一种绝缘纸筒制备方法与流程

本发明属于绝缘产品生产
技术领域：
，具体涉及一种绝缘纸筒制备方法。
背景技术：
：变压器绝缘件的产品中有一种是绝缘纸筒，绝缘纸筒作为变压器绕组的支撑骨架，起到分隔线圈间油道的作用；作为绕组主绝缘的一部分，又要求其具有足够的机械强度和耐压强度。将绝缘纸筒装配到变压器上时，如果与其他部件的配合精度高了，会增加变压器抗短路能力及减小变压器运行噪声，并提供合理油流间隙，降低变压器温升；如果配合精度低了，会降低变压器抗短路能力及增大变压器运行噪声，提高变压器温升。所以为保证绝缘纸筒的精确度，绝缘纸筒制作完后的实际直径与设计直径差距要小、轴向直径差(绝缘纸筒轴向上各个点的直径互差)要小、本身的圆度误差也要小，这样才能较好的完成精确装配。实际生产中，对于直径、高度尺寸都较大的绝缘纸筒，如果用湿制浆做成整体的，成本会非常高，所以，行业内一般用绝缘纸板围裹粘接制作，但因为绝缘纸板是有收缩性的，制作过程很难准确控制尺寸，因此，如何提高绝缘纸筒圆度精度，减小轴向直径差、实际直径与设计直径差，成为现有技术亟待解决的问题。技术实现要素：：本发明所要解决的技术问题是：提供一种绝缘纸筒制备方法，能有效的降低制造成本，提高绝缘纸筒的整体质量，能够保证绝缘纸筒装到变压器器身并随之干燥后的装配尺寸精度不变。为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种绝缘纸筒制备方法，包括以下步骤：1.根据待加工绝缘纸筒的直径和高度尺寸确定绝缘纸板下料尺寸长度(绝缘纸筒周长)l、和宽度(绝缘纸筒高度)h1，用裁板锯(或推台锯)裁剪；2.将裁剪好的绝缘纸板放在坡口铣削机上，调整盘铣刀角度和位置，调整至：铣削宽度为30×绝缘纸板厚度t、边缘保留厚度0.5±0.2mm(此数值是加工误差允许范围，并不因绝缘纸板厚度而变化)，进行铣削；在纸板两端相对应的都铣削坡口以供粘接；3.将加工完坡口的绝缘纸板平放在加湿装置的平台上，均匀地喷洒纯水于绝缘纸板两表面，并保湿；4.将保湿完成的绝缘纸板放入滚圆机进行滚圆，逐渐下降上压辊来回辊压绝缘纸板，至纸板合拢为圆型；然后在纸板两搭接部位(坡口部位)来回滚圆，使搭接位置圆整；5.将滚圆后的绝缘纸筒围在模具上，用三条收紧带沿高度方向分上、中、下三个位置均匀地收紧；6.将绑上绝缘筒的模具放入真空干燥罐内进行真空干燥，干燥结束绝缘纸筒的水分小于1％；7.干燥结束后，根据环境湿度，确定产品出罐与否及是否进行下道粘接工序；8.根据绝缘纸筒直径，装好粘接机模具，将绝缘纸筒坡口处刷胶后，放入模具中粘合；9.绝缘纸筒粘合好后，取下，对照图纸，修整高度至要求尺寸，将坡口搭接处修整平滑；10.将修整好的绝缘纸筒表面擦拭干净，浸入盛有25#变压器油的浸油罐中，浸30分钟以上，取出、沥干；11.用塑料膜双层包装好，入库、待发货。优选的，所述的步骤1中绝缘纸板长度下料尺寸计算公式为：l＝πd1(1+k)+30t，其中d1为绝缘纸筒中径，k为绝缘纸板收缩系数(绝缘纸板的纵向和横向收缩系数不同，按纵向下料则按6‰计算，按横向下料则按10‰计算)，t为绝缘纸板厚度。若不留收缩量，绝缘纸筒干燥后，粘接工序尺寸不准确，难控制。优选的，所述的步骤1中绝缘纸板宽度下料尺寸计算公式为：h1＝h+30mm，其中h为绝缘纸筒设计高度，预留30mm锯切余量。