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工厂将目标对准日益增 长的复合空心绝缘子市场
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新工厂将目标对准日益增长的复合空心绝缘子市场

April 12, 2017 • Insulator / 绝缘子, 最近文章汇总

复合空心绝缘子市场的日益增长使竞争日益加剧。去年五月, TE Connectivity (TE) 世界级的绝缘子工厂 在昆山落成启用。TE在2001年通 过收购该项业务进入复合空心绝缘 子行业并以Axicom作为新的品牌, 毗邻上海的昆山工厂标志着TE对其 复合空心绝缘子业务的重新布局。
INMR前往昆山工厂拜会了密切 参与这一项目的TE管理层并带领 读者独家领略这一世界领先的制 造工厂。
TE输电产品高级市场总监Robert Strobl强调了昆山工厂的战略重要 性,他说,“这家新工厂代表着TE能源部有史以来在这一市场的最大单笔 投资。我们进行的第一次尽职调查始 于2011年,以评审在中国地区的厂址 选择,从联营体到确认全资控股生产 基地,TE昆山工厂的落成标志着整个 投资过程的结束。”
Strobl继续解释道,最终决定兴建 如此规模先进的工厂是基于众多的 市场因素,其中最重要的因素是中国 以及其他地区对于采用复合空心绝 缘子替代瓷绝缘子的趋势日益增长, 尤其是在系统电压越来越高的情况 下。事实上,近期试运行的750kV变 电站全部装备了复合空心绝缘子(见 INMR2015年第三期),这标志着中国 电力行业的“分水岭”。现在电网运营 商可以将这一技术的寿命周期成本 和运行性能与传统瓷绝缘子进行比 较, 以进行最优选择。
另外Strobl介绍,TE之所以支持这么 大规模投资的另一个原因是实现在 整个地区关键客户附近建立生产中 心的目标,特别是考虑到将远在欧洲 TE工厂的大型绝缘子产品运到本地 的产品交期和运费。他说,“我们需 要进行本地化生产,以便更好地支 持跨国OEM制造商在中国以及遍 及亚洲其他地区经营他们的业务。
前任项目经理,现任绝缘子产品线的 产品经理SteveDewdney密切参与 了新工厂从计划到启动的所有工作。 他解释说,尽管新工厂在多个领域开 辟了新天地,生产技术的关键元素是 基于瑞士沃伦工厂Axicom品牌使 用多年的生产技术。他说, “我们昆 山工厂有能力制造长度达12米的玻 璃钢管而不需要任何粘接,我们使用 的是和瑞士沃伦工厂完全相同的纤 维缠绕技术以及相同的生产设备。”但两个工厂之间还有一些较大的差异。
“当前客户担忧 的是颇具挑战 性的运行环境, 他们要求确保 所安装的绝缘 子能够运行至少 40年。”
The growing market for composite hollow core insulators has just grown a lot more competitive. This past May 新工厂将目标对准日益增长的复合空心绝缘子市场 新工厂将目标对准日益增长的复合空心绝缘子市场 Topic 1 Jan 180001 INMR travels to Kunshan to meet TE managers closely involved in this project and takes readers on an exclusive tour of this futuristic production plant 新工厂将目标对准日益增长的复合空心绝缘子市场 新工厂将目标对准日益增长的复合空心绝缘子市场 Topic 1 Jan 180002
瑞士工厂生产的绝缘子护套采用液 体硅橡胶(LSR)制成,而昆山工厂则 采用高温硫化硅橡胶(HTV)。这一材 料上的转变直接影响了生产工艺的关 键要素,包括使用的注射机类型以及 诸如压力和温度的关键工艺参数,因 此意义重大。也影响了与法兰盘之 间的粘接工艺。Dewdney解释道:
昆山工厂单根缠绕管的长度将达到12m。 新工厂将目标对准日益增长的复合空心绝缘子市场 新工厂将目标对准日益增长的复合空心绝缘子市场 Topic 1 Jan 180003

