高海拔设备(装备)内部用氟塑线缆的浅谈
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氟塑料电缆简介氟塑料电缆,英文名:Fluoroplastics Cable,用来专指以氟塑料为外套的电线电缆。
氟塑料电缆具有优良的耐候性、耐热性,摩擦系数较小,化学性能稳定,具有较好的电绝缘性能。
因此氟塑料电缆在石油、冶金、化工、电力、航天等环境恶劣的行业有着重要用途。
在电线电缆的生产中,常用的氟塑料有聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯、聚偏氟乙烯、四氟乙烯和乙烯共聚物等,用以制造各种耐热、耐高温绝缘电线、测(油)井电缆、地质探测电缆、加热电缆,F级和H级电机引接线,耐辐照电线,电磁线,射频同轴电缆,煤矿用阻燃电缆的A型电缆等。
氟塑料电缆的特性氟塑料拥有高度的化学稳定性和耐化学腐蚀性能,耐火、耐高温、阻燃等特性,因此在电线电缆行业有着广泛的应用,特种电缆如:耐高温电缆、阻燃电缆、耐腐蚀电缆等大都采用氟塑料做为护套外层。
氟塑料电线电缆拥有的特性如下:1、阻燃:氟塑料的氧指数高,燃烧时火焰扩散范围小,产生的烟雾量少。
用其制作的电缆适合对阻燃性要求严格的地方,例如计算机网络、地铁、车辆、高层建筑等公共场合,一旦发生火灾,人们可以有一定的时间疏离,而不被浓烟熏倒,争取到宝贵的救援时间。
2、电气性能优异:相对于聚乙烯而言,氟塑料的介电常数更低,因此,与同结构的同轴电缆相比较,氟塑料电缆的衰减更小,更适合于高频信号传输,当今电缆的使用频率越来越高已经成为潮流,同时又由于氟塑料能耐高温,所以常用作传输通信设备的内部接线、无线发射馈线与发射机之间的跳线和视频音频线。
此外,氟塑料电缆的介电强度、绝缘电阻好,适合作重要仪表仪器的控制电缆。
3、耐高温:氟塑料有着超乎寻常的热稳定性,使得氟塑料电缆能适应150~200度的高温环境,而常见的聚乙烯、聚氯乙烯电缆只适用于70~90度的工作环境。
另外,在同等截面导体的条件下,氟塑料电缆可以传输更大的许用电流,这就大大提高了电缆的使用范围,由于这种独特的性能,氟塑料电缆常用于飞机、舰艇、高温炉以及电子设备的内部布线、引接线等。
备案号:Q330382.K13.743-2003Q/XYJ电缆有限公司企业标准Q/XYJ03.27-2003 氟塑料绝缘和护套耐高温控制电缆2003-05-01发布 2003-05-10实施电缆有限公司发布Q/XYJ03.27-2003目次前言.............................................................................21范围............................................................................1 2规范性引用文件..................................................................1 3使用特性........................................................................1 4符号及表示方法..................................................................1 5技术要求.......................................................................3 6试验方法........................................................................7 