优选的，所述的步骤3加湿过程中每张绝缘纸板单面用水量为：3mm厚度的0.3kg/m2，4mm厚度的0.4kg/m2，5mm厚度的0.53kg/m2，6mm厚度的0.75kg/m2。所用水为纯水，绝缘纸板喷完纯水，用塑料布将绝缘纸板包封，使绝缘纸板润湿均匀，保湿时间如下(见表1)：表1不同厚度的绝缘纸板保湿时间绝缘纸板厚度mm1～23456mm及以上保湿时间h/12162436优选的，所述的步骤4滚圆过程中上压辊下降幅度要缓，每次最多下降2～4mm，滚圆过程要防止绝缘纸板出现开裂和分层现象，保证滚圆质量。优选的，所述的步骤5中的模具为采用铝板制作或者钢板制作的中空的圆柱体状模具，模具主体上均匀设有若干个通孔，因为模具的精度和刚度对绝缘纸筒轴向直径差影响最大，所以，模具外径经机加工，加工好的模具的壁厚不小于8mm。以此结构的模具替代现有技术中使用的鼠笼式模具可以克服现有工艺中的缺陷，若不使用模具而直接将滚圆后的绝缘纸筒干燥或采用鼠笼式模具围上纸筒干燥，干燥后的纸筒不圆且轴向上下直径互差很大。优选的，所述的步骤5中的模具选用尺寸标准为：模具直径范围＝绝缘纸筒直径至绝缘纸筒直径+50mm；若选用模具直径相差太大，会影响绝缘纸筒圆度。进一步的，所述的步骤5中的模具上可包围若干层滚圆后的绝缘纸筒，原则上包围不超过6层绝缘纸筒即可同时进行后续的干燥(层数可根据待加工绝缘纸筒的厚度决定)；因为此时的绝缘纸筒是开口的，同时包围多层绝缘纸筒可以实现多个绝缘纸筒同时干燥，提高生产效率。优选的，所述的步骤6中的真空干燥采用变压法真空干燥工艺，变压法真空干燥分三个阶段:(不同厚度的绝缘纸板在加工时除了时间参数根据包围在模具上层数(即包围的绝缘纸板的总厚度)不同外，其它参数相同)第一阶段为预热变压阶段：共分三次变温变压，其中第一次：设定真空干燥罐罐体内温度加热到85～90℃(优选为90℃)，抽真空至罐内压强70000pa～80000pa(优选为75000pa)，然后控制升温时间在55～65分钟(优选为60分钟)，使绝缘纸筒达到温度58～62℃(优选为60℃)，然后抽真空至罐内压强28000～32000pa(优选为30000pa)；再往罐内进气至罐内压强70000pa～80000pa(优选为75000pa)；第二次：设定真空干燥罐罐体内温度加热到温度为100～110℃(优选为105℃)，控制升温时间为85～95分钟(优选为90分钟),待绝缘纸筒温度达到68～72℃(优选为70℃)后，抽真空至罐内压强28000～32000pa(优选为30000pa)；再往罐内进气至罐内压强70000～80000pa(优选为75000pa)；第三次：设定真空干燥罐罐体内温度加热到温度为115～125℃(优选为120℃)，控制升温时间在85～95分钟(优选为90分钟),待绝缘纸筒温度达到88～92℃(优选为90℃)后，抽真空至罐内压强28000～32000pa(优选为30000pa)，再往罐内进气至罐内压强70000～80000pa(优选为75000pa)；然后持续加热直到绝缘纸筒温度达到98～102℃(优选为100℃)时第一阶段结束，进入第二阶段。此阶段，利用水蒸气进行对流传热，使绝缘纸筒的温度能均匀地较快地上升，在预热过程中不断进行加热蒸发和抽真空除水蒸气，以确保水蒸气在罐内处于饱和状态，排除了水蒸气在绝缘纸筒表面冷凝的可能性。