高層建筑用耐火低煙無鹵中壓吊裝電纜及其生產工藝的制造方法與工藝

本發明是針對高層建筑用吊裝中壓電纜的改進，尤其涉及一種具有低煙無鹵耐火特性的高層建筑用吊裝中壓電纜及其生產工藝。

背景技術：
隨著社會的現代化進程的快速發展，城市建設化建設也越來越擁擠，所以建筑只能往空中發展。在中國計劃建設中的高樓(不含港澳臺，不含正在規劃中的項目)就有10個項目：上海中心大廈(ShanghaiCenterTower)632米，121層；天津中國117大廈597米，117層；深圳京基金融中心廣場439米，97層；沈陽恒隆市府廣場384.2米，76層；大連裕景中心(DalianEtonCenter)383米，80層；廣州廣晟國際大廈360米，59層；武漢葛洲壩國際廣場350米，69層；南京德基廣場二期339米，70層；天津嘉里中心333米，72層；重慶浪高聯合國際大廈330米，72層。按照樓層經濟性能來設計，作為電力的輸配電設備安裝樓層設置在頂層最為經濟。這就需要用一根中壓電纜垂直附設在高樓里，將中壓電力從樓外送至樓頂，然后降壓到所需要的電壓供樓使用。為了充分使用空間，一般給電纜垂直敷設的電纜井空間也是有限的，從經濟角度出發是越小越好，所以吊裝電纜的敷設一般為高樓頂層受力，電纜其余部分均受力于頂點的拉力而懸掛在高樓里，中間不受力，所以這個電纜結構就與常規電纜有很大的差異。高層建筑一般在300米以上，所以人員上下基本靠電梯，所以在高層建筑中，即使發生火災，也要從電梯中下樓逃生。另外所有安防設施也需要電力驅動。所以作為給大樓輸電的總通道——中壓吊裝電纜必須具備在火災進行時能夠保持繼續通電的性能，也就是具備耐火特性。同時還得有低煙無鹵阻燃特性，確保發生火災時給大樓人員爭取更為安全的逃生環境。現有技術雖然也有一些關于高層吊裝電纜的和中壓耐火電纜的專利文獻，但其電纜結構是分別考慮了高層吊裝和耐火性能，沒有綜合考慮兩項性能共同具備，另外針對耐火中壓電纜的結構，僅僅考慮了電纜在火災發生時，采用隔溫材料將火災產生的熱量阻擋在外邊的結構，但這樣的結構在電纜正常運行過程中也阻礙了電纜導體由于電流通過而產生的熱量往外散發，最終影響電纜的載流能力或則電纜的使用壽命。其中，關于高層建筑用吊裝電纜的公開技術主要以中國專利CN200510094704.0公開的《高層建筑用吊裝電纜》為主的設計路線。此發明是對高層建筑用三芯高壓吊裝電纜的改進，其特征在于絕緣纜芯采用單芯絕緣電纜，單芯絕緣電纜間用三根由承載鋼芯外包絕緣截面呈弧面扇形填充，兩者絞合成纜，外周由高強度扎帶捆綁扎緊。此發明采用弧面扇形承載體與相鄰纜芯接觸面積大，極大地增加了兩者間摩擦力，輔之絞合成纜、捆綁扎緊更是增大了兩者間摩擦力及整體性，大大提了電纜整體抗拉強度，因而可以承受極大的整體抗拉強度，使之可以適應150米或更高層建筑垂吊敷設。同時有利于提高電纜載流量，流量可提高10-30％左右，電纜重量可減輕20～30％，大大降低了電纜成本。弧面扇形承載體對電纜側壓力小，電纜安全、可靠性好，三辨承載獨立結構，降低了工藝生產難度。從產品結構來看，此電纜具備高層吊裝功能，不具備耐火特性。所以此電纜在高層建筑發生火災情況下，不具備繼續供能力。