7交货长度........................................................................7 8检验规则........................................................................8 9包装、运输及贮存.................................................................8 附录A(规范性附录)...............................................................10附录B(规范性附录)...............................................................101Q/XYJ03.27-2003前言随着经济的发展,在各工矿企业及高层建筑中对电缆的耐温要求和对保证安全生产方面的要求越来越严格,为了满足市场的需求和用户的要求及我公司的实际情况特开发了氟塑料绝缘和护套耐高温电缆。
氟塑料电线电缆的毒性仍有争议0 世界上恐怕没有人否认氟塑料每有毒性。
美国科学家也曾说过,氟塑料(主要是FEP)的分解产物--氟氢化合物(HF)的毒性也比PVC的分解产物(HCL)的毒性强得多。
他们把氟塑料的分解产物HF成为"光气",属于剧毒物质范畴。
但是,目前世界各国,尤其是美国,仍然都在使用氟塑料制造耐热毒性电缆,而对其毒性则很少考虑,环保科学界对表示无奈。
也有人认为,对氟塑料的评价不能只以环保要求来评定﹐氟塑料的确一种非常优异的电缆材料,例如:(1)具有非常优异的性能﹐称为"塑料王"﹐在特种要求场合的应用较多﹐在军工﹑航空航天﹑化工﹑钢铁﹑冶金和石油等众多行业得到广泛应用﹔(2)耐高温(H-F键能很大)﹐不易分解﹐许多为非极性材料﹐介电性能较好﹐可用作高频通信传输﹐耐电晕性能较好﹐绝缘性能也非常好﹔稳定性高﹐不易被腐蚀﹔阻燃性能较好(含有大量氟元素)。
(3)环保性分析。
有人分析过,从其分解物来分﹐HF是其必不可少的分解产物﹐其毒性的确比HCL强得多。
上世纪80年代日本地铁毒气事件中所用的毒气,就是HF(是用NaF与酸液反应制成﹐下放酒精炉加热"奥母真理教"所为)﹐中毒死亡700多人。
HF在450℃以上就有HF分解﹐而不是人们所说的800℃﹐只不过由于其稳定性好﹐分解量很少﹐到800℃时与PVC 的220℃性能相当。
阻燃性上﹐氟塑料阻燃性较高﹐不需加阻燃剂就能具有较高的阻燃性,在燃烧性能方面﹐在明火条件下的温度较高﹐容易烧解﹐高温是局部的﹐这与环境温度有区别﹐正常情下环境温度不会达到800℃﹐不存在人已死的情况。
在不到分解温度(320℃"FEP)下﹐氟塑料稳定性较好﹐具"环保"性能。
也有人认为,不管FEP﹑PTFE﹑PFA﹑F40和PVDF作为氟塑料﹐为人类经济发展作出了非常杰出的贡献。
目前,在许多应用场合﹐使用其他环保材料代替它们显然还不到时侯。
氟塑料在电线电缆中的应用1938年,美国杜邦公司工程师罗伊·普朗克在氟素冷媒的研究中,无意中发现了聚四氟乙烯分子。
1941年,杜邦开始投入聚四氟乙烯的实验室研究和小批量生产。
1949年,杜邦开始投入聚四氟乙烯工业化生产。
紧接着,英国、日本、意大利、前苏联、西德等国也相继投入聚四氟乙烯工业化生产。
1958年,中国开始试制氟塑料,并实现工业化生产。
1990年,氟塑料绝缘开始大量用于计算机、通信、汽车、飞机、火箭、卫星、船舶、核电站、高层建筑及坦克、装甲车、导弹、鱼雷等军事领域用电线电缆中。