昆山工厂单根缠绕管的长度将达到12m。

“中国市场非常倾向于使用HTV, 因 为更具成本优势,我们最终确定选 择其作为外套材料, 将有助于增强 我们在当地的竞争力。”
然而,与中国市场的一贯做法不同, TE决定不按照大多数国内绝缘子供 货商的做法即自行混合HTV硅橡胶, 而是决定从当地的欧洲化工巨头采 购该种材料。Dewdney说,“我们详 细评估了护套材料的问题,并做出决 定不自己混合,而是用我们在线路高压避雷器上经过多年使用并验证的 HTV配方,这意味着我们对这种材料 及其性能已经有丰富的经验。从确保 各个批次产品质量稳定性, 我们也 认为从这一行业的专业供应商采购 硅橡胶材料被客户视为一大优势。”
除了外套材料的选用,伞裙的几何结 构也是绝缘子性能的关键, Strobl 介绍说, 为了降低复杂性并满足 “适用性”的要求,我们决定尽可能 将设计标准化。就这一点而言,昆山
工厂生产的绝缘子采用角度改进的 大小伞裙交替以达到更高的爬电系 数。Strobl指出, 事实上, 所有新工 厂生产的绝缘子都符合IEC60815 第3部分关于高污染的要求, 这么 做的目的是为了保证绝缘子将持 续良好地运行, 即使在中国或世界 上其他条件非常苛刻的环境下均 能够运行良好。
例如, Dewdney表示, 这种新型HTV 绝缘子经受了人工污染测试、暴雨测 试以及-60至105°C的极限温度测试。 他说, “鉴于我们认为IEC61462标准 设置得较低, 我们的测试远超该标准 的要求。当前客户担忧的是颇具挑战 性的苛刻条件, 他们要求确保所安 装的绝缘子将正常运行至少40年。
Dewdney告诉我们, 昆山工厂生产 的绝缘子通过了干净雾气5000h试 验和10000h的UV老化测试, 两项测 试的目标均是为了确保绝缘子的性 能远高于正常的要求。Strobl补充说, 新绝缘子外套设计的另一个优点是 如果运行在洁净的环境下, 可以相应 缩短绝缘子的长度, 与此同时仍能保 持相同的性能。
与本地竞争对手生产的绝缘子的 其中一个主要区别在于, 昆山工厂 生产的复合空心绝缘子的管壁厚 度。Dewdney和Strobl解释说,TE 的纤维缠绕技术使管壁厚度明显 比国内主要厂家的管壁厚度更薄。 薄壁管配小法兰使绝缘子成品的重 量降低25%至30%,而不改变其机械 性能。Strobl说,“采用的薄壁管技术使我们在许多应用方面领先于竞争对手, 诸如用于地震多发区、穿墙套管 以及罐式断路器。因此, 我们一直采 用自己生产的管材, 从未考虑过从本 地外购。这是我们的核心技术之一, 我们所掌握的这项技术使我们能够 在管材设计需要更改的时候满足任 何客户的需求。
同时, 在将诸如HTV硅橡胶的粘性材料模压到更薄壁管上所需的高压下, 需要保护薄壁管免受被损坏的风险。Dewdney解释说, 低压下将LSR硅橡胶模压到管材上不存在任何问题, 通过注射时采用特殊的芯棒支撑于管材内克服了这一挑战性的问题。芯棒通常比缠绕成型时采用的芯棒更短, 在模压成型时起到支撑管材的作用, 绝缘子出模后即可脱除芯棒。
Dewdney强调说, 昆山工厂的整个注射成型过程都经过了仔细的分析,以达到尽可能全方位的优化。目前工 厂车间的三台机器中, 两台是分步成 型单元, 计划通过一系列连续注射口 来生产较大尺寸的绝缘子。第三台设 备用于一体注射成型, 生产较低电压 等级、长度较短的绝缘子。
Dewdney: “做出改用HTV硅橡胶护套的决 定是基于当地的市场偏好和成本因素。 新工厂将目标对准日益增长的复合空心绝缘子市场 新工厂将目标对准日益增长的复合空心绝缘子市场 Topic 1 Jan 180004