那么在發生火災之后，高層建筑的所有用電設備只能靠平時儲存的電力來維持，然而儲存的電量有限，也就是說技術在高層建筑內設計的大量的安防設施，由于電力供應不足而無法發揮自設計作用。而關于中壓耐火電纜公開技術主要以中國專利CN200710190369.3公開的《中壓耐火電纜》為主的設計路線。此發明涉及一種中壓輸電耐火電纜，其特征是中壓纜芯外耐火層為，內側耐火無機纖維隔熱層，和外側正常使用為柔軟型熱固性彈性體、遇著火則轉變為擋火隔熱層的復合耐火隔熱層，所說熱固性彈性體，由30-50wt％的硅基彈性材料、40-60wt％無機填充料、5-15wt％中低溫熔塊、4-10wt％硫化劑，混合擠壓成型、硫化而成。該復合耐火隔熱層，在未遇到火焰情況下，是較柔軟護層材料，可以確保正常時耐火結構的良好彎曲性能，在遇火或高溫時則迅速轉變為殼管狀耐火隔熱結構，在救火環境中仍能維持一定時間不被損壞，有效阻擋火焰或高溫對內層絕緣的損壞，當外層850℃火焰溫度，內側絕緣表面溫度低于180℃。這樣的專利還有ZL200720042350.X、ZL201120193504.1、ZL201120096435.2等等，其基本思路都為在中壓電纜金屬屏蔽外增設隔溫擋火層，此層材料大多為磁化硅膠，在未經燃燒時為彈性體性質的材料，燃燒后為磁化的擋火層作用。這樣的結構具有一定的耐火性能，但磁化硅橡膠在磁化后要起到足夠的耐火作用，需要足夠的厚度，然而隔溫層能阻隔外圍火焰溫度向電纜內部傳遞，同樣也阻隔了電纜由于電力傳輸而產生的熱量向外圍傳遞，也就是說此電纜采用這樣的結構影響電纜的散熱功能，最終導致電纜的載流能力的下降。另外此電纜結構到隔溫擋火層并沒有結束，外面還有繞包的擋火材料和阻燃的外護層材料，這些都將給電纜的散熱性能造成影響而造成電纜載流能力的進一步下降。所以這樣的結構不節能，需要更進一步優化。中壓耐火電纜公開技術另一種比較新的思路為中國專利ZL201220559823.4公開的《自鎖式鎧裝中壓耐火電纜》。此實用新型涉及自鎖式鎧裝中壓耐火電纜，包括：纜芯以及依次包裹在所述纜芯外側的耐火隔熱層、內護層、鎧裝層、隔氧層及外護套。纜芯包括多個金屬屏蔽絕緣線芯，所述金屬屏蔽絕緣線芯的數量為3個，所述金屬屏蔽絕緣線芯呈“品”字形排列，所述金屬屏蔽絕緣線芯之間設有填充物。鎧裝層為銅或銅合金自鎖式鎧裝。隔氧層的材質為無鹵低煙高阻燃聚烯烴電纜料。從結構上來看，此電纜從成纜線芯往外有5層護層，其目的為隔溫擋火作用，發揮的是該層高的阻燃特性和高的熱阻特性，能將火焰和火焰帶來的高溫阻擋在電纜絕緣線芯之外，但這樣厚實的結構同樣影響電纜的散熱特性，最終導致電纜的載流能力的下降。

技術實現要素：
本發明的目的是克服上述現有技術的不足，提供一種結構簡單，隔溫擋火效果更好，又最小程度的影響電纜的運行散熱性能，最大能力的提高中壓耐火電纜的載流能力的電纜結構，以及生產這種電纜的工藝創新。實現本發明目的技術方案是一種高層建筑用耐火低煙無鹵中壓吊裝電纜，由內至外依次為纜芯、綁扎帶、隔溫降溫層和擋火層；所述纜芯由三根絕緣線芯和三根填充加強件絞合而成圓形結構；所述絕緣線芯由內至外依次為導體、導體屏蔽、絕緣、絕緣屏蔽和金屬屏蔽；所述導體為鋁合金型線絞合結構；所述隔溫降溫層的材料的配方按重量百分比為：EVA：20～30％、LLDPE塑料：8～15％、AL(OH)3：40～50％、Mg(OH)2：20～30％、其它：2～5％。