2000年,氟塑料绝缘电线已从特殊场合的特殊应用转入到一般民用产品的升级换代。
1、氟塑料种类与结构1.1定义凡在分子结构中含有氟原子的塑料,总称为氟塑料(或称氟碳树脂)。
正因为氟塑料分子结构中含有氟原子,所以具有许多优异的性能,如优良的电绝缘性能,高度的耐热性,突出的耐油、耐溶剂和耐磨性能,优异的耐化学药品性能,以及良好的耐湿性和耐低温性能等。
氟塑料具有这些特性是其它塑料不能相比的,因此,氟塑料在航天航空、国防工业、电子、冶金、石油化工等工业部门被广泛地应用。
用于电线电缆的氟塑料主要有——①聚四氟乙烯(PTFE,F4)②聚全氟乙丙烯(四氟乙烯一六氟丙烯共聚物,FEP,F46)③四氟乙烯一乙烯共聚物(ETFE,F40)④四氟乙烯—全氟烷基乙烯基醚共聚物(可熔性聚四氟乙烯,PFA)⑤聚偏氟二乙烯(PVDF,F2)⑥聚三氟氯乙烯(PCTFE,F3),等。
1.2氟塑料的分子结构2、各种氟塑料的基本性能及加工使用情况2.1聚四氟乙烯氟塑料的使用性能以聚四氟乙烯最为优秀。
聚四氟乙烯的密度为2.12~2.199/cm,长期使用温度为一190℃~260°C.在聚四氟乙烯分子结构中,由于氟原子较氢原子有较大的范德华半径,在C⋯C链上随着F对H的取代导致从聚乙烯的“Z”字形平面扭曲成为聚四氟乙烯的螺旋形结构。
聚四氟乙烯中这种C⋯C键的螺旋扭曲最终形成一种有氟原子构成的圆柱形外壳,这层外壳将C原子及其C⋯C链遮盖起来形成保护层,使它比C⋯H化合物的耐腐蚀性强得多,对绝大多数化学品和溶剂呈惰性。
氟塑料电线电缆的毒性仍有争议氟塑料电线电缆的毒性仍有争议0 世界上恐怕没有人否认氟塑料每有毒性。
美国科学家也曾说过,氟塑料(主要是FEP)的分解产物--氟氢化合物(HF)的毒性也比PVC的分解产物(HCL)的毒性强得多。
他们把氟塑料的分解产物HF 成为"光气",属于剧毒物质范畴。
但是,目前世界各国,尤其是美国,仍然都在使用氟塑料制造耐热毒性电缆,而对其毒性则很少考虑,环保科学界对表示无奈。
也有人认为,对氟塑料的评价不能只以环保要求来评定﹐氟塑料的确一种非常优异的电缆材料,例如:(1)具有非常优异的性能﹐称为"塑料王"﹐在特种要求场合的应用较多﹐在军工﹑航空航天﹑化工﹑钢铁﹑冶金和石油等众多行业得到广泛应用﹔(2)耐高温(H-F键能很大)﹐不易分解﹐许多为非极性材料﹐介电性能较好﹐可用作高频通信传输﹐耐电晕性能较好﹐绝缘性能也非常好﹔稳定性高﹐不易被腐蚀﹔阻燃性能较好(含有大量氟元素)。
(3)环保性分析。
有人分析过,从其分解物来分﹐HF是其必不可少的分解产物﹐其毒性的确比HCL强得多。
上世纪80年代日本地铁毒气事件中所用的毒气,就是HF(是用NaF与酸液反应制成﹐下放酒精炉加热"奥母真理教"所为)﹐中毒死亡700多人。
HF在450℃以上就有HF分解﹐而不是人们所说的800℃﹐只不过由于其稳定性好﹐分解量很少﹐到800℃时与PVC 的220℃性能相当。
阻燃性上﹐氟塑料阻燃性较高﹐不需加阻燃剂就能具有较高的阻燃性,在燃烧性能方面﹐在明火条件下的温度较高﹐容易烧解﹐高温是局部的﹐这与环境温度有区别﹐正常情下环境温度不会达到800℃﹐不存在人已死的情况。
在不到分解温度(320℃"FEP)下﹐氟塑料稳定性较好﹐具"环保"性能。
也有人认为,不管FEP﹑PTFE﹑PFA﹑F40和PVDF作为氟塑料﹐为人类经济发展作出了非常杰出的贡献。
氟塑料绝缘补偿电缆
氟塑料绝缘补偿电缆是一种特殊材料制成的电缆。
它主要由氟塑料作为绝缘材料,能够在高温、高压、强酸、强碱等恶劣环境下保持电缆的电气性能稳定。
氟塑料绝缘补偿电缆常用于化工、冶金、造纸等行业中需要耐腐蚀、耐高温的场合。
氟塑料具有良好的绝缘性能,能够有效隔离电线内部的电流。
它还具有高耐热性,能够在高温条件下工作而不产生变形或损坏。
