История электротехники - Коллектив авторов

В судостроении, несмотря на появление в последние годы широкой гаммы кабелей с пластмассовой изоляцией и оболочкой, кабели с применением резины во многих случаях остаются неизменными, и их выпуск успешно освоен на таких крупнейших заводах, как «Азовкабель», «Амуркабель», «Рыбинсккабель». Применение для изоляции судовых кабелей кремнийорганической резины, не распространяющей горение, позволило резко снизить вероятность возникновения пожаров на судах. Особо следует отметить исключительную надежность судовых кабелей с такой изоляцией: даже в случае возникновения пожара кабели позволяют энергетической системе на судне функционировать в течение 6 ч, что дает возможность ликвидировать очаг загорания и доставить судно в ближайший порт [10.42].

Существенным моментом в развитии производства кабелей и проводов с применением резин стала принципиально новая технология их производства, объединяющая в одном агрегате целый ряд технологических операций: наложение резиновой смеси на токопроводящие жилы, вулканизация резиновой смеси, непрерывное испытание резиновой изоляции или оболочек. Первый агрегат непрерывной вулканизации был пущен в эксплуатацию в 1950 г. на заводе «Севкабель», затем такие агрегаты были установлены на заводе «Электропровод». В настоящее время на кабельных заводах бывшего СССР эксплуатируется более 200 агрегатов (кабельных линий) непрерывной вулканизации.

Важную роль сыграли кабели с применением резин в освоении нефтегазового комплекса (страны. Эти кабели являются неотъемлемой частью систем, используемых для поиска нефти и газа и геофизической разведки, бурения скважин, добычи нефти и газа. С 1948 г. эти работы были сосредоточены в Ташкентском отделении НИИКП (сейчас НПО «Электросигнал») и на заводе «Ташкенткабель». В 80-е годы центр исследовательских работ переместился во ВНИИКП [10.43]. Вплоть до 1983–1984 гг. на отдельных скважинах продолжалась эксплуатация кабелей с резиновой изоляцией и оболочкой, применяемых для питания погружных нефтенасосов. Однако по мере расширения районов нефтедобычи, в том числе с повышенным содержанием газа и высокоагрессивных элементов в нефти, начали проявляться и существенные недостатки таких кабелей: повышенная скорость старения изоляции и разрывы оболочек при десорбции поглощенного газа. Поэтому начали выпускать кабели с изоляцией из полиэтилена высокой плотности («Подольсккабель», «Ереванкабель», «Ташкент-кабель»). Были созданы новые производства этих кабелей на заводах «Кавказкабель» (г. Прохладный) и в АО «Сибкабель», а также на ряде специализированных предприятий у конечных потребителей кабелей для питания погружных нефтенасосов.

Развитие отечественного электромашино-, электроаппарато- и приборостроения неразрывно связано с прогрессом в производстве обмоточных проводов, наиболее прогрессивной группой которых являются эмалированные провода. Начало этого производства в 1925–1931 гг. было связано с заводами «Севкабель», «Москабель», «Укркабель». В то время для эмалирования проволоки применялись лаки на асфальтово-масляной основе. Такая изоляция имела ряд недостатков, и интенсивная работа по созданию высокопрочных синтетических эмаль-лаков привела в послевоенные годы к созданию широкой гаммы эмалированных проводов с температурным индексом от 105 до 220 °С. Эта работа проводилась во ВНИИКП под руководством В.А. Привезенцева. Активное участие в этой работе принимали ВЭИ и ведущие кабельные заводы России — «Микропровод» (г. Подольск), «Москабель», «Сибкабель», «Камкабель»; Молдавии — «Молдавкабель» и Литвы — «Литкабель».

Этапы создания важнейших новых синтетических эмаль-лаков: 1946–1948 гг. — поливинилацеталевые; 1955–1956 гг. — полиуретановые; 1952–1962 гг. — полиэфирные; 1966–1967 гг. — полиимидные; 1969–1970 гг. — полиэфиримидные; 1975–1976 гг. — полиэфирциану ратимидные; 1980–1982 гг. — полиамиимидные. Параллельно разрабатывались новые типа эмалированных проводов с изоляцией на основе этих лаков, в том числе с двойной, позволяющей сочетать преимущества различных типов эмалевых покрытий. Среди наиболее прогрессивных типов эмалированных проводов, разработанных ВНИИКП, следует выделить провода с фреоностойкой изоляцией, предназначенные для механизированной намотки статоров компрессоров холодильных агрегатов в среде фреонов и холодильных масел, а также нагревостойкие провода для механизированной намотки электродвигателей единой серии.