所述三根絕緣線芯的金屬屏蔽相互接觸；所述導體的截面填充系數為94％。所述填充加強件包括內部的碳纖維棒材質的承力載體和擠包于承力載體外部的高強度聚烯烴材質的扇形填充條。所述擋火層為金屬帶連鎖鎧裝結構，截面為“∽”形狀，圈圈相扣。所述擋火層的金屬帶厚度為0.5mm。所述擋火層的內徑比隔溫降溫層的內徑大1～3mm。還包括擠包在擋火層外部的聚烯烴材料的外護套。一種高層建筑用耐火低煙無鹵中壓吊裝電纜的生產工藝，在綁扎帶扎緊后，擠出按重量百分比為：EVA：20～30％、LLDPE塑料：8～15％、AL(OH)3：40～50％、Mg(OH)2：20～30％、其它：2～5％構成的材料形成的隔溫層；所述擠出設備的螺桿采用等深低壓縮比螺桿，擠出模具采用擠出角不大于35°的擠壓式模具；隔溫層擠出生產完進入水槽降溫后不上盤，直接進入擋火層的連鎖鎧裝工序，待鎧裝工序完成后再上盤流轉。采用了上述技術方案后，本發明具有以下的積極的效果：(1)本發明將導體由原來的銅改成鋁合金導體，大大減輕了電纜的導體重量。為了確保電纜耐火吊裝性能，電纜還必須設置隔溫層和擋火層，本發明采用隔溫降溫層。按照設計要求，電纜在火焰狀態下需要保持電纜的完整性能，即電纜可以繼續供電。這需要確保電纜在火焰高溫狀態下，絕緣和抗拉加強件保持該結構本有的電氣和機械性能，這需要隔溫降溫層將外部的火焰高溫阻擋在電纜之外。目前公開技術基本思路為選用具有很高的熱阻系數的材料(比如磁化硅橡膠)以及增加該層材料厚度，通過提高該層的熱阻方式來起到隔溫作用。這樣的結構能起到阻擋外部火焰高溫的效果，但也阻擋了電纜傳輸電能而產生的熱量，最終造成電纜提前老化或者影響電纜的載流能力。本發明隔溫降溫層除了隔溫的效果，還具備遇到火焰高溫后降溫的能力。該層材料采增大了AL(OH)3、Mg(OH)2的配比分數，主要利用AL(OH)3、Mg(OH)2自帶的結晶水，在遇火高溫狀態下，能將結晶水氣化降溫的原理，增加這兩種材料的配比分數后就充分發揮了其降溫的作用。(2)本發明的導體為鋁合金型線絞合結構，采用多根瓦形單線同心絞合而成，這樣的導體結構，大大提高了相同外形尺寸下有效面積的利用率，這也是為了滿足采用鋁合金導體替代銅導體，由于電阻率提升而造成導體截面增加的要求。采用瓦形絞合導體結構，可將導體有效截面增加的同時，盡可能縮小導體直徑。采用瓦形絞合導體結構，導體截面填充系數可達到94％。相同傳輸容量，鋁合金導體外徑與銅導體外徑相差無幾。另外采用瓦形絞合導體結構，導體外形更圓整、光滑，更有利于改善導體的電場效應。(3)填充加強件在吊裝耐火中壓電纜里，起著承擔整根電纜重量的拉力件作用。常規電纜的做法是采用鋼絲鎧裝結構，需要在電纜外圍纏繞一圈鋼絲，將鋼絲的集中拉力均勻分布到電纜的外圍。鋼絲纏繞的同時也增加了電纜的整體重量，另外鋼絲在接受拉力作用的同時，是將拉力通過螺旋纏繞結構傳遞到電纜上是摩擦力和壓力，由于鋼絲為圓形形狀，所以鋼絲與電纜是線接觸，壓強很大，所以這樣的結構一般適合于電纜只有微小落差的敷設要求。本發明的電纜填充加強件在...