此外,氟塑料还具有良好的耐腐蚀性能,能够抵御强酸、强碱等腐蚀介质的侵蚀。
补偿电缆是一种用于补偿热膨胀和冷缩的装置,能够在温度变化时自动调节电线的长度。
在高温环境下,电线会因为热膨胀而变长,而在低温环境下则会因为冷缩而变短。
补偿电缆的作用是通过连接两根电线,使其在温度变化时能够相互补偿,从而保持电线的稳定长度。
综合以上两点,氟塑料绝缘补偿电缆即是在高温、高腐蚀环境下使用的补偿电缆,其绝缘材料采用氟塑料,能够在恶劣条件下保持电缆的绝缘性能,并且能够自动调节电缆长度,适用于耐腐蚀、耐高温的场合。
浅谈氟塑料在电线电缆中的应用作者:唐爱华杨辉王明娟来源:《中国科技博览》2017年第29期[摘要]对各种氟塑料制品性能进行分析和比较、并重点阐述了氟塑料产品在电线电缆生产过程中的加工工艺,由此介绍了氟塑料耐高温电线电缆的市场状况,并介绍性能更为优异的X-ETFE品种的材料性能指标和发展前景。
[关键词]氟塑料绝缘电缆加工温度中图分类号:TP436 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)29-0212-02氟塑料是高聚分子结构中含氟-碳一类塑料的总称。
目前应用于电线电缆市场的材料主要有聚四氟乙烯(PTFE、F4)、聚全氟丙烯(FEP、F46)、可熔性聚四氟乙烯(PFA)、,乙烯-聚四氟乙烯共聚物(ETFE、F40)、乙烯-三氟氯乙烯共聚物(ECTFE、F30)、聚偏氟乙烯(PVDF)等,因为这些材料由于分子结构中含有氟原子,所有具有许多优异的性能,如:优良的电绝缘性能,高度的耐热性,突出的耐油、耐溶剂和耐磨性,优异的耐化学药品性能,以及良好耐湿性和耐低温性能,但它们之间也存在性能和加工温度的差异。
主要差异性能如表1所示:氟塑料线缆产生初期因其优异的性能,加之较高的价格,主要运用于军工、高端装备市场,随着科技的发展,市场的竞争,但现已大量使用在民用产品中,导致氟塑料电缆用量急剧增加,其原因如下:一、飞机大型化和航空及电子工业的发展;二、是我国的钢铁工业大发展,由于钢铁厂要求高温的地方很多,电缆还需要阻燃,那么氟塑料电缆是最理想的选择,主要采购的电缆有:氟塑料控制电缆、氟塑料电力电缆、计算机电缆和氟塑料补偿电缆;三、是油田和石化事业的发展,氟塑料电缆一方面用于油田井下电缆,另一方面用于腐蚀性较大的环境;氟塑料电缆由于国内高温挤出机和氟塑料材料本身挤出性能的限制,大截面氟塑料绝缘护套电缆挤出工艺和性能难以保证,加上氟塑料电缆一般用于特殊场合,大截面氟塑料电力电缆使用场合较少。
其中质量影响较大的是因为大外径氟塑料电缆耐开裂性能较差,主要的原因包括材料的质量和加工工艺,目前市场面上许多厂家在一些民用电缆中的氟塑料绝缘较多选用再生料,(注:将废旧电缆及套管等废品,剥下氟塑料部分,重新造料,即为再生料),这些再生料将不同熔融指数、不一样含氟材料混合在一起,甚至混有其它一些材料,极大的影响了原材料质量,导致增加了氟塑料开裂的几率。
浅谈氟塑料在环保行业中的应用
氟塑料是指以氟素为主要材料制成的塑料,主要包括聚四氟乙烯(PTFE)、氟化聚乙
烯(FEP)、氟化丙烯(PFA)等,它们具有优异的耐腐蚀、耐化学品、耐高温、低摩擦系
数等特性,因此在环保行业中得到广泛应用。
首先,氟塑料在环保设备的制造中具有重要作用。
例如,氟塑料制成的烟气脱硫除尘
设备可有效减少工业排放的二氧化硫和焦油等有害物质,降低空气污染。
此外,氟塑料还
可制成废气净化设备、废水处理设备等,有效减少污染物对环境的危害。
其次,氟塑料在环保管道系统中的应用越来越广泛。
由于其耐腐蚀性能好,氟塑料管
道可用于输送各种化学介质,如酸、碱、溶剂、液氯和强氧化剂等,在化工、制药、电力
