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電纜填充用松軟材料直徑測量方法的探討
點擊次數：1810 更新時間：2008-03-06
電纜填充用松軟材料直徑測量方法的探討
摘要：交聯聚乙烯絕緣電力電纜的不回整現象，往往是由于電纜填充料聚丙烯網狀纖
維并股軟繩的直徑測量誤差所造成的。由于該種材料蓬松、柔軟、無固定截面形狀，因此
不能采用常規的直徑測量方法。本文介紹一種新的測量方法，在實際應用中收到良好的效
果。
關鍵詞：交聯聚乙烯絕緣電纜；圓整度；填充繩；松軟材料；直徑的測量
1 前言
多年來三芯交聯電纜的不圓整問題一直困擾著我們，也是電纜行業的一大難題。究其
原因是由于交聯電纜填充用聚丙烯網狀撕裂纖維并股軟綿（簡稱并股軟綿）的直徑無法控
制，目前行業內無切實可行的并股軟繩直徑測量方法，以至該材料規格混亂，無法滿足使
用要求。三芯交聯電纜是我廠主導產品，其外觀質量問題直接影響我廠的產品和企業形象，
及經濟效益。因此，解決并股軟繩的直徑測量問題勢在必行。通過長期的實踐、摸索、總
結，提出了并股軟繩直徑測量的新方法。把這新方法用于其他電纜填充用的聚丙烯繩及巖
棉繩的直徑測量，均收到較好的效果。
2 并股軟繩直徑測量方法現狀分析
三條直徑相同的線芯兩兩相切外，且分別與外被層內切，并股軟綿占據線芯與護套間
的空間，形成曲邊扇形。顯然，在電纜結構設計中此曲邊扇形的面積不難計算，而如何保
證并股軟綿在使用狀態下呈設計要求的截面是個大問題。并股軟綿由聚丙烯吹膜撕裂所成
的網狀纖維多股絞合而成，其外觀特征蓬松柔軟，橫截面形狀不規則，不同點的橫截面大
小不一致。針對并股軟繩的這些特征和如何定義其“直徑"，又如何來測量呢？
對此，現行行業采購規范無規定，并股軟繩生產廠及電纜廠也都沒有對其“直徑"給
出明確的定義。對其“直徑"的測量一般采用如下方法：（1）并股軟繩處于自然狀態下，
用游標卡尺輕卡讀數，作為其“直徑"；（2）對并股軟繩施加軸向張力后，用游標卡尺輕
卡讀數；（3）沿并股繩外層聚丙烯繩的旋向擰緊，用游標卡尺輕卡讀數；（4）測量某長
度重量，按生產廠提供的單位長度重量來推算其“直徑"。
方法1顯然不妥。方法2比方法1略有改進，但不能保證其橫截面呈圓形，輕卡的概念無
法掌握，因此對其“直徑"無法控制。
方法3，沿并股軟繩外層聚丙烯繩的旋向擰緊，其外觀呈明顯的麻花狀，各點高低起伏
差異較大，無法確定哪里能代表其“直徑"。出現這種現象是由于并股軟綿相鄰兩層的旋
向相反，沿外層擰緊，相鄰的內層就會被旅松，自然會出現外層起包、凹陷的現象。
方法4，在材料密度不變及開網情況相同的條件下，用此方法計算“直徑"相對準確，
但由于各廠家并股繩材料配方不盡相同，即添加劑的比例不同，其密度在一個較大的范圍
內變化，另開網情況不同，并股繩軟硬有一定差異，且其“直徑"究竟是什么概念不清，
因此，生產廠家提供的材料標準中規定，以單位長度重量來確定并股軟繩的直徑的方法的
允許偏差為±25％。而我們所需的并股軟綿的“直徑"每種規格相差2mm，這樣的公差是無
法區分幾種相鄰規格的。另方面，若能消除以上各種影響因素，這種方法也很難用于并股
軟繩生產中的“直徑"控制，因很難設想在生產過程中頻繁地取其中間的一段來稱其重量；