Dewdney: “做出改用HTV硅橡胶护套的决定是基于当地的市场偏好和成本因素。

昆山工厂设计的HTV硅橡胶绝缘子 的爬电系数为4.2, 而瑞士沃伦工厂 生产的绝缘子的爬电系数为3.8。 新工厂将目标对准日益增长的复合空心绝缘子市场 新工厂将目标对准日益增长的复合空心绝缘子市场 Topic 1 Jan 180005

昆山工厂设计的HTV硅橡胶绝缘子 的爬电系数为4.2, 而瑞士沃伦工厂 生产的绝缘子的爬电系数为3.8。

                      2013年, TE能源部在昆山另一个自主 生产中高压电缆附件的生产基地购 买并安装了这些设备。与此同时, 新 工厂同期在建, 我们的产品专家团队 对整个成型过程进行审核以积累经 验并完善各个步骤。设备经过了特 定的调试以满足所有既定的关键标 准, 新工厂建成后很快投入了生产。
Dewdney说, “例如, 客户要求良好 的粘接性能、伞裙挺直无波浪变形、 无气泡、无凹陷痕迹。同时我们也希 望成型出来的产品几乎没有飞边, 而 飞边不仅代表着废料也意味着需要 后续精加工。IEC标准允许不超过 1mm的飞边, 新工厂设定的目标是 该标准的一半。我们决定在成型过 程的前端增加投资以确保所有出模 Photo:INMR© 的产品无任何缺陷。这意味着我们必 须开发品质卓越的模具, 采用比本行 业一般采用的更高强度的钢材。” 他强调, 优质模具的另一个好处是高注 射压力下重复使用多年而不变形, 而 变形最终可能导致伞裙偏差和产生 多余的飞边。
此外, 提前在管上机加工特殊的密封 槽, 以保证每次高压成型的产品均满足 所要求的精确范围。这些密封槽与模
具中相应的密封圈配合。Dewdney 说, “我们这样设计是确保每一个模 腔密不漏气, 以保证模具内部的高 压状态, 达到良好的填充以及消除 气泡的风险。”
TE昆山工厂和瑞士沃伦工厂生产的 绝缘子之间最后一个但很重要的 区别是法兰的粘接。LSR外套成型 过程中, 注射成型前粘接法兰和管 材, 而HTV硅橡胶外套绝缘子的法 兰粘接是等到绝缘子出模后再进 行。Dewdney说, 法兰与管材之间 的配合是决定空心绝缘子运行性能 的关键区域, 因此该制造过程受到了 严密的监控。
昆山工厂的生产工艺称为 “过盈配 合”, 首先用超声波清洗法兰, 然后 加热并用压板夹紧。涂上粘合剂, 施加较大的力使其与管材之间夹 紧。Dewdney解释说: “法兰冷却 后收缩在管材上, 使两者相互咬合 以确保机械性能。” 该过程完成后 进入粘接剂固化的过程。
HTV材料、法兰和管材之间专门保留 了不超过5mm的缝隙以确保完美的 密封。最后一个生产步骤将采用高 质量长效RTV硅橡胶材料填充这个 缝隙。Dewdney说, “通过鉴定我 们发现当地一些供货商采用的O型 圈设计存在着潜在的风险, 我们认 为这可能导致水分浸入绝缘子的这 一关键区域。”
未来的紧凑型工厂
参观了昆山新工厂之后, 更加明确 了Dewdney和Strobl提出的关键 优势, 同时也身临其境体验了昆山 工厂有别于行业内大多数生产设 施。Dewdney表示, 除了超前的外 观, 超洁净的地面空间和紧凑的生 产线之外, 还采用了日本知名的精益 管理系统工具对制造过程的每个步 骤均进行了分析和优化。在这一管理 理念下, 杜绝了任何影响质量因素存 在的机会。他也告诉我们, 昆山新工 厂的工作人员在瑞士工厂接受了为 时数周的全方位的质量保证培训。
运营经理Tony Ni解释说, 工厂有四 个等级的质量检验, 从进厂的原材料 到生产过程中的半成品, 再到所有工 序完成后的绝缘子成品。例如在材料 测试实验室, 纤维缠绕过程结束后从 每一根管材上取样进行测试。用马 弗炉将这些样品加热到几百摄氏度 燃尽树脂成分, 测得玻璃纤维含量。
进厂的金属元件如导电杆将进行测 试以评估其断裂强度, 同时也严密 监控纤维缠绕过程所用树脂的粘 度。Tony说, 作为TE的工厂, 其中一个 优势是使用公司在上海的大型材料 试验室, 这使新工厂有机会与其他部 门共享计划和质量控制方针。