Для применения в приборостроении и радиотехнической промышленности были созданы провода с полиуретановой изоляцией, облуживаемые оловом и его сплавами без предварительной зачистки эмалевого покрытия. Базовым заводом для производства таких проводов стал завод «Микропровод» в г. Подольске.

Важное значение для развития отечественной телевизионной промышленности и радиотехники имело создание эмалированных проводов с дополнительным термопластичным слоем. Эти провода нашли широкое применение для изготовления каркасных и бескаркасных катушек телевизоров, радиоприемников и измерительных приборов. При нагревании дополнительное термопластичное покрытие расплавляется и склеивает витки намотанных катушек без применения пропитывающих лаков, зачастую повреждающих эмалевую изоляцию.

Нельзя не отметить огромную работу, выполненную ВНИИКП под руководством Е.Я. Шварцбурда по созданию в послевоенные годы серии оборудования для производства эмалированных проводов. Сотни эмаль-агрегатов были смонтированы и пущены в эксплуатацию на многих кабельных заводах России и других республик бывшего СССР, а затем устаревшее оборудование планомерно заменялось более современным и высокопроизводительным. В конце 60-х — начале 70-х годов наступил новый этап технологического развития, когда во всем мире внимание было акцентировано на решении экологических проблем. Поэтому оборудование для производства эмалированных проводов было оснащено устройствами для каталитического дожигания газов, отходящих от печей эмаль-агрегатов. В результате дожигания газы, выделяющиеся в печах, превращались в углекислый газ и воду.

Следует остановиться на обмоточных проводах с пленочной изоляцией, применяемых для обмоток электродвигателей погружных насосов, которые пришли на смену обычным штанговым насосам, ранее применявшимся для добычи воды из артезианских скважин, нефти, перекачки нефтепродуктов и других жидких материалов. Такие провода в процессе эксплуатации соприкасаются с перекачиваемой жидкостью, а условия работы электродвигателя в скважине небольшого диаметра требуют изготовления обмотки методом многократной протяжки провода, что приводит к необходимости обеспечения исключительно высокой механической прочности изоляции. Кроме того, в связи с освоением месторождений в Западной Сибири, Казахстане и на севере европейской части России, ростом глубины залегания нефти и температуры окружающей среды непрерывно возникали требования по повышению рабочих температур обмотки электродвигателей.

Поэтому ВНИИКП были разработаны обмоточные провода с изоляцией из пленок фторопласта-4, а затем из полиимиднофторопластовых пленок, обладающих высокой нагревостойкостью (до 200 °С), высокой механической прочностью и стойкостью к действию агрессивных жидкостей.

Среди оригинальных технологических процессов, знаменующих собой переворот в производстве кабельной продукции, нельзя не назвать радиационное модифицирование изоляции путем введения в материалы ряда добавок и последующего облучения на ускорителях электронов [10.44]. Эти работы планомерно ведутся с 1957 г. в тесном содружестве ВНИИКП, Научно-исследовательского физико-химического института им. Л.Я. Карпова и Института ядерной физики им. Г.И. Будкера Сибирского отделения РАН. Электронно-лучевая технология производства кабельной продукции базируется на научных и инженерных решениях четырех ключевых проблем.

Прежде всего на основе принципов термостабилизации радиационно-сшитых полимеров были разработаны рецептуры электроизоляционных, электропроводящих и шланговых композиций, обладающих длительной работоспособностью при температурах выше 105 °С и повышенной радиационной стойкостью. Затем были созданы ускорители электронов — источники излучения, предназначенные для промышленной эксплуатации. Третьим этапом явилось создание специального технологического оборудования, транспортирующего обрабатываемое кабельное изделие через выведенный в атмосферу пучок электронов и формирующего зону облучения. И, наконец, была разработана совместно с Дзержинским филиалом ВНИИОГАЗ система очистки вентиляционных выбросов из помещений, где расположены ускорители электронов, исключающая попадание образующихся озона, оксидов азота и других токсичных продуктов в окружающую среду.

На основе новой технологии были разработаны и внедрены в производство различные типы авиационных и монтажных проводов, судовых кабелей, кабелей для атомных электростанций с облученной изоляцией. В настоящее время на шести заводах («Экспокабель», «Подольсккабель», «Уфимкабель» — Россия; «Азовкабель» — Украина; «Беларуськабель» — Белоруссия; «Молдавизолит» — Молдавия) успешно эксплуатируются 16 радиационно-технологических линий на базе ускорителей электронов.