些燃油容器的材质就是脂型聚氨脂材料，不但耐油性好而且具有一定得防静电性能。

        2，5．3 护套材料对电缆综合机械物理性能影响的研究

        所选择的聚氨脂护套材料具有优良的综合机械性能，护套材料选择最主要的依据是符合电缆主要性能，其次也要考虑电缆的其他机械物理性能。

        2．5．3．1 柔软性能

        由于电缆在使用中反复卷绕，电缆要求应具有较好的柔软性，所以既是要求护套材料具有柔软性，一般电缆的柔软性起较大作用是护套，因护套结构尺寸对比电缆内部其他部分的结构尺寸相对较大，如果护套材料的材质硬度较大，必然会影响电缆的柔软程度，选择聚氨脂做护套材料的考虑是其材质柔软硬度较小、一般硬度指标在邵氏70-80 A，其材质的柔软度比其他常用的护套材料要小得多，所以保证了电缆具有较好的柔软性。

        2．5．3．2 抗张强度

        由于电缆在使用中反复卷绕并且不可避免受到扭绞力，为防止受到机械损伤，要求护套必须具备较好的强度，通过对几种有关材料抗张强度的数据对比聚氨脂材料的强度是最好的，所以选择酶聚氨脂做护套材料充分满足了电缆的强度性能要求。

        2．5．3．3 耐磨性能

        由于电缆在使用中反复卷绕收放线，电缆护套与护套外屏蔽层会产生相互摩擦，则电缆护套应具备较高的耐磨性能，才可满足使用要求，聚氨脂具有较高的耐磨性，是最适合于电缆的适用要求。

        2．5．3．4 耐低温性能

        电缆要求具有耐低温-40℃ ，因此要求护套材料也必须具有耐低温特性，聚氨脂的耐低温性能指标较高，所以所选择的聚氨脂护套材料充分满足了电缆的耐低温性能要求。

 

3 电缆试制结论

        电缆经试验其各项性能都达到了设计的标准要求，并且己形成了批量生产，并经用户实际长时间使用结果证明的研制是成功的。

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