額定電壓450/750V及以下橡皮絕緣電纜電梯電纜結構檢測

一、檢測原理

電梯電纜的結構檢測基于材料科學、電學、力學及幾何測量學原理，旨在驗證其結構完整性、材料合規(guī)性及長期運行可靠性。

1. 電學原理：絕緣電阻和電壓試驗基于歐姆定律和電介質擊穿理論。絕緣電阻反映絕緣材料阻止漏電流的能力，高電壓試驗則檢驗絕緣和護套在規(guī)定過電壓下的耐受力，確保其介電強度足以承受工作電壓及瞬時過壓。

2. 力學原理：拉伸試驗、撕裂試驗、曲撓試驗等依據(jù)材料力學行為。通過應力-應變曲線分析，評估橡皮材料的抗張強度、斷裂伸長率，判斷其柔韌性、抗疲勞性及在動態(tài)彎曲使用條件下的耐久性。

3. 幾何測量原理：結構尺寸（如導體直徑、絕緣厚度、護套厚度）的檢測基于精密測量學，使用光學或機械式測量儀器，確保電纜幾何參數(shù)符合標準，直接影響電纜的電氣性能、機械性能及與連接部件的兼容性。

4. 熱學與老化原理：熱老化試驗模擬長期熱效應，依據(jù)阿倫尼烏斯方程，通過加速老化評估材料在長期工作溫度下的性能保持率。耐油、耐臭氧試驗則模擬特定化學環(huán)境，檢驗材料的化學穩(wěn)定性。

二、檢測項目

電梯電纜結構檢測項目需系統(tǒng)化分類，涵蓋從宏觀到微觀，從材料到成品的全方位驗證。

1. 結構尺寸檢查：

   • 導體結構：導體直徑、單絲根數(shù)、絞合節(jié)距、絞合方向。

   • 絕緣厚度：各芯線絕緣層薄點厚度、平均厚度。

   • 護套厚度：護套層薄點厚度、平均厚度。

   • 成纜外徑：電纜完成成纜和護套后的平均外徑、橢圓度。

   • 屏蔽結構：如有屏蔽，檢查覆蓋率、編織密度或金屬帶厚度。

2. 材料性能試驗：

   • 導體電阻測量：測量單位長度直流電阻，驗證導體材料與截面積。

   • 橡皮機械性能：絕緣與護套橡皮的原始及老化后（空氣烘箱、空氣彈等）的抗張強度、斷裂伸長率。

   • 橡皮熱延伸試驗：評估交聯(lián)橡皮在熱負荷下的永久變形和彈性變形。

   • 耐環(huán)境性能：耐油性、耐臭氧性、耐酸堿試驗，評估材料在特定使用環(huán)境下的穩(wěn)定性。

   • 不延燃試驗：檢驗電纜的阻燃性能。

3. 電氣性能試驗：

   • 絕緣電阻測量：在直流電壓下測量導體與導體、導體與屏蔽/地之間的絕緣電阻。

   • 電壓試驗：工頻交流或直流高壓試驗，檢驗絕緣和護套的短時電氣強度。

   • 成品電纜曲撓試驗后的電壓試驗：在動態(tài)曲撓試驗后，立即進行電壓試驗，考核電纜在機械應力后的絕緣完整性。

4. 機械性能與耐久性試驗：

   • 曲撓試驗：模擬電梯運行中的反復彎曲，考核電纜的抗疲勞性能。通常包括負重下的往復彎曲，直至達到規(guī)定次數(shù)或發(fā)生失效。

   • 扭轉試驗：模擬電梯隨行運動中的扭轉應力。

   • 靜態(tài)拉伸試驗：檢驗電纜承受短期拉力的能力。

   • 護套撕裂試驗：檢驗護套抗撕裂擴展的能力。

   • 表面磨損試驗：模擬電纜與導軌等部件的摩擦。

三、檢測范圍

額定電壓450/750V及以下橡皮絕緣電梯電纜廣泛應用于各類垂直運輸設備，檢測需覆蓋以下領域：

1. 乘客電梯與載貨電梯：核心應用領域，要求電纜具備優(yōu)異的曲撓性、耐磨性、阻燃性及穩(wěn)定的電氣性能。

2. 自動扶梯與自動人行道：關注電纜在持續(xù)運行下的機械耐久性、阻燃等級及抗環(huán)境影響能力。

3. 液壓電梯：雖運行速度相對較低，但仍需保證電纜的柔韌性和耐油性能。

4. 特殊電梯：如防爆電梯（需符合防爆電纜標準）、船用電梯（耐鹽霧、高阻燃）、潔凈室電梯（低析出、抗化學腐蝕）等，檢測范圍需延伸至相應特殊工況要求。

四、檢測標準

國內外標準對電梯電纜的結構和性能提出了具體要求，主要標準對比如下：

1. 標準：

   • EN 50214:2006《電梯用扁形聚氯乙烯護套軟電纜》及相關標準是歐洲廣泛采用的標準，對結構尺寸、機械物理性能、電氣性能及曲撓試驗有詳細規(guī)定。

   • IEC 60245系列（橡皮絕緣電纜）是基礎標準，電梯電纜常參考其相關型號（如YZ, YZWB）并增加特殊要求。

2. 中國標準：

   • GB/T 5013.5《額定電壓450/750V及以下橡皮絕緣電纜 第5部分：電梯電纜》是中國核心標準，技術內容與IEC 60245-5等效。它詳細規(guī)定了導體、絕緣、護套、加強芯（若有）的材料與結構，以及曲撓、扭轉、拉伸等一系列試驗方法和要求。