等行业得到广泛应用。
与传统的金属管道相比,氟塑料管道不会产生锈蚀和管壁腐蚀产物,防止管道内外污染,从而更好地保护环境。
再者,氟塑料还可应用于环保仪器仪表制造。
尤其在水质监测、气体监测和环境检测
等领域,氟塑料仪器具有良好的稳定性和准确性,可快速、准确地检测或分析有害物质,
为环境保护工作提供了有力支持。
总之,氟塑料在环保行业中的应用范围越来越广,不仅能够实现环保设备及管道系统
的升级改造,提高治污效果和减少环境污染,同时还大大提升环保仪器设备的检测能力和
精度,为保护环境做出了重要贡献。
氟塑料线缆项目概述报告目录概论 (5)一、氟塑料线缆项目选址说明 (5)(一)、氟塑料线缆项目选址 (5)(二)、用地控制指标 (6)(三)、节约用地措施 (6)(四)、总图布置方案 (7)(五)、选址综合评价 (8)二、氟塑料线缆项目基本情况 (10)(一)、氟塑料线缆项目名称及建设性质 (10)(二)、氟塑料线缆项目承办单位 (10)(三)、战略合作单位 (10)(四)、氟塑料线缆项目提出的理由 (11)(五)、原材料供应 (11)(六)、氟塑料线缆项目能耗分析 (12)(七)、环境保护 (13)(八)、氟塑料线缆项目建设符合性 (14)(九)、氟塑料线缆项目进度规划 (15)(十)、投资估算及经济效益分析 (17)(十一)、报告说明 (18)(十二)、氟塑料线缆项目评价 (19)三、氟塑料线缆项目市场前景分析 (20)(一)、建设地经济发展概况 (20)(二)、行业市场分析 (22)四、土建工程设计 (23)(一)、建筑工程设计原则 (23)(二)、土建工程设计年限及安全等级 (25)(三)、建筑工程设计总体要求 (26)(四)、土建工程建设指标 (28)五、氟塑料线缆项目运营管理 (30)(一)、运营管理机构设置 (30)(二)、运营管理流程 (34)(三)、人员配备及培训 (37)(四)、质量管理体系 (39)(五)、安全生产管理 (41)(六)、环境管理 (44)(七)、设备维护与保养 (46)(八)、应急预案与处置 (48)(九)、绩效评估 (50)六、氟塑料线缆项目实施进度计划 (51)(一)、建设周期 (51)(二)、建设进度 (53)(三)、进度安排注意事项 (54)(四)、人力资源配置 (56)(五)、员工培训 (57)(六)、氟塑料线缆项目实施保障 (59)七、知识管理与技术创新 (60)(一)、知识管理体系建设 (60)(二)、技术创新与研发投入 (62)(三)、专利申请与技术保护 (64)(四)、人才培养与团队建设 (66)八、氟塑料线缆项目投资可行性分析 (69)(一)、氟塑料线缆项目估算说明 (69)(二)、氟塑料线缆项目总投资估算 (70)(三)、资金筹措 (71)九、氟塑料线缆项目监督与评估 (73)(一)、监督机构及职责 (73)(二)、监测与评估指标体系 (75)(三)、监督与评估周期 (77)(四)、监督与评估报告 (79)十、法律与合规性 (82)(一)、相关法律法规概述 (82)(二)、氟塑料线缆项目合同管理 (84)(三)、知识产权保护 (85)(四)、劳动法规与员工权益 (87)(五)、环境保护法规遵循 (88)十一、风险管理与应对策略 (90)(一)、风险管理流程 (90)(二)、风险识别与评估 (93)(三)、风险控制与应对策略 (95)(四)、危机管理与应急预案 (97)十二、市场趋势与竞争分析 (99)(一)、行业市场趋势分析 (99)(二)、竞争对手动态监测 (101)(三)、新兴技术与创新趋势 (103)(四)、市场机会与威胁评估 (105)十三、未来发展战略 (107)(一)、未来市场定位与业务拓展 (107)(二)、技术创新与研发方向 (109)(三)、国际化战略与全球市场 (111)(四)、可持续发展战略 (112)十四、氟塑料线缆项目环境保护 (114)(一)、氟塑料线缆项目环境影响评估 (114)(二)、环境保护措施与方案 (116)(三)、生态恢复与补偿措施 (118)(四)、环境保护监测与评估 (120)概论本氟塑料线缆项目报告按照现代氟塑料线缆项目管理理论及标准流程编写,着重分析了氟塑料线缆项目管理中的系统思维、团队协作、时间成本控制等关键要素,并将理论与实验案例相结合,提出创新性的改进措施。