这样往复循环，使罐内的温度分布均匀，又可不断将绝缘纸筒深层中的水份蒸发出来。第二阶段为逐级过渡阶段：预热结束，使绝缘纸筒保温在98～102℃(真空干燥罐罐体内温度大约为120℃)，继续加热20分钟后，抽真空至罐内压强55000～65000pa(优选为60000pa)，关闭主阀门，保温保持20分钟；再抽真空至罐内压强35000～45000pa(优选为40000pa)，关闭主阀门，保温保持20分钟；如此循环，逐渐抽至罐内压强10000pa。该阶段在抽真空时，将蒸发出来的水蒸气抽走，真空上升(罐内空间压强降低)，关闭阀门时，绝缘纸筒中水份又不断蒸发出来，此时这些水蒸气又参与对流传热，补充罐内空间水份汽化而损失的热量。此过程既抽走了水蒸气又兼顾热量的传递，使水份持续不断地从绝缘纸筒中蒸发出来。第三阶段为高真空阶段：设定真空干燥罐罐体内温度为125℃(绝缘纸筒不低于105℃)，对真空干燥罐持续抽真空，直至罐内压强200pa后再抽100～140分钟，绝缘纸筒彻底干燥。随着绝缘纸筒深层温度的不断提高，绝缘纸筒水分气化加快，内部压力增大，而外部真空度逐渐提高，罐内空间压强逐渐降低，绝缘纸筒板内部与外部空间压差逐渐增大，深层水分进一步扩散、溢出，此阶段对干燥罐连续抽气，将绝缘层中残余水份不断抽走，随时间的延长使绝缘纸筒中水分愈来愈少，抽至设定真空度及时长后，绝缘纸筒彻底干燥，工艺结束。罐内压强、绝缘纸筒温度曲线见附图4：变压法真空干燥的原理是在真空状态下利用被干燥绝缘纸筒蒸发的水蒸气作为传热介质，进行对流传热。一是罐内空间真空度越高(压强越低)，水的沸点越低，容易蒸发出来；二是空间压强低，绝缘纸板内外压差大，水分容易析出；这两点就是真空干燥的优势。因此为了使绝缘纸筒中的水分较快排出，一是提高真空度，二是提高温度。提高真空度目的主要是降低绝缘纸筒周围环境的压强，真空度愈高，水分的饱和蒸汽分压愈低，水分愈易蒸发，有利于水分变成水蒸气扩散迁移，最后从产品中排出；提高温度主要是提高水蒸气分压，在含水量相同的情况下，温度越高，扩散效果越好。扩散的结果，使水分排出产品外。可见，提高温度和提高真空度都是为了加快产品的干燥，提高干燥效率。但是提高温度又同时提高真空度又是相互对立的。因为热的传递方式有三种：传导、对流、辐射，对在干燥罐中的绝缘纸筒来讲，对流效果最好，其次是靠辐射，传导的效率最低。干燥罐内对流的介质是空气，而提高真空度就降低空气含量，因此会降低对流效果，使变压器器身升温速度减缓。而真空变压法干燥较好的解决这对矛盾，从而提高了干燥效果。绝缘纸筒在一定范围内的真空度下水蒸气分压降低，有利于水蒸气扩散、迁移，同时真空度是变化的，一段时间高一段时间低，真空度高时，首先将浅层绝缘纸筒的微毛细孔中的水分析出，此时，微毛细孔从充盈逐渐变瘪，即微毛细孔变得不通畅，深部的水分不易排出，而再随着真空度的降低(压强)，是一个往罐内进气的过程，掺进去的气体使罐内空气增多，提高了对流效果，使得绝缘纸筒升温速度加快，同时产品的微毛细孔再逐渐变得充盈、通畅，再提高真空度时，内层的水分又易排出。反复进行，水分能较快排出。真空变压法干燥较好的兼顾利用了快速提高温度和降低罐内空间压强这两个有利于干燥的条件。所以这种处理比一直抽真空、且不进行变压的处理效果要好得多。