Denizaltı ve Extra Yüksek Gerilim Kablolarının mutlak temiz XLPE malzeme gereksinimi
GİRİŞ
Bu bölümdeki yazımızda EHV ve Deniz altı kabloların izolasyonunda kullanılan XLPE materyalin saflığının önemini açıklayacağız. Bunun dışında üretimin çeşitli aşamalarında XLPE granüllerin tam temizliğini sağlayan teknolojik çözümleri göreceğiz.
Denizaltı ve EHV kablolarda temiz XLPE malzeme gereksinimi. Necessity of clean XLPE compound for subsea and EHV cablesbbEHV ve Denizaltı kabloların izolasyonunda kullanılan XLPE kompond’un temiz olması kritik bir etkendir. Malzeme nekadar temiz olursa risk o kadar azalır.
50um lik bir kirlilik bile ürüne yüksek hata takip bedellerine mal olacak bir zarar verebilir. İzolasyonundaki kirlilikten dolayı zarar görmüş bir deniz altı kablolun onarımı haftalar sürebilir. Extra Yüksek gerilim kablolarının (EHV) üretiminin bir parçası olarak nominal gerilimlerinin 2,5 katı ile yüksek gerilim testine tabi tutulurlar. Yıllık olarak yaklaşık 5-6 delinme – bozukluk bu şekilde tespit edilir (Resim 2). Bu hataların her birisi kablo kullanılacağı alana daha gitmeden bile minimum 30.000 Euro bedele mal olmaktadır. Ayrıca zaman ve verilen teslim süresini tutturamamaktan dolayı ceza ve itibar kayıpları bunun dışındadır. Sıklıkla anlaşmada yer almayan, istenmeyen ek aparatları kullanılmak zorunda kalınır, bu kaliteyi düşürür, üreticini imajını zedeler ve cezalara sebeb olur. Bu sebeblerden dolayı yüksek gerilim kabloları için Çin standardı 75um ve üstü kirliliğin kullanılan malzemeden temizlenmesini talep eder. Bunun dışında AEIC‘in (Association of Edison llluminating Companies), kablonun en az 40 yıl kullanılabilir olması konusunda kuralları da vardır. Bu doğrultuda malzemenin son ürüne girmeden önce %100 temiz olup olmadığının kontrolü gereklidir. Numune testleri tüm kirliliği görebilmek açısından yeterli değildir.
Günümüzde kablo üreticileri XLPE akışkan içindeki kirlilikleri yakalamak için filitreler kullanmaktadır. Filitreler extruderden sonra direkt olarak akışkan içerisine yerleştirilmektedir. Fakat bu filitreler scorch’lar tarafından veya belli bir zaman sonar biriken kirlilik tarafından tıkanabilir. Bu durumda extruder’deki akışkan basıncı ciddi bir şekilde artmaya başlar. Sonunda filirtelerin değişimi için üretim ve hat durdurulmak zorunda kalınır. Bunun sonucu olarak o noktada sonra ek bağlantı yapılması gerekir. Ek bağlantıları manuel olarak yapıldığı için herzaman kritik bir noktadır, özellikle denizaşırı bağlantı kablolarında çok daha kritiktir. Bu sebeble kablo üreticileri potansiyel riski elemine etmek için mümkün mertebede minimum bağlantı noktası ile maximum uzunlukta kablo üretip üretimi tamamlamayı amaçlarlar. Kesintisiz uzun boylarda üretim yapabilmenin bir yolu yüksek saflıkta hammadde kullanımıdır. Filitrelerin kullanımı hattın üretkenliğini düşürdüğü için amaç filitrelerden kurtulmaktır. Bu açıdan XLPE malzemenin ilk aşamada kontrolü ve temizlenmesi için güvenilir bir uygulama gerekir.
EHV ve Denizaltı kabloları üretimi Denizaltı kablolar ve EHV kablolar CCV veya VCV extruzyon hatlarında üretilmektedir . Genel olarak iletken, iç yarı iletken, izolasyon ve dış yarıiletkenden oluşmaktadır. XLPE malzemesi mükemmel bir dielektrik malzeme olduğu için genellikle 500kV AC ve 750kV DC gerilime kadar EHV kabloların hem izolasyonunda hem de iç yarı iletken ve dış yarı iletken malzemesi olarak kullanılır. Yüksek saflıkta XLPE malzeme elde edebilmek için sürekli olarak belli malzeme karakteristiğini üretimden önce ve üretim aşamasında kontrol ve ölçümek gerekir.
DENİZALTI KABLOLARI VE EHV KABLOLARI MUTLAK SAFLIKTA XLPE METARYEL İSTER.