高海拔设备(装备)内部用氟塑线缆的浅谈摘要:高海拔设备(装备)作为一个使用在低氧、低压、高辐射、温差大的特定局域环境,设备(装备)的内部线缆承载着信号传输与交互控制、电能传输的基本作用,并且要抗电磁干扰、抗老化、抗高过载、高绝缘、低损耗、长寿命、可靠性高等多项工作性质任务。
从应用功能特性分析,主要分为设备控制线缆、通信数据线缆、动力缆、光电混合特种线缆四大类。
关键词:高海拔、氟塑,控制线缆、通信数据线缆,动力缆,光电混合特种线缆在全域通信时代,信息覆盖逐步往高海拔、高空、甚至近地轨道发展,这就要求相应的设备(装备)必须具备在高海拔环境中长期使用工作的能力。
线缆作为设备(装备)内部必备的组成部分,是支撑设备(装备)能否正常收发信号与动力输入与输出的血脉,不可或缺。
不同的结构和材质的线缆承载不同的功能使用特性,同时又由于信息与电力的传输是相辅相成同步发展的,因而线缆的制造及结构特性需要综合考虑。
高海拔设备(装备)的广泛布局使用也推动了整个高海拔设备(装备)内部用线缆制造行业技术的不断更替出新。
线缆作为各种高海拔设备内部用的“经脉”也进行着不断的更新换代,以适应多变的功能和环境。
以航空航天设备(装备)为例,使用环境多为密闭的局域环境,外部环境则更恶掠;又由于这些些线缆多要求耐高能射线辐射、耐高低温、过载能力强、整体线径偏小、重量轻、绝缘性能好、信号衰减小、抗老化、抗霉菌、使用寿命长等特点,目前能很好满足以上又可大批量使用的材料首选的都是含氟塑料,为加深使用者对此系列线缆的了解,下面针对这些线缆的分类和特性,做有针对性的分析解说,以便于使用者进行选择。
一、控制线缆普通设备(装备)内设备控制线主要分布在内部的信号控制端到执行端的过程,以及一级执行端到其子级执行端。
该类线缆的结构较简单,但用量很大。
由于设备(装备)往往要求便于携带和外部体积空间有限,这就对所用设备控制线提出了体积小、重量轻、耐高低温、耐振动、耐冲击等各种苛刻条件。
特定场合时的设备工作温度等级要求在:-65℃以上及+250℃以下。
一般普通设备控制线的正常温度裕度很窄,高温一般在125℃及以下等级,低温在-30℃及以上,很难用于设备(装备)特殊工作环境。
而氟塑材料制成的设备控制线经过试验和实际使用,完美的解决了高海拔条件下的设备(装备)的指标需求,该类电缆一般采用导体+氟塑绝缘+屏蔽结构+氟塑外护套的结构形式,也有少部分多芯成缆、屏蔽和护套的结构。
导体主要为绞合结构,分为:镀锡铜导体、镀银铜(合金)导体、镀镍铜(合金)导体和铝合金导体等。
绝缘分为挤包和覆膜绕包两种形式,见图1-1及图1-2。
该类电缆部分典型产品的材料选择及产品特点,详见下表。
表1 氟塑设备控制线的典型类别如图1-3,为设备控制线缆的一般典型结构,该类产品的各项性能指标满足GJB 773B-2015《航空航天用含氟聚合物绝缘电线电缆通用规范》,该标准基本涵盖了相应的应用材料和结构参数。
相关典型导体和屏蔽材料及其耐受温度在GJB 773B-2015表1有表述,如下:该类线缆结构相对来说比较简单,但是性能要求很高,在要求线缆结构小、重量轻的同时,还要保证线缆有较宽的安全使用裕度。