在使用中檢測，一是較麻煩，二是浪費太大，且無法對其“直徑’哇面控制。
3 新的測量方法的提出
基于以上四種方法在實際使用中都不切實可行，因此要控制并股軟繩的“直徑"，解
決三芯交聯電纜不圓整的問題，必須走新的路子，采用新的并股軟綿直徑測量方法。
并股軟繩使用多年，其“直徑"測量問題一直沒有解決，主要是因蓬松柔軟、橫截面
形狀不規則；常規使用的直徑測量工具是直尺、游標卡尺等；常規的測量方法是直接在測
量工具上讀數，三者無法有效地結合起來。
并股軟繩在交聯電纜的橫截面中呈曲邊扇形，是受到周圍物體擠壓的結果。這種擠壓
力的大小與并股軟綿自身的“直徑"決定了其使用狀態下呈曲邊扇形的橫截面的面積大小。
在正常的條件下擠壓力為常量。若使用狀態相同，并股繩“直徑"合適，其橫截面的形狀
和面積就可達到理想狀態，即實現電纜填充圓整的目的。
并股軟繩的“直徑"不能直接測量，是否可設計一個模擬并股軟繩使用狀態的測量器
具，通過某種轉換從而間接確定其“直徑"呢？由此產生如下方法：制做一個橫截面呈凹
形的多屬楷體，上置一塊與矩形槽兩豎邊始終垂直且可上下移動的壓板，壓板上施加一確
定的力P，在壓板下沿槽向放置并股軟繩，槽的豎邊有刻度標記，這樣可根據該狀態下并股
繩所呈的矩形截面積計算其呈圓形時的直徑。但這種方法的缺點一是工具制作較麻煩，更
主要的是并股軟繩的直徑規格范圍大，由12～30mm。而測量器具主體上的矩形槽一旦確定
就不會改變，這樣，制作的測量工具若適合測大規格的就不適用于小規格，反之一樣。
通過反復摸索、試驗發現，并股軟繩雖在自然狀態下橫截面形狀不規則，但在其受到
處在同一平面的連續的垂直且指向軸心的等壓力的作用下，該橫截面的形狀趨于圓形。至
此，可以給井股軟繩的“直徑"以明確的定義——在并股軟繩受到處在同一平面的連續的
垂直且指向軸心的確定的等壓力的作用下，該橫截面為圓形（近似），此圓形的周長除以
圓周率為并股軟繩在該處的直徑。明確了這一定義后，進而設計了新的測量工具及方法：
（1）測量工具。zui小刻度為1mm的鋼直尺一把，1000g硅碼～個，紅棉牌尼龍吉他第1
弦一根，即直徑為0.7mm尼龍繩一根。
（2）測量方法及步驟
1）尼龍繩一端固定，另一端施加 100O g重的破碼，測量尼龍繩上預先作的標記A，B
2）把并股軟繩需測直徑部分水平放置，使其處于自然松弛狀態，用尼龍繩沿并股軟
繩徑向環繞一周，使尼龍繩所在的平面與并股繩測量處的軸線垂直，然后按步驟1）施加
張力，并使尼龍繩兩端處于鉛垂狀態，測量A，B間的距離L1。
3）用Lo減去L1，即為所測并股軟繩在該處的周長L，從而求得直徑D=L/r。這樣就可
通過一根尼龍繩、一個破碼與直尺的使用，完成常規測量不能完成的工作。
4 實驗數據的驗證及處理
方法確定了，但該方法的測量重復性及測量精度能否滿足需要呢？對此做了大量的試
驗進行驗證。試驗在各種不同規格的并股軟繩上進行。在約1m長的并股軟繩上等間隔測量
五點，各點作好標記，記錄測量周長數據。為了驗證測量數據的重復性，對上述各點進行
第二、第三次測量。反復分析比較每個數據，并通過更換硅碼重量，尋找*效果，zui后
確定采用1000 g硅碼。通過試驗認為，測量的重復性及精度完夠滿足使用要求。本測
量理論上是在同一處進行三次測量，實際在測量過程中并股軟繩的內外層不斷地串動，不
