[发明专利]一种生产过程中的电缆线芯电阻检测方法

说明书

本发明提出一种生产过程中的电缆线芯电阻检测方法，属于电缆线芯电阻检测技术领域。通过获取的环境温度、绞线机速度、加工温度和线芯对环境辐射系数，在COMSOL中设定边界条件构建绞合线芯的温度场模型，并利用求解器进行计算，根据计算结果对绞合线芯温度场进行分析，拟合出线芯整体温度，根据GB/T 3048.4‑2007给出的导体电阻与温度换算公式，结合拟合的整体温度与实验测得此温度场下的电阻，换算成国标下20℃时的等效电阻，与国家标准比较以验证模型可行性。本发明通过温度场分析降低了由温度分布不均匀引起的计算误差，在将离线检测转移到生产过程中时，不仅能大幅提高检测效率，而且可以使得其精度仍在误差允许范围内(0.4％)。

技术领域

本发明涉及电缆线芯电阻检测技术领域，具体涉及一种生产过程中的电缆线芯电阻检测方法。

背景技术

随着电缆制造企业对电缆生产效率的需求增加，现有的离线形式下的电力电缆线芯电阻检测，越来越难以满足企业对电缆高效生产需求。以往离线形式下的线芯电阻检测往往需要十几个小时的检测周期，不仅检测效率低下而且对实验条件要求极为苛刻，而将检测工序转移到生产过程中可有效解决这一问题。但要将电力电缆电阻检测从离线形式转换到在线形式，则无法保持线芯温度场的稳定，所测电缆线芯温度分布不均匀且易受外界环境影响，检测精度受温度影响较大，因此克服温度对检测结果的影响是重中之重。

因生产中绞合线芯的结构特性与温度分布因素，无法直接进行温度测量，在电缆径向上的温度分布无法得知。因此通过计算推导间接测算出电缆整体温度成为目前的可行选择。当前电缆线芯温度的研究主要有两种方法：解析计算法和数值分析法。解析计算法通过对电缆结构和传热过程的详细分析，建立多层热路模型，然而由于环境参数的不确定性，计算结果通常会出现较大偏差。常用的数值计算方法为有限元法，与解析法相比，数值分析法具有许多优点，如与多物理场耦合分析的适应性更强，模拟数据更准确，计算结果更加接近实际情况。

本发明采用COMSOL有限元仿真软件对BV50 19(1+6+12)股绞合线芯进行温度场分析，进而测算出生产过程中电缆线芯的电阻。通过温度场分析降低了由温度分布不均匀引起的计算误差，在将离线检测转移到生产过程中时，不仅能大幅提高检测效率，而且可以使得其精度仍在误差允许范围内(0.4％)。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对目前电缆线芯电阻检测效率低下问题，提出一种生产过程中的电缆线芯电阻检测方法，通过有限元温度场分析降低了由温度分布不均匀引起的计算误差，让线芯电阻在生产过程中进行检测成为可能。

本发明的技术解决方案是：一种生产过程中的电缆线芯电阻检测方法，步骤如下：

(1)在COMSOL Multiphysics中构建绞合线芯的几何结构；

(2)对构建的绞合线芯几何模型进行有限元网格划分和材料属性添加；

(3)添加物理场设置及边界条件的加载，模拟绞合线芯从绞线机出来时的温度场变化，并进行瞬态求解器配置；

(4)根据计算结果对绞合线芯温度场进行分析，拟合出线芯整体温度；

(5)实验测得此温度场下的实际电阻；

(6)根据GB/T 3048.4-2007给出的导体电阻与温度换算公式，换算成国标下20℃时的等效电阻，与国家标准比较以验证模型可行性。

进一步地，所述(1)的几何结构包括截面积、绞线绞距、单芯半径和气隙间距。

进一步地，所述(2)中，对于线芯部分采用四边形网格进行划分(最大单元尺寸为2mm，最小单元尺寸为0.3mm，最大单元增长率为1.5)，对于几何尺寸较小的气隙部分采用三角形网格划分(最大尺寸为1.5mm；最小尺寸为0.2mm；最大单元增长为1.2)，轴向上使用扫掠网格划分。材料属性包括：导热系数、材料密度、恒压热容、辐射系数、动力粘度和比热率。

进一步地，所述(3)中物理场设置包括：层流场，流固耦合传热场。