优选的，所述的步骤7中处理方式与车间湿度关系密切：车间湿度>50％时,产品取出3小时内必须粘合，车间湿度＜50％时，产品取出5小时内必须粘合，否则产品应在罐内存放，以减小绝缘纸筒吸湿水分增大导致影响后道工序尺寸控制。优选的，所述的步骤8中模具弧度尺寸与绝缘纸筒直径相适配，这样可以保证粘接部位的弧度准确。可参照模具弧度尺寸不超过绝缘纸筒直径±100mm进行配置。优选的，所述的步骤8中粘接操作要领为:将绝缘筒放置在支凳上，对绝缘筒进行搭接，用g型夹子将搭接口夹住。用周长尺测量绝缘筒外径，松开夹子调整搭接尺寸合适后用g型夹子固定好，用绝缘笔划线作好搭接口标记。用胶带(美纹纸胶带)将搭接口处两边沿高度方向进行标记粘合(作用:定位粘结位置和防止胶刷到绝缘纸筒非粘接面上)，用毛刷蘸胶(胶用量0.4kg/m2)均匀地刷在搭接口位置,两坡口处均需刷胶,用g型夹和挡板固定好绝缘纸板的搭接位置。把绝缘筒放在粘合机上，松开g型夹子，进行加压，完全压紧坡口粘合搭接处。优选的，所述的步骤8中，绝缘纸筒粘接时间遵循以下原则：冷压粘合时间2～4小时。热压粘合工艺参数如下(见表2)：表2不同绝缘纸板厚度的热压粘合工艺参数由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明的行业标准jb/t8318-2007中规定的绝缘纸筒外径公差为0至+4.0mm，现有技术制作的绝缘纸筒往往会超过此公差，而本发明制作的绝缘纸筒，外径公差可控制到0至+2.0mm；标准中未规定轴向直径互差，用户一般要求不超过3mm，本发明制备的成品控制在2mm以内。本发明通过预留绝缘纸板收缩量控制下料尺寸、绝缘纸板湿润保湿、使用改良的模具、采用变压法真空干燥、浸油防吸潮等关键步骤，提高绝缘纸筒圆度精度，减小轴向直径差、减小实际直径与设计直径差，提高了绝缘纸筒的整体质量，保证绝缘纸筒装到变压器器身并随之干燥后的装配尺寸精度不变。特别是本发明的变压法真空干燥工艺，克服了现有技术中热风循环干燥工艺的热风循环因在有氧条件下进行，易对绝缘纸筒造成损害并引起老化、干燥时间长、干燥不彻底的缺陷；以及非变压法真空干燥，传热是靠热辐射，没有对流传热，传热效率很低的缺陷，并且由于在高真空状态下，热能辐射容易造成表面层干燥过快，毛细管萎缩，影响深层绝缘纸筒中水份蒸发，从而使干燥时间增长，也会破坏绝缘纸板组织；而本发明的变压法真空干燥，通过温度和真空度的变化，使水分蒸发加快，提高了干燥效率和干燥效果。总之，本发明能有效的降低制造成本，提高绝缘纸筒的整体质量，能够保证绝缘纸筒装到变压器器身并随之干燥后的装配尺寸精度不变。附图说明图1是本发明步骤4中滚圆过程的结构示意图；图2是本发明步骤5中模具的结构示意图；图3是本发明步骤8中粘合工艺结构示意图；图4是本发明真空干燥工艺罐内压强、绝缘纸筒温度曲线图；其中，1-绝缘纸板；2-上压辊；3-模具；4-通孔；5-绝缘纸筒；6-坡口。具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进一步描述：实施例一:如图1至图4所示，一种绝缘纸筒制备方法，包括以下步骤(以制备厚度4mm、外径1200mm、高度1600mm的绝缘纸筒为例)：1、根据绝缘纸筒5的直径1200mm(中径1196mm)和高度1600mm确定绝缘纸板1下料尺寸长度(绝缘纸筒5周长)l、和宽度(绝缘纸筒5高度)h1，长度下料尺寸l＝πd1(1+k)+30t＝3.1416×1196×(1+0.006)+30×4＝3899.898mm(绝缘纸板1按纵向下料，收缩系数k按6‰计算)。