采用悬式锯以最大化的精度切 割管材。昆山工厂生产的管材 (左图) 的厚度与本地主要竞争对 手管的厚度的比较。 新工厂将目标对准日益增长的复合空心绝缘子市场 新工厂将目标对准日益增长的复合空心绝缘子市场 xfgvsfdv

采用悬式锯以最大化的精度切 割管材。昆山工厂生产的管材 (左图) 的厚度与本地主要竞争对 手管的厚度的比较。


复合空心绝缘子的制造过程始于管 材的制造, 昆山新工厂两台缠绕机用 于生产管材, 机器安置在严格控制温 湿度的车间。缠绕的管材经过几个小 时固化后进行尺寸精度检查, 通过后 转入修剪和机械加工工序。
出模后带支撑芯棒的绝缘子准备脱出芯棒。 新工厂将目标对准日益增长的复合空心绝缘子市场 新工厂将目标对准日益增长的复合空心绝缘子市场 Topic 1 Jan 180007

出模后带支撑芯棒的绝缘子准备脱出芯棒。


目前, 昆山工厂生产的管材最长为 10.5m, 但预期使用现有的设备可 以达到12m,生产能力达到可生产内 径为83mm-1100mm尺寸的管材以 适用于当地市场电压高至±800kV直 流的单管空心绝缘子。Dewdney提 出, 工厂也能提供电压高至1200kV 交流项目的绝缘子,该电压等级项目 在中国正在进行论证。他说, “这是一 个完全由项目所驱动的行业, 因此我 们必须能够反应迅速, 同时, 我们需 要转换到越来越高的电压, 以便于 新的应用出现后, 我们在供应上处 于最有利的位置。”
昆山工厂的注射成型机拥有专利, 因 为在很多方面进行了个性化定制以 使设备性能达到最优化。随着工厂 产能的提高, Tony预计将来可能需 要再增加2-3台这样的设备。
生产的最后一个步骤是测试绝缘 子成品, 为此在工厂建了一个面积 为1600m2高度为30m的全屏蔽高 压实验室, 配备1.35MV 交流变压器 和一台3.2MV的冲击发生器。质量经 理Andrew Wei说: “这一试验设备 可以满足内部测试高至1000kV绝缘 子、500kV电缆附件和550kV套管。”
特制的单枪注射成型机以满足工艺 标准的要求。 新工厂将目标对准日益增长的复合空心绝缘子市场 新工厂将目标对准日益增长的复合空心绝缘子市场 Topic 1 Jan 180008

特制的单枪注射成型机以满足工艺 标准的要求。

在管材上机械加工特殊的密封槽以 确保管材和模腔之间完美的密封。 新工厂将目标对准日益增长的复合空心绝缘子市场 新工厂将目标对准日益增长的复合空心绝缘子市场 Topic 1 Jan 180009

在管材上机械加工特殊的密封槽以 确保管材和模腔之间完美的密封。

                 
法兰的粘接。用RTV材料 填充外套和法兰之间特意留下的 小间隙。 新工厂将目标对准日益增长的复合空心绝缘子市场 新工厂将目标对准日益增长的复合空心绝缘子市场 wefawsef

法兰的粘接。用RTV材料 填充外套和法兰之间特意留下的 小间隙。


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