摘要：为实现增效节能的目的，在电子加速器和扫描装置不变的情况下，采用“双进双出”辐照加工技术，对现有电子辐照设备“单进单出”的束下排线方式和收放线系统进行升级改造。改造措施主要包括采用2套收放线装置、2套独立的张力储线装置、2套过线导轮系统以及与之配套的电气控制系统，并将束下装置由单线缠绕排线方式改造成双线缠绕排线方式。在此基础上，重新调整电子辐射剂量、束流强度、束下电线缠绕道次和生产牵引速度等参数，检测和验证经辐照后的无卤电线绝缘热延伸、抗张强度和断裂伸长率等机械物理指标，最终确定了最优的“双进双出”辐照交联工艺。通过数据分析，相比“单进单出”辐照技术而言，“双进双出”辐照技术在生产效率和降低能耗等方面具有显著的优势，生产效率提高了63%,能耗减少了27%~40%。这一技术的应用符合绿色环保理念，为能源节约和环境保护做出贡献。

　　关键词：辐照交联；束下装置；双进双出；辐射剂量，束流强度；节能增效

　　0引言

　　随着我国经济的迅速发展和人们的环保意识逐渐增强，电线电缆作为基础设施建设和日常生活的重要组成部分，环保型无卤低烟电线电缆因其独特的在燃烧时产生的烟尘较少[1],且不含有害物质，对人体和环境的危害较小特性，其在家装电线市场需求日益旺盛。

　　环保型无卤低烟交联聚烯烃绝缘电线电缆通过辐射技术交联材料，引发其内部化学结构的变化，有效改善绝缘材料的性能[2-3],提高了电缆耐热性和耐老化性能，从而延长电线电缆的使用寿命。在电线电缆行业中，普遍采用“单进单出”电子辐照交联技术生产工艺，但由于设备配置的限制，其生产效率往往不尽如人意，无法满足日益增长的市场需求，同时电子辐照设备投资成本高昂，环评周期较长，仅通过新增辐照设备增加产能显然并非最好选择。

　　因此，提出了在原有“单进单出”辐照技术设备的基础上进行改造优化，通过新增一台收放线装置、张力储线架、过线导轮等设备配置，优化电气控制系统的同步控制，同时重新调整辐照交联工艺，实现了双进双出电子辐照工艺的技术改造。通过改造，提升辐照交联的生产效率，降低了能耗，有效节约企业生产制造成本，实现了现有辐照生产线的挖潜增效，推动电线电缆行业的辐照交联技术的进一步发展。

       1双进双出辐照技术的特点

　　双进双出辐照技术是一种高效、节能的技术[4],广泛应用于核工业、材料科学和生物医学等领域。双进双出辐照技术的核心在于其独特的一体化辐照源布置[5]方式。这种布置方式拥有0.6~1.6 m电子束扫描宽度的辐照源，使得电线电缆等多圈进入照射宽度时，辐照源能同时对其进行辐照。这一创新设计显著提高了辐照效率，有效缩短了辐照时间，同时降低了辐照成本。在辐照过程中，双进双出一体化辐照源技术能够实现高效利用能源，降低能耗。与传统辐照技术相比，该技术在提高辐照效果的同时，减少了能源浪费，有助于企业实现可持续发展的绿色制造目标。

　　除了独特的源布置，双进双出辐照技术还通过精确控制辐照剂量来优化效果。通过调控辐照源的功率和时间等参数，实现辐照剂量的精确控制。实时监测系统确保剂量分布的均匀性，满足不同应用场景的需求。

　　在安全性方面，在追求高效与节能的同时，安全性是不可或缺的重要因素。双进双出辐照技术严格遵循国际原子能机构的规定，并采取了多重安全措施。在辐照过程中，采用封闭式辐照设备，可以有效避免辐射对操作人员的影响。确保在辐照过程中不会发生放射性物质泄漏等安全问题。