可能在同一處進行三次重復測量。由于并股軟繩在某一相鄰各點的直徑不可能*相同，
測量本身也存在一定的系統誤差，因此，同一處的測量結果不*重復。每個測點的值不
同也反映了其本身各處直徑的不均勻性，一般在一個不太大的范圍內變化。本著既簡化測
量工作又能滿足需要的原則，通過多次試驗比較決定，測量在同一并股軟繩上進行三次，
測點間隔約30 cm，取其中間值作為直徑的測量值。
5 實施效果
1996年8月，發生了多起用戶投訴我廠交聯電纜不圓整事件，并對我廠交聯電纜質量
持懷疑態度，有的堅決要求退貨。為*解決這一問題試用了上述的并股軟繩直徑測量方
法（以下簡稱新方法）。效果一下就顯現出來，使三芯交聯電纜的外觀有了*的改變。
用新方法對庫內各廠家各規格的并股軟繩重新篩選分類。發現zui典型的事例是某廠家提供
的標稱直徑（mm）為22規格的并股軟繩中，在僅剩余的37件的實測直徑（mm）就分成16、
18、20、22、24、26六種規格，由此足以看到原并股軟繩規格的混亂。用于其他電纜填充
的聚丙烯繩及巖錦繩的直徑測量同樣存在以上的問題，對兩者逐步實施新方法，均收到良
好的效果。
6結論
新方法*擺脫了常規的用于有固定截面形狀的材料的直徑測量方法的束縛，使并股
軟繩等蓬松、柔軟的填充材料的直徑概念從含混不清到*明確；直徑測量從原來不可操
作的定性描述到*量化的可操作。測量工具簡單，方法簡便。因此，很好地解決了此類
材料規格混亂及用其填充的各種電纜的圓整度差的問題，尤其是三芯交聯電纜的圓整度問
題。解決了本廠電纜外觀質量的大問題，使本廠收到了較好的經濟效益。
實踐證明，與現采用的各種對松軟、無固定截面形狀的電纜用填充料的直徑的測量方
法比較，本新方法較簡便，行之有效。
摘要：交聯聚乙烯絕緣電力電纜的不回整現象，往往是由于電纜填充料聚丙烯網狀纖
維并股軟繩的直徑測量誤差所造成的。由于該種材料蓬松、柔軟、無固定截面形狀，因此
不能采用常規的直徑測量方法。本文介紹一種新的測量方法，在實際應用中收到良好的效
果。
關鍵詞：交聯聚乙烯絕緣電纜；圓整度；填充繩；松軟材料；直徑的測量
1 前言
多年來三芯交聯電纜的不圓整問題一直困擾著我們，也是電纜行業的一大難題。究其
原因是由于交聯電纜填充用聚丙烯網狀撕裂纖維并股軟綿（簡稱并股軟綿）的直徑無法控
制，目前行業內無切實可行的并股軟繩直徑測量方法，以至該材料規格混亂，無法滿足使
用要求。三芯交聯電纜是我廠主導產品，其外觀質量問題直接影響我廠的產品和企業形象，
及經濟效益。因此，解決并股軟繩的直徑測量問題勢在必行。通過長期的實踐、摸索、總
結，提出了并股軟繩直徑測量的新方法。把這新方法用于其他電纜填充用的聚丙烯繩及巖
棉繩的直徑測量，均收到較好的效果。
2 并股軟繩直徑測量方法現狀分析
三條直徑相同的線芯兩兩相切外，且分別與外被層內切，并股軟綿占據線芯與護套間
的空間，形成曲邊扇形。顯然，在電纜結構設計中此曲邊扇形的面積不難計算，而如何保
證并股軟綿在使用狀態下呈設計要求的截面是個大問題。并股軟綿由聚丙烯吹膜撕裂所成
的網狀纖維多股絞合而成，其外觀特征蓬松柔軟，橫截面形狀不規則，不同點的橫截面大
小不一致。針對并股軟繩的這些特征和如何定義其“直徑"，又如何來測量呢？