因此,从导体、绝缘材料的选择开始,经拉丝、镀层、束丝、绞合、挤塑、绕包、烧结、成缆、编织及辐照等多个加工生产环节,每个环节都有严格要求和关键控制点才能生产出全性能合格的产品。
图1-1 双层挤塑薄壁绝缘电线图1-2双层复合绕包绝缘电线图1-3设备控制电线缆的一般结构图二、通信数据线缆通信传输信号用的电缆主要分为数据信号和高频同轴缆两大类。
设备(装备用)通信数据线缆主要为数据总线和以太网数据线,而用于高海拔的设备系统中的各个电子设备的信息的汇总上报和命令传输,便于主控设备对各个部分信息的掌控。
相比较而言数据总线中又以CAN总线的功效更为突出,CAN即控制器局域网络,属于工业现场总线的范畴。
与一般的通信总线相比,CAN 总线的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。
由于其良好的性能及独特的设计,CAN总线越来越受到人们的重视。
由于CAN总线本身的特点,其应用范围已不再局限于汽车行业,而向自动控制、航空航天、医疗器械及传感器等领域发展。
而高频同轴缆又以氟塑料作为绝缘介质,其良好的性能,多用于设备线束连接器通信连接,大大提高了设备的可靠性。
作为产品的分类区别,基本都按所满足的标准作为区分:常规的总线型通信线有如下几种结构:主要结构如:图2-1、图2-2、图2-3、图2-4;实物如:图2-5、图2-6。
总线型通信数据线缆特性阻抗120±12Ω,绝缘很多采用皮-泡-皮结构或实芯氟塑绝缘结构;图2-1图2-2图2-3图2-4皮-泡-皮结构绝缘的特性:如图2-5、图2-6;图2-5图2-6TJ/CL 313《动车组电线电缆暂行技术条件》目前仍是通信电缆设计开发重要的参考标准依据;指向明确动车组用。
通信电缆在TJ/CL 313 中属于第三类型电缆,包括的WTB、 MVB、CAT5类型电缆,但缺少CAN、CAT7及同轴电缆等通信电缆的规定。
TJ/CL 313中对通信电缆中WTB、MVB类型数据总线电缆的传输性能参数规定主要来源于IEC 61375;对CAT5以太网电缆传输性能参数的规定来源于IEC 11801(TIA/EIA 568);且进行了较大裁剪。
图2-7图2-8有耐高、低温、耐油及酸碱腐蚀,使用寿命长的特点。
电缆数据传输性能良好,可用于百兆至千兆以太网数据通讯系统。
参考标准: TJ/CL 313 动车组电线电缆技术条件 TB/T 1484.3 机车车辆电缆第3部分:通信电缆 TIA/EIA 568.B.2 商务大楼电信布线标准第2 部分:平衡式双绞布线元件 EN 50288 用于模拟和数字通信及控制用多元件金属电缆 IEC 61156 数字通信用多芯及双芯/四芯电缆 EN 45545 列车防火要求。
技术特性:1)工作温度:-40℃~+125℃;2)耐压测试(芯对芯):DC 1kV,1min ;AC 0.7kV 1min;3)耐压测试(芯对屏蔽):DC 1kV,1min ;AC 0.7kV 1min;4)线间工作电容:≤5.6pF/100m;5)特性阻抗:(1~100)MHz (100±10)Ω;6)绝缘电阻:≥5000MΩ·km;7)线对对屏蔽电容不平衡△Cs:≤1.6pF/m;8)工作电压为300V;9)静态最小弯曲半径为电缆直径的6倍;动态最小弯曲半径为电缆直径的10倍;10)护套层机械特性满足TJ/CL 313-2014 表C.2技术要求。
11)防火特性满足EN45545标准R15、R16的HL3等级要求。
在设备(装备)内部,线缆之间的相互电磁干扰是不可避免的,因此,通信线缆都需要对传输线芯进行屏蔽,防止信号的外泄和其他信号的串干扰。
通信数据线缆多采用两芯对绞或多对成缆的方式,在降低内部串扰的同时,还能保证传输速率和带宽。
线缆结构以绞合为主,屏蔽分为单对分屏蔽和总缆芯屏蔽,用以提高信号传输的保密性和抗干扰能力(代表结构见图2-1)。