Extruder ve çapraz kafa arası XLPE temizlik güvencesi Homojen ve saf XLPE akışkanı kablo kalitesinin
belirleyicisidir. Extruzyon işlem sırasında bu malzeme özelliklerini sağlayan teknolojiler vardır. Bunlar extruder ve çapraz kafa arasında konumlandırılmıştır. Akışkan sıcaklığı ölçümü EHV kablolar ve denizaltı kabloların izolasyonunda kullanılan Polyethilen malzemenin sıcaklığı optimum akışkanlık ve maximum extruder çıkışı için önemli bir etkendir. Doğru sıcaklık homojen polymer akışkanlığı sağlar, malzemenin erken çapraz bağa girmesini engeller, bu sayede izolasyon içinde scorch oluşumu da engellenmiş olur. Bunun yanısıra akışkan sıcaklık ölçümü akışkan içindeki homojinete bozukluklarının da tespit edilmesini sağlar.
Akışkan sıcaklık ölçümü için uygulanan thermocouple sensörler gibi bazı geleneksel uygulamalar mevcuttur. Sıklıkla extruder hattı başlatmadan önce e! tipi basit akışkan sıcaklık ölçüm cihazları kullanılmaktadır. Bu tip teknolojiler dokunarak ölçüm yapma ve görece olarak yavaş cevap verme süresi sebebi ile güvenilir ve doğru ölçüm vermemektedir. Aynı zamanda bu tip ölçüm akışkanın akış özelliğini etkilediği için erken çapraz bağlara sebeb olmaktadır. Kızılötesi Payrometre kullanılarak dokunmadan daha kısa sonuç alınabilir. Fakat bu şekilde de XLPE akışkanın sadece belirli bir derinliğine kadar kızılötesi ölçüm yapılabildiği için sadece yüzey sıcaklığı ölçülmüş olur.
Bu geleneksel akışkan sıcaklık ölçüm methodlarına alternatif dokunmadan ölçüm yapan noninvazif uitrasonic teknolojidir (Resim 3). Bu method ile üretim esnasında sürekli olarak akışkan akış özelliklerine etki etmeden ölüm yapabilmek mümkündür. Bu method akışkanın sadece yüzey vey aorta kısım sıcaklık ölçümünü değil tüm akışkanın averaj ölçümünün yapabilmektedir. Sistem çapraz kafa ile Extruder arasına yerleştirilen uitrasonic sensörlerden oluşur. Daha önce bahsedilen methodlardan farklı olarak uitrasonic sensörler akış kanalı dışında olduğu için polyethilen akışkana etkide bulunmaz. Çok yüksek öiçüm sıklığı sayesinde hem hızlı sonuç alınır hem de çok ufak sıcaklık değişiklikleri dahi tespit edilebilir. Extruzyon için homojen bir akışkan viskolitesi sağlar ve filitrelerden sonra erken çapraz bağlanmadan dolayı oluşan scorch ve amberleri önler, which may lead to ambers and scorches in the polyethylene material.
XLPE akışkanın temizlik kontrolü Extruder vidası veya extruder aşınmasından dolayı da bir kısım kirli partiküller doğabileceği için akışkan sıcaklık ölçümüne ek olarak XLPE akışkanın çapraz kafadan önce akış kanalı içinde temizliğinin kontrolü de önemlidir. İzolasyon malzemesi içerisinden geçirilen ışık ve yüksek hızlı algılayıcı CCD kamera yolu ile bu şekilde kirliliklerin ve amber ve scorh ların tespiti mümkündür. (Resim 4). Bu sayede üretici üretimi başlatma kararı için gerekli ve yeterli tüm bilgiye sahip olu Malzeme üretime girmeden önce XLPE temizlik güvencesi: Tespit ve ayıklama Yukarıda anlatılan iki teknoloji extruderde oluşan kirliklikleri tespit eden ve homojen, saf XLPE akışkanı sağlayan sistemlerdi. XLPE granüllerin exrtuzyon prosesine girmeden önce temizliğinin kontrolü de bunlara ek olarak çok önemlidir.
Günümüzde granüllerin kontrolü ya labaratuvarda offline olarak veya üretim hattında üretim esnasında online izleme yolu ile yapılmaktadır. Bu tarz sistemler genel olarak optik teknoloji ile granüllerin temizliğini kontrol etmektedir. Granüllerin içerisindeki kirlilikler bu tarz sistemler ile mümkün olmamaktadır.
Birazdan anlatacağımız kontrol ve ayıllama sistemi x-ray ve optic teknolojiyi beraber kullanarak %100 online kalite güvencesi sağlamaktadır. Tespit edilen kirli parçalar görüntü işleme yazılımı ile tanımlanarak kirlilik olarak tanımlanmakta ve otomatik olarak ayıklanmaktadır. Bu teknoloji kirlilik tespitte 50um ebatlara kadar inebilmektedir.