宽度下料尺寸计算公式为：h1＝h+30mm＝1600+30＝1630mm。用裁板锯裁剪。2、将裁剪好的纸板放在坡口铣削机上，调整盘铣刀角度和位置，调整至满足两个条件：铣削宽度为30×绝缘纸板1厚度t＝30*4＝120mm、绝缘纸板1边缘保留厚度0.5±0.2mm(0.2mm为允许加工误差)。在绝缘纸板1两端都铣削坡口6。3、将加工完坡口6的绝缘纸板1平放在加湿装置的平台上，按0.4kg/m2用量准备纯水，用喷壶均匀地喷洒于绝缘纸板1两表面，然后用塑料布包裹好，保湿16小时。4、将保湿完成的绝缘纸板1放入滚圆机进行滚圆，逐渐下降上压辊2来回辊压绝缘纸板1，至绝缘纸板1合拢为圆型。然后在绝缘纸板1两搭接部位(120mm坡口6部位)来回滚圆，使搭接位置圆整。5、选用直径1250mm、高度2000mm的铝模具3，模具3上开设有若干通孔4；将滚圆后的绝缘筒围在模具3上，用三条收紧带沿高度方向分上、中、下三个位置均匀地收紧。6、将绑上绝缘筒的模具3放入真空干燥罐内，采用变压法真空干燥工艺进行真空干燥，干燥结束后绝缘纸筒5的水分小于1％。变压法真空干燥分三个阶段:第一阶段为预热变压阶段：第一次设定空干燥罐内加热温度为90℃，抽真空至罐内压强75000pa，升温时间60分钟左右,控制升温时间至绝缘纸筒5温度达到60℃，抽真空至罐内压强30000pa；然后往罐内进气至罐内压强75000pa；第二次加热温度设定空干燥罐内加热温度为105℃，升温时间90分钟左右,控制升温时间至绝缘纸筒5温度达到70℃后，抽真空至罐内压强30000pa，再往罐内进气至罐内压强75000pa；第三次加热温度设定空干燥罐内加热温度为120℃，升温时间90分钟,待绝缘纸筒5温度达到90℃后，抽真空至罐内压强30000pa，往罐内进气至罐内压强75000pa，继续加热20分钟左右，到绝缘纸筒5温度达到设定的本阶段最终温度100℃时，进入第二阶段逐级过渡阶段：抽真空至罐内压强60000pa，关闭主阀门，保温保持20分钟，再抽真空至罐内压强40000pa，关主阀，保温保持20分钟，如此反复，直到抽真空抽至罐内压强10000pa时为止；然后进入第三阶段高真空阶段：设定加热温度空干燥罐内加热温度为125℃(实际绝缘纸筒5的温度大于105℃)，加热并保持温度125℃的同时对干燥罐连续抽真空，将绝缘层中残余水份不断抽走，抽至设定的罐内压强200pa后，至少再抽120分钟，绝缘纸筒5彻底干燥。7、干燥结束后，根据环境湿度，确定产品出罐与否及是否进行下道粘合工序。此工序的处理与车间湿度关系密切：车间湿度>50％时,产品取出3小时内必须粘合，车间湿度＜50％时，产品取出5小时内必须粘合，否则产品应在罐内存放，以减小绝缘纸筒5吸湿水分增大导致影响后道工序尺寸控制。8、将绝缘筒放置在支凳上，对绝缘筒进行搭接，用g型夹子将搭接口夹住。用周长尺测量绝缘筒外径，松开夹子调整搭接尺寸合适后用g型夹子固定好，用绝缘笔划线作好搭接口标记。