　　综上所述，双进双出辐照技术具有高效、节能和安全等优点，应加大研发和推广力度，提高行业水平，满足市场对高质量无卤低烟电线电缆的需求。

　　2辐照技术改造优化

       2.1设备改造

　　本文以2.5 MeV电子辐照装置[6-7]进行改造，在改造前，需要了解一下单进单出辐照技术与双进双出辐照技术的基本原理。单进单出辐照技术是指在辐照过程中，只有一个照射通道，物料在一个方向上进出。而双进双出辐照技术则具有两个照射通道，物料在两个方向上进出。为了更好地应用双进双出辐照技术，在电子加速器和扫描装置主体设备装置不变的情况下，提高辐照设备的性能和效率，需要对辐照设备的束下装置和收放线系统进行相应的改造，改造分布如图1所示。图中清晰地展示了辐照设备改造的情况。改造后的双进双出由2个工作平台进行工作，占地面积有所增加，同一个平台进行双进或双出，有利于半成品和成品的区域划分，更有利于生产流程的优化。如（挤出－辐照－打扎）生产流程，经过改造后，挤出工序可以放在双进平台进行，产品生产完成后直接进入辐照工序，无需额外流转。打扎工序则在双出平台进行，从流程上节约了人工成本。

　　改造措施主要包括以下几个方面。

　　(1)增加收放线架。设计并安装额外的收放线架，以适应双进双出的操作模式。这些架子需要能够稳定地支撑线材，并确保在操作过程中线材的顺畅进出。收放线架的位置应合理安排，以便于操作人员进行监控和维护，同时减少线材在传输过程中的摩擦和损耗。

　　(2)增加张力储线架。张力储线架用于在辐照过程中保持线材的恒定张力，防止因张力变化而影响辐照效果或损坏设备。在双进双出模式下，需要增加张力储线架以适应更高的线材处理量。这些储线架应具备自动调节张力的功能，并能够与控制系统集成，实现张力的实时监控和调整。

　　(3)增加相应的过线导轮。过线导轮负责引导线材平稳地进入和离开辐照区域，减少线材的偏移和振动。

　　在双进双出改造中，需要增加相应的过线导轮，并优化其布局和设计，以确保线材在进出口处的顺畅传输。这些导轮应具备耐磨、自润滑等特性，以减少维护成本和提高设备可靠性。

　　(4)电力控制系统改造。对电力控制系统进行升级或扩展，以适应双进双出操作模式下的电力需求。这可能包括增加电源容量、调整电气保护设置等。集成新的控制逻辑，以协调收放线架、张力储线架和进出口过线导轮等新增部件的动作。这可能需要更新或升级现有的PLC（可编程逻辑控制器）程序，以及增加必要的传感器和执行器。同时增强系统的故障诊断和报警功能，以便在出现故障时能够迅速定位并处理问题，减少停机时间。

　　通过以上几个方面的改造措施相互配合，实现双进双出辐照技术的改造，提升辐照设备的性能、安全性和稳定性。

　　2.2辐照工艺优化

　　在实际生产中，往往需要在保证辐照效果的同时，提高生产效益。这就需要对辐照工艺进行优化。本文以单进单出辐照技术和双进双出辐照技术为例，对其辐照工艺参数进行深入探讨，辐照剂量对低烟无卤阻燃聚烯烃材料质量性能影响[8-9]不在此文探讨范围内。在确保辐照吸收剂量Gy（戈瑞）恒定的前提下，对辐照电流、辐照速度和照射圈数等关键参数进行细致的调整（如表1所示）。这些调整旨在实现最佳的辐照效果，满足不同产品的性能要求。电子束辐照工艺的剂量控制可以采用吸收剂量进行估算[10-12],如式(1)所示。

　　表1为辐照工艺参数优化对比，从中可以看出，单进单出辐照技术的电流值较低，辐照速度、照射圈数、束流比值则相对较高，而双进双出辐照技术的电流值高，辐照速度、照射圈数、束流比值则相对较低，通过对比总能耗和生产效率，双进双出辐照技术在总能耗与生产效率方面的表现更为优越。无论是单进单出还是双进双出辐照技术，辐照速度、照射圈数以及电流与速度比等参数都是影响辐照效果的关键因素。辐照速度过快可能导致辐照不充分，而速度过慢则可能降低生产效率；照射圈数的调整可以影响辐照均匀性和深度；而电流与速度比的优化则直接关系到辐照效果和能耗的平衡。为了在保证辐照效果的前提下提高生产效率，需要对这些参数进行合理调整，以找到最佳的参数组合。