X-ray teknolojisi X-RAY teknolojisi x-ray ışınlarının farklı malzemeler içerisindeki zayıflama farklılıklarının ölçümü presibine dayanmaktadır. XLPE çoğunlukla Carbon içermektedir. Carbon atomu çekirdeğinde 6 proton içermektedir. Extruder ve granül üreticisinin oluşturduğu pislik genel olarak Çelik içermektedir ve Çeiik demir atomları içerir. Demir (FE) çekirdeğinde 26 proton vardır. Bu 26 protonlu demir atomu 6 protonlu carbon atomuna göre çok daha fazla x-ray absorvasyonu yapar. Bu sayede x-ray imajında iki materyel arasındaki fark çok belirgin bir şekilde ortaya çıkar..
Optik Teknoloji Optik kontrol ile ilgili aydınlatma esas rol oynar. Özel bir aydınlatma teknolojisi kullanılarak en küçük kirlilikler dahi tespit edilebilir. X-ray kontrolünde kullanılan kamera benzeri çok güçlü bir imaj işleme yazılımı optic kontrol sisteminde de kullanılır. Bu sayede toleranslar net olarak belirlenebilir ve belirlenen tolerans üzerindeki tüm kirlilikler ayıklanır.
X-RAY ve Optik svstem kombinasyonu ile tespit edilen tipik kirlilikler. X-Ray ve optik teknolojinin kombinasyonunun sonucu olarak granüllerin hem üzerindeki hem de içindeki kirlilikler tespit edilebilir (resim 5). X-Ray sistemi hem trasparan, hem renkli hem de yarı iletken XLPE granüllerin temizlik kontrollerini yapabilir. X-Ray ile tespit edilen tipik kirlilikler metalik, organic ve homojenlik bozukluğu olan (Tİ02) ürünlerdir. Buna ek olarak Optik sistem de Sivah noktalar, Akışkan sıcaklık ölçüm teknolojisi Extruder ve çapraz kafa arasındaki ergimiş malzemenin saflığını garanti eder. Bu sayede extruder tarafından oluşturulan kirlilik tespit edilmiş olur.
Ek olarak hat üzeri online veya labaratuvarda kullanılan offline temizlik kontrolü ve temiz ürün güvencesi sağlayan için granül kontrol sistemleri yeralmaktadır. Tanıtılan granül kontrol ve ayıklama sistemi kirli granül veya yabancı maddeler extruzyon üretim sürecine girmeden tespit edilip ayıklanmaktadır. Bu sebeble kablo üreticisi extruderden önce filitre kullanmaya devam etmek istese bile bu kontrol ve ayıklama teknolojisi sayesinde kirlilik sebebi ile tıkanma yapmayacak ve üreticiye çok daha uzun kesintisiz üretim imkanı sağlayacaktır. X-ray ve optik teknolojinin kombinasyonu sayesinde granüllerin hem iç hemde dış yüzeyleri kontrol edilebildiği için 100% kalite güvencesi sağlanabilmektedir.
Bu avantajları bir araya getirerek, üretimin çeşitli safhalarında XLPE malzemenin kalite kontrolünü yaparak yüksek kalitede denizaltı kablolar ve yüksek gerilim Extra yüksek gerilim kabloları üretebilirsiniz. Aynı zamanda yüksek saflıkta XLPE malzeme elde ederek kablo üretim hattının verimliliğini muazzam bir şekilde arttırabilirsiniz. Ayrıca yüksek gerilim testlerinde hatalı çıkan kabloların geri üretim maliyetinden kurtulmuş olursunuz.
Besleme ünitesi Besleme sisteminin kendisinin kirlilik oluşturmasını önlemek için granüllerin besleme sistemi kapalı ve titreşim ile aktaran paslanmaz Çelik bir üniteden oluşmuştur. Bu sayede sistem konveyör kayışlarının oluşturduğu ek kirlilikten arındırılmış olmaktadır. Granüllerin aktarım sistemi tamamen kapalı dış ortamdan yalıtılmış bir sistemdir bu sayede harici dış ortamdan gelebilecek kirlilik, toz ve yabancı madde girişi engellenmiş olmaktadır. Granül kontrol ve temizlik sistemi saatte 500, 1000 ve 2000kg ürünü kontrol ve ayıklama yapabilecek şekilde tasarlanmıştır, hem mevcut hem de yeni hatlara, besleme sistemlerine entegre edilebilir.
Üretim hattına sistemin entegrasyonu Sistem tipik olarak XLPE octobin, silo veya paketin beslediği hopper ile extruderin hopper’ı arasına kurulmaktadır.
SONUÇ
Özet olarak, bu yazımızda denizaltı ve yüksek gerilim kablolarının izolasyonunda kullanılan XLPE malzemenin neden mutlak saf ve temiz olması gerektiğini anlattık. Bunundışında XLPE malzemenin üretimin çeşitli safhalarında kalite kontrolünü yapan sistemleri tanıttık.