下表简单介绍两种数据信号电缆的特性。
表2-1 数据信号电缆产品特性与数据信号电缆相比,高频同轴缆的外导体具有一定的屏蔽性,为进一步提高保密性也可外加屏蔽层(代表结构见图2-2)。
高频同轴缆主要应用于对外的信息交流,使用的最高频率可达26GHZ,甚至40GHZ。
要保证同轴缆在如此高频率下正常的传输信号,对于材料的选取非常重要。
高频同轴缆的内、外导体一般选用镀银铜导体,减小在高频情况下导体引起的损耗,并且尽量控制内外导体结构的稳定;绝缘材料的介电常数ε和介质损耗角正切值tanδ会对射频同轴缆的衰减产生一定影响,因此对于绝缘材料的选择,既要考虑其介电常数越小越好,又要兼顾介质损耗角正切值遵循取小优先的原则。
下表为几种高温绝缘材料的高频性能对照。
表2-2几种高温绝缘材料的高频性能从表2-2不难看出,一般高频同轴缆都选择FEP或PTFE作为绝缘材料,为了进一步降低介电常数,还可采用发泡挤出或者微孔发泡PTFE带的绕包绝缘形式。
高频同轴缆的外层屏蔽一般为编织或金属箔包覆,为保护内部结构,提高屏蔽效果,可再附加一层外屏蔽层;外层护套一般选用FEP、EFFE或PTFE等材料,以对整根线缆进行整体防护(代表结构见图2-2)。
图2-1 数据信号电缆图2-2 高频同轴缆随着飞机的信息集成化的提高,传统带宽为100MHZ的数据信号缆将不能适应信号传输高速率、高带宽、高保密性的需求,而光纤光缆作为主流通信介质已在地面的应用中得到了验证,高速率、高带宽、防电磁干扰,再加上其体积小、重量轻等优点,势必成为飞机的主流通信介质。
然而,地面使用的光纤光缆的温度范围在-55℃~+75℃之间,如果在此温度范围以外的环境中使用,光纤的信号传输会受到严重影响。
国外已有部分特殊飞机采用了光纤光缆作为数据总线,目前相关产品的温度等级在125℃~150℃之间,以后可能会有进一步推广。
代表结构见下图。
图2-3 高温光缆三、电力电缆电力电缆分为直流和交流两种,主要用于设备(装备)的供电系统,保证供电安全。
直流额定电压为28.5v,交流额定电压为115/200v,现阶段使用的电缆的额定电压为0.6/1Kv。
目前主要采用有镀层的铜或铝合金材料作为导体,在保证电缆能量传输的同时,尽量降低电缆的重量。
绝缘材料一般选用多层绕包聚酰亚胺薄膜,外边采用FEP或PTFE作为保护层,部分产品还有金属或玻璃纤维编织+涂层对电缆进行保护(代表结构见图3-1)。
图3-1 电力电缆四、光电复合线缆由于应用环境和功能的特殊性而需要特殊加工制作,从而出现了一些特种线缆,这类线缆在飞机上的用量不大,但是却在飞机的线缆网络里面起到非常重要的作用。
如:高温耐火电缆,其主要应用在发动机舱及飞行器的关键电路中,该类电缆运行在极其恶劣的环境下,并可能与火焰直接接触。
飞机正常运行时,发动机舱周围的基础温度为260℃左右,并且温度不断攀升,产品的需求温度等级达到350℃,甚至450℃及以上。
高温防火电缆结构及材料选取如下所示。
表4 高温防火电缆结构、材料及产品特点高温防火电缆的代表结构如下所示。
除去高温耐火电缆以外,特种电缆还包括低噪音电缆、延时电缆以及螺旋电缆等等。
高海拔设备内部用氟塑线缆的分析研究作为线缆中的高端产品之一,是一个企业的技术能力和一个国家基础工业能力的体现。
未来的高海拔设备内部用氟塑线缆的分析研究将会向薄壁轻质、机械与电气性能俱佳以及宽泛的使用环境等方面发展,这将会对我们的材料加工和生产制造工艺提出更高的要求,推动线缆行业的发展。
作者简介:王本闯(1987- ),汉族,男,籍贯:河南省泌阳县,现任江苏永鼎盛达电缆有限公司技术总监附录A:根据GJB773B-2015的标准要求,含氟的聚合物材料的主要性能如下表:。