　　表2展示了采用双进双出辐照工艺的物理性能测试结果，为工艺优化参数提供了在实际应用中的性能数据参考。从表中可以看出，不同厚度的材料在经过严格的检测验证后，其各项物理性能均符合相关规定和要求。辐照处理的效果主要通过热延伸指标来进行评估，这一指标包括负载下伸长率和冷却后伸长率。为了评估辐照效果，采用了热延伸项目对负载下伸长率和冷却后伸长率进行测试。根据GB/T2951.21标准[13],这两个指标是评价材料辐照效果的重要依据。测试结果表明，经过辐照处理后的材料在这两个指标上均达到了要求，说明辐照处理取得了较好的效果。

　　综上所述，双进双出辐照工艺对比单进单出辐照工艺优化过程中，需要在保证辐照效果的前提下，兼顾生产效益。这就要求在实际生产中，根据不同产品材料厚度要求，对辐照工艺参数进行合理调整。同时，还应积极探索新的辐照技术，以满足不断变化的市场需求，以实现更好的生产效果。

　　3生产效率和节能减耗

       3.1生产效率

　　生产效率和能耗是评判一个生产过程优秀与否的关键标准。在众多生产工艺中，辐照交联技术因其高效、低耗的特性，成为了当前行业的主导选择。特别是在双进双出辐照技术出现后，相较于传统的单进单出辐照技术，它在效率、成本和能耗方面都有显著的优势。本文通过JB/T 10491标准[14]中的WDZ-BYJ系列电线缆为试样，结果如表3所示。

　　从表中可以看出，双进双出辐照技术通过高速电子束辐照，大大提高了生产效率。在对比小于10 mm2（厚度小于1.0 mm)的辐照交联聚烯烃电线电缆的生产数据时，我们发现单进单出的辐照速度为300~400 m/min,而双进双出的辐照速度提升至双通道均为250~300 m/min,总体生产效率提高了63%。这一显著提升能够在更短的时间内完成更多的产量，同时，由于双进双出技术的高效性，生产线的人员和设备利用率得到提高，从而降低了单位产品的生产成本。此外，双进双出辐照技术还在提高产品质量方面发挥了积极作用。由于该技术具有快速的辐照速度，产品在生产过程中的变形和损伤程度得到有效降低，从而使得产品质量更加稳定。生产效率的提升和质量的保证增加了企业竞争力和满足市场需求。

　　3.2节能减耗

　　降低能耗一直是各行各业追求的目标，因为它不仅可以降低生产成本[15],提高经济效益，还能减少对环境的污染，符合绿色环保的发展理念。传统的单向辐照技术在辐照过程中，由于能量传递的不均匀性和低效率，容易出现能量浪费现象。在耗能设备和辅助设备的用电量上，针对双进双出辐照技术比单进单出辐照技术电量对比，以WDZ-BYJ 2.5 mm2为例，在两种辐照技术在不同产量下的用电量和单位产量能耗如表4所示。从表中可以看出，双进双出辐照技术在用电量方面与单进单出辐照技术相差不大，但在单位产量能耗方面有了显著的提升，幅度为27%~40%。这意味着在相同的产量条件下，双进双出辐照技术能够节省更多的能源，降低生产成本，提高经济效益。

　　综上所述，双进双出辐照技术在能耗方面的优势使其在辐照领域具有广泛的应用前景。随着绿色环保理念的不断深入人心，这种高效节能的技术必将得到更广泛的应用。

　　4结束语

　　本文阐述了双进双出辐照技术在无卤低烟辐照电线电缆的应用[16],通过优化设备改造、辐照工艺优化等措施，在确保产品质量稳定性的前提下，提高了产品的生产效率和节能减耗。

　　具体优化措施如下。(1)设备改造：通过对收放线架、张力储线架、过线导轮等关键部件的增设与改进，以及电力控制系统的优化，可以将单进单出辐照设备改造成双进双出辐照设备，提高设备的生产效率和灵活性。(2)辐照工艺：针对辐照速度、圈数以及辐照时间等核心工艺参数进行了深入优化，保证辐照后产品的质量合格达标。

　　通过这些优化措施的实施，双进双出技术已成功应用于无卤低烟电线电缆的生产中，不仅实现了增效节能的效果，还显著增强了产品的安全性和耐用性。在今后的研究中，可以进一步探讨双进双出辐照技术在其他领域的应用，以及如何在现有基础上进一步提高其能耗优势，为我国的能源节约和环境保护事业贡献力量。

参考文献：

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