用美纹纸胶带将搭接口处两边沿高度方向进行标记粘合(作用:定位粘结位置和防止胶刷到绝缘纸筒5非粘接面上)，用毛刷蘸胶(胶用量0.4kg/m2)均匀地刷在搭接口位置,两坡口6处均需刷胶,用g型夹和挡板固定好绝缘纸板1的搭接位置。根据绝缘纸筒5直径1200mm，选用弧度1200mm的模具3，安装到粘接机上，将刷好胶的绝缘纸筒5搭接处放入模具3中，松开g型夹，根据提前固定好的挡板，对接好粘接位置，完全压紧坡口6搭接处，粘合50分钟。9、绝缘纸筒5粘合好后，取下，对照图纸，修整高度至要求尺寸1600mm，将坡口6搭接处修整平滑。10、将修整好的绝缘纸筒5表面擦拭干净，浸入盛有25#变压器油的浸油罐中，待30min以上，取出、沥干。11、用塑料膜双层包装好，入库、待发货。实施例二:如图1至图4所示，以制备厚度5mm、外径850mm、高度1000mm的绝缘纸筒为例：1、根据绝缘纸筒5的直径850mm(中径845mm)和高度1000mm确定绝缘纸板1下料尺寸长度(绝缘纸筒5周长)l、和宽度(绝缘纸筒5高度)h1，长度下料尺寸l＝πd1(1+k)+30t＝3.1416×845×(1+0.01)+30×5＝2831.19mm(绝缘纸板1按横向，收缩系数k按10‰计算)。宽度下料尺寸计算公式为：h1＝h+30mm＝1000+30＝1030mm。用裁板锯裁剪。2、将裁剪好的纸板放在坡口铣削机上，调整盘铣刀角度和位置，调整至满足两个条件：铣削宽度为30×绝缘纸板1厚度t＝30×5＝150mm、绝缘纸板1边缘保留厚度0.5±0.2mm(0.2mm为允许加工误差)。在绝缘纸板1两端都铣削坡口6。3、将加工完坡口6的绝缘纸板1平放在加湿装置的平台上，按0.53kg/m2用量准备纯水，用喷壶均匀地喷洒于绝缘纸板1两表面，然后用塑料布包裹好，保湿24小时。4、将保湿完成的绝缘纸板1放入滚圆机进行滚圆，逐渐下降上压辊2来回辊压绝缘纸板1，至绝缘纸板1合拢为圆型。然后在绝缘纸板1两搭接部位(150mm坡口6部位)来回滚圆，使搭接位置圆整。5、选用直径850mm、高度2000mm的铝模具3，将滚圆后的绝缘筒围在模具3上，用三条收紧带沿高度方向分上、中、下三个位置均匀地收紧。6、将绑上绝缘筒的模具3放入真空干燥罐内，采用变压法真空干燥工艺进行真空干燥，干燥结束后绝缘纸筒5的水分小于1％。7、干燥结束后，出罐，将绝缘筒放置在支凳上，对绝缘筒调整尺寸进行搭接，用毛刷蘸胶(胶用量0.4kg/m2)均匀地刷在搭接口位置。根据绝缘纸筒5直径850mm，选用弧度800mm的模具3，纸筒在粘接机模具3中压紧粘合60分钟。8、绝缘纸筒5粘合好后，取下，对照图纸，修整高度至要求尺寸1000mm，将坡口6搭接处修整平滑。9、将修整好的绝缘纸筒5表面擦拭干净，浸入盛有25#变压器油的浸油罐中，待30min以上，取出、沥干。实施例三:实施例一和二的产品的制备过程及质量检测数据同现有的工艺得到的产品相关数据比较如下，见表3。由表中数据不难看出，本制备工艺方法从效率到质量均优于现有制备工艺。表3各工艺数据及质量情况对比应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。当前第1页1 2 3 

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