對此，現行行業采購規范無規定，并股軟繩生產廠及電纜廠也都沒有對其“直徑"給
出明確的定義。對其“直徑"的測量一般采用如下方法：（1）并股軟繩處于自然狀態下，
用游標卡尺輕卡讀數，作為其“直徑"；（2）對并股軟繩施加軸向張力后，用游標卡尺輕
卡讀數；（3）沿并股繩外層聚丙烯繩的旋向擰緊，用游標卡尺輕卡讀數；（4）測量某長
度重量，按生產廠提供的單位長度重量來推算其“直徑"。
方法1顯然不妥。方法2比方法1略有改進，但不能保證其橫截面呈圓形，輕卡的概念無
法掌握，因此對其“直徑"無法控制。
方法3，沿并股軟繩外層聚丙烯繩的旋向擰緊，其外觀呈明顯的麻花狀，各點高低起伏
差異較大，無法確定哪里能代表其“直徑"。出現這種現象是由于并股軟綿相鄰兩層的旋
向相反，沿外層擰緊，相鄰的內層就會被旅松，自然會出現外層起包、凹陷的現象。
方法4，在材料密度不變及開網情況相同的條件下，用此方法計算“直徑"相對準確，
但由于各廠家并股繩材料配方不盡相同，即添加劑的比例不同，其密度在一個較大的范圍
內變化，另開網情況不同，并股繩軟硬有一定差異，且其“直徑"究竟是什么概念不清，
因此，生產廠家提供的材料標準中規定，以單位長度重量來確定并股軟繩的直徑的方法的
允許偏差為±25％。而我們所需的并股軟綿的“直徑"每種規格相差2mm，這樣的公差是無
法區分幾種相鄰規格的。另方面，若能消除以上各種影響因素，這種方法也很難用于并股
軟繩生產中的“直徑"控制，因很難設想在生產過程中頻繁地取其中間的一段來稱其重量；
在使用中檢測，一是較麻煩，二是浪費太大，且無法對其“直徑’哇面控制。
3 新的測量方法的提出
基于以上四種方法在實際使用中都不切實可行，因此要控制并股軟繩的“直徑"，解
決三芯交聯電纜不圓整的問題，必須走新的路子，采用新的并股軟綿直徑測量方法。
并股軟繩使用多年，其“直徑"測量問題一直沒有解決，主要是因蓬松柔軟、橫截面
形狀不規則；常規使用的直徑測量工具是直尺、游標卡尺等；常規的測量方法是直接在測
量工具上讀數，三者無法有效地結合起來。
并股軟繩在交聯電纜的橫截面中呈曲邊扇形，是受到周圍物體擠壓的結果。這種擠壓
力的大小與并股軟綿自身的“直徑"決定了其使用狀態下呈曲邊扇形的橫截面的面積大小。
在正常的條件下擠壓力為常量。若使用狀態相同，并股繩“直徑"合適，其橫截面的形狀
和面積就可達到理想狀態，即實現電纜填充圓整的目的。
并股軟繩的“直徑"不能直接測量，是否可設計一個模擬并股軟繩使用狀態的測量器
具，通過某種轉換從而間接確定其“直徑"呢？由此產生如下方法：制做一個橫截面呈凹
形的多屬楷體，上置一塊與矩形槽兩豎邊始終垂直且可上下移動的壓板，壓板上施加一確
定的力P，在壓板下沿槽向放置并股軟繩，槽的豎邊有刻度標記，這樣可根據該狀態下并股
繩所呈的矩形截面積計算其呈圓形時的直徑。但這種方法的缺點一是工具制作較麻煩，更
主要的是并股軟繩的直徑規格范圍大，由12～30mm。而測量器具主體上的矩形槽一旦確定
就不會改變，這樣，制作的測量工具若適合測大規格的就不適用于小規格，反之一樣。
通過反復摸索、試驗發現，并股軟繩雖在自然狀態下橫截面形狀不規則，但在其受到
處在同一平面的連續的垂直且指向軸心的等壓力的作用下，該橫截面的形狀趨于圓形。至
此，可以給井股軟繩的“直徑"以明確的定義——在并股軟繩受到處在同一平面的連續的