   • JB/T 8734.6等機械行業(yè)標準也涉及相關產(chǎn)品。

3. 對比分析：

   • 一致性：GB/T 5013.5與IEC 60245-5在核心技術參數(shù)（如導體電阻、絕緣厚度、機械性能指標、曲撓試驗要求）上基本保持一致，利于貿易。

   • 差異性：部分細節(jié)可能存在差異，如某些試驗參數(shù)的嚴酷等級、引用材料標準的差異，或中國標準為適應本土市場和應用環(huán)境增加的特定檢驗項目或注釋。檢測時需明確產(chǎn)品目標市場，遵循對應的標準版本。

五、檢測方法

1. 結構尺寸測量：

   • 方法：從樣品上切取試樣，用投影儀或讀數(shù)顯微鏡測量導體直徑、絕緣和護套厚度。厚度測量應在圓周上均布至少6點。

   • 要點：試樣制備需平整，無變形。測量點應避開明顯缺陷。護套厚度測量需去除所有填充和包帶。

2. 導體電阻測量：

   • 方法：使用雙臂電橋或低阻歐姆表，在標準溫度（如20℃）下測量整根樣品長度的電阻，并換算至單位長度值。

   • 要點：樣品需在恒溫環(huán)境中放置足夠時間。測量電流應不致引起導體溫升。連接點接觸電阻需降至低。

3. 機械性能試驗：

   • 方法：從絕緣和護套上制備啞鈴片或管狀試片，在拉力試驗機上進行拉伸，記錄拉斷時的力和伸長。

   • 要點：試驗速度、夾頭距離需按標準規(guī)定。老化試驗需嚴格控制溫度和時間。

4. 曲撓試驗：

   • 方法：將電纜樣品安裝于曲撓試驗機，一端懸掛規(guī)定重物，在固定滑輪上以規(guī)定行程和頻率進行往復彎曲。

   • 要點：重物、行程、速度、彎曲半徑需精確設定。試驗過程中需監(jiān)測導體是否斷路。試驗后立即進行電壓試驗。

5. 電壓試驗：

   • 方法：在導體與導體、導體與水（或金屬屏蔽/鎧裝）之間施加規(guī)定值、規(guī)定時間的工頻交流或直流電壓。

   • 要點：電壓應從較低值開始平穩(wěn)升高至試驗值。試驗環(huán)境安全隔離。試驗期間無擊穿、無閃絡為合格。

六、檢測儀器

1. 尺寸測量設備：讀數(shù)顯微鏡、光學投影儀、數(shù)字式測厚儀（千分尺）。技術特點：高分辨率、自動校零、數(shù)據(jù)存儲。

2. 電氣性能測試設備：高壓試驗臺（交流/直流）、絕緣電阻測試儀（兆歐表）、導體電阻測試儀（雙臂電橋）。技術特點：輸出電壓穩(wěn)定、精度高、具備安全聯(lián)鎖保護。

3. 力學性能測試設備：電子萬能材料試驗機。技術特點：寬量程力傳感器、高精度位移控制、可編程測試流程。

4. 環(huán)境與耐久性測試設備：曲撓試驗機、熱老化箱、臭氧老化箱、低溫沖擊試驗儀。技術特點：曲撓試驗機需精確控制行程與計數(shù)；老化箱需溫度均勻、控溫精確。

5. 其他專用設備：燃燒試驗裝置、耐磨試驗機、撕裂試驗設備。

七、結果分析

1. 數(shù)據(jù)分析方法：

   • 符合性判定：將各項檢測結果（如厚度小值、導體電阻大值、抗張強度小值等）與標準規(guī)定的限值直接比對，判定單項是否合格。

   • 趨勢分析：對老化前后的性能數(shù)據(jù)（如抗張強度變化率、斷裂伸長率變化率）進行計算，評估材料耐老化能力。

   • 統(tǒng)計分析：對批量產(chǎn)品，可計算關鍵參數(shù)（如外徑、厚度）的平均值、標準差，進行過程能力分析。

2. 評判標準：

   • 單項否決：關鍵安全項目（如電壓試驗、絕緣電阻、曲撓試驗后電壓試驗）不合格，即判定產(chǎn)品不合格。

   • 綜合判定：所有檢測項目均符合標準要求，方可判定該批次電纜結構檢測合格。若非關鍵項目出現(xiàn)偏離，需根據(jù)偏離程度和標準允許的偏差范圍進行綜合評估。

   • 不確定度考量：在臨界值時，需考慮測量儀器和方法的測量不確定度。

   • 異常結果分析：對于不合格項，需分析根本原因，如材料配方問題、生產(chǎn)工藝波動（擠出溫度、交聯(lián)度、絞合節(jié)距不當）或測量誤差，為質量改進提供依據(jù)。