垂直且指向軸心的確定的等壓力的作用下，該橫截面為圓形（近似），此圓形的周長除以
圓周率為并股軟繩在該處的直徑。明確了這一定義后，進而設計了新的測量工具及方法：
（1）測量工具。zui小刻度為1mm的鋼直尺一把，1000g硅碼～個，紅棉牌尼龍吉他第1
弦一根，即直徑為0.7mm尼龍繩一根。
（2）測量方法及步驟
1）尼龍繩一端固定，另一端施加 100O g重的破碼，測量尼龍繩上預先作的標記A，B
2）把并股軟繩需測直徑部分水平放置，使其處于自然松弛狀態，用尼龍繩沿并股軟
繩徑向環繞一周，使尼龍繩所在的平面與并股繩測量處的軸線垂直，然后按步驟1）施加
張力，并使尼龍繩兩端處于鉛垂狀態，測量A，B間的距離L1。
3）用Lo減去L1，即為所測并股軟繩在該處的周長L，從而求得直徑D=L/r。這樣就可
通過一根尼龍繩、一個破碼與直尺的使用，完成常規測量不能完成的工作。
4 實驗數據的驗證及處理
方法確定了，但該方法的測量重復性及測量精度能否滿足需要呢？對此做了大量的試
驗進行驗證。試驗在各種不同規格的并股軟繩上進行。在約1m長的并股軟繩上等間隔測量
五點，各點作好標記，記錄測量周長數據。為了驗證測量數據的重復性，對上述各點進行
第二、第三次測量。反復分析比較每個數據，并通過更換硅碼重量，尋找*效果，zui后
確定采用1000 g硅碼。通過試驗認為，測量的重復性及精度完夠滿足使用要求。本測
量理論上是在同一處進行三次測量，實際在測量過程中并股軟繩的內外層不斷地串動，不
可能在同一處進行三次重復測量。由于并股軟繩在某一相鄰各點的直徑不可能*相同，
測量本身也存在一定的系統誤差，因此，同一處的測量結果不*重復。每個測點的值不
同也反映了其本身各處直徑的不均勻性，一般在一個不太大的范圍內變化。本著既簡化測
量工作又能滿足需要的原則，通過多次試驗比較決定，測量在同一并股軟繩上進行三次，
測點間隔約30 cm，取其中間值作為直徑的測量值。
5 實施效果
1996年8月，發生了多起用戶投訴我廠交聯電纜不圓整事件，并對我廠交聯電纜質量
持懷疑態度，有的堅決要求退貨。為*解決這一問題試用了上述的并股軟繩直徑測量方
法（以下簡稱新方法）。效果一下就顯現出來，使三芯交聯電纜的外觀有了*的改變。
用新方法對庫內各廠家各規格的并股軟繩重新篩選分類。發現zui典型的事例是某廠家提供
的標稱直徑（mm）為22規格的并股軟繩中，在僅剩余的37件的實測直徑（mm）就分成16、
18、20、22、24、26六種規格，由此足以看到原并股軟繩規格的混亂。用于其他電纜填充
的聚丙烯繩及巖錦繩的直徑測量同樣存在以上的問題，對兩者逐步實施新方法，均收到良
好的效果。
6結論
新方法*擺脫了常規的用于有固定截面形狀的材料的直徑測量方法的束縛，使并股
軟繩等蓬松、柔軟的填充材料的直徑概念從含混不清到*明確；直徑測量從原來不可操
作的定性描述到*量化的可操作。測量工具簡單，方法簡便。因此，很好地解決了此類
材料規格混亂及用其填充的各種電纜的圓整度差的問題，尤其是三芯交聯電纜的圓整度問
題。解決了本廠電纜外觀質量的大問題，使本廠收到了較好的經濟效益。
實踐證明，與現采用的各種對松軟、無固定截面形狀的電纜用填充料的直徑的測量方
法比較，本新方法較簡便，行之有效。
