中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司 曹 平 彭紅玲

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礦用產(chǎn)品隔爆腔內(nèi)帶電體溫度測(cè)量方法探析

中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司 曹 平 彭紅玲

【摘要】溫升試驗(yàn)是考核礦用產(chǎn)品電氣性能的重要試驗(yàn)，溫升過(guò)高會(huì)直接影響煤礦安全生產(chǎn)。而溫升試驗(yàn)最主要的就是對(duì)設(shè)備相關(guān)部位進(jìn)行溫度測(cè)量，不同的溫度測(cè)量方法對(duì)測(cè)量直接影響著測(cè)量結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性。本文研究了幾種傳統(tǒng)溫度測(cè)量方法，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)、缺點(diǎn)分析。在此基礎(chǔ)上，提出了非接觸分體式帶電體腔內(nèi)測(cè)溫的新方法，該方法具有測(cè)量精度高、可靠性較強(qiáng)，具有良好的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

【關(guān)鍵詞】隔爆腔；帶電體；溫度測(cè)量；非接觸分體式；可靠性高

0　引言

溫度是確定物體狀態(tài)的重要參數(shù)之一，它的測(cè)量和控制在國(guó)防、軍事、科研以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有十分重要的地位。在實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)礦用產(chǎn)品隔爆腔內(nèi)帶電體溫度的過(guò)程中，除了考慮測(cè)溫儀器的精度外，測(cè)量方法的選取同樣十分重要。

在實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)中，礦用變頻器、變壓器及無(wú)功補(bǔ)償裝置等產(chǎn)品的溫升試驗(yàn)需要在高電壓下進(jìn)行試驗(yàn)（變頻器及無(wú)功補(bǔ)償裝置需要在額定電壓下進(jìn)行，常見(jiàn)電壓等級(jí)為380V/660V/1140V；變壓器需要在短路電壓下進(jìn)行，電壓高達(dá)數(shù)百伏），其接線端子的溫度檢測(cè)采用常規(guī)的測(cè)溫方法已經(jīng)無(wú)法滿足試驗(yàn)要求[1-3]。

1　常見(jiàn)的帶電體溫度測(cè)量方法分析

1.1采用熱電偶測(cè)溫

熱電偶屬于接觸式測(cè)量?jī)x器，其優(yōu)點(diǎn)在于所測(cè)溫度更接近物體的真實(shí)溫度，測(cè)溫簡(jiǎn)單、可靠，缺點(diǎn)在于動(dòng)態(tài)性能差，需要一定的時(shí)間進(jìn)行熱交換才能達(dá)到熱平衡，對(duì)被測(cè)物的溫度分布有一定的影響，且其耐壓等級(jí)僅有幾十伏，無(wú)法滿足對(duì)高壓帶電體溫度的測(cè)量。

而人為將熱電偶探頭進(jìn)行絕緣處理后（如用絕緣膠帶或?qū)峁枘z進(jìn)行絕緣處理）測(cè)量帶電體的溫度也是不可取的。絕緣膠帶的導(dǎo)熱率太低，帶電體的實(shí)際溫度經(jīng)過(guò)絕緣膠帶后會(huì)有明顯的溫差，而該溫差不可測(cè)量，造成試驗(yàn)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。導(dǎo)熱硅膠的導(dǎo)熱率高，但由于固化時(shí)間長(zhǎng)、粘合強(qiáng)度低等因素導(dǎo)致工作效率低，脫落后有造成短路等安全隱患。

1.2采用紅外測(cè)溫儀器測(cè)溫

手持式紅外測(cè)溫儀、紅外熱成像儀屬于非接觸式測(cè)量?jī)x器，無(wú)耐壓等級(jí)之說(shuō)。其具有相應(yīng)時(shí)間短、非接觸、不干擾被測(cè)溫場(chǎng)、操作方便等優(yōu)點(diǎn)。但其測(cè)量時(shí)需要打開(kāi)隔爆腔門并在有效測(cè)量距離內(nèi)瞄準(zhǔn)被測(cè)物，而礦用產(chǎn)品的溫升試驗(yàn)是模擬樣品在額定工作狀態(tài)下進(jìn)行，試驗(yàn)過(guò)程中不允許打開(kāi)防爆腔門。因此，該兩種手持式設(shè)備不適用于實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)礦用產(chǎn)品隔爆腔內(nèi)帶電體的溫度。

2　新方法探索

經(jīng)過(guò)上述分析，測(cè)量礦用產(chǎn)品隔爆腔內(nèi)帶電體的溫度時(shí)，非接觸式測(cè)溫方法相對(duì)于接觸式測(cè)溫方法優(yōu)點(diǎn)更為突出[4]。但目前的便攜式測(cè)溫儀并不能直接用于該方向進(jìn)行測(cè)溫。

若將測(cè)溫探頭和數(shù)據(jù)采集終端分開(kāi)，測(cè)溫探頭將檢測(cè)到的信號(hào)通過(guò)光纖傳輸模塊傳輸給隔爆腔外的數(shù)據(jù)采集終端進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理及顯示。這樣在試驗(yàn)過(guò)程中，將不會(huì)再打開(kāi)隔爆腔門進(jìn)行測(cè)量，符合試驗(yàn)規(guī)程，溫度測(cè)試精度較高。示意圖如圖1所示：

圖1　溫度測(cè)量原理圖

從圖1中可以看出，紅外測(cè)溫探頭采集到紅外波后，通過(guò)光纖將紅外波傳輸至數(shù)據(jù)采集終端。由于光信號(hào)不受外界電磁波干擾，故而采用光纖將原始信號(hào)從隔爆腔內(nèi)傳出，在外圍的數(shù)據(jù)采集終端進(jìn)行處理。此方法在一定程度上，抑制了外界因素對(duì)傳輸數(shù)據(jù)的影響，從而確保了測(cè)溫精度。

3　結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)常見(jiàn)的兩種測(cè)溫方法進(jìn)行分析，闡述了該兩種方法在礦用產(chǎn)品隔爆腔內(nèi)帶電體溫度測(cè)量上的不足。在此基礎(chǔ)上，提出了一種基于紅外測(cè)溫原理的分體式測(cè)溫方法。本方法可良好的解決試驗(yàn)過(guò)程中不開(kāi)腔門、檢驗(yàn)數(shù)據(jù)易受干擾等問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)

[1]王友鵬.基于ARM核的熱釋電紅外測(cè)溫儀的研制[D].南京信息工程大學(xué),2007.

[2]張忠恒.雙波長(zhǎng)紅外測(cè)溫儀的研究[D].天津理工大學(xué),2007.

[3]宋傳皓.非接觸式紅外測(cè)溫裝置研究[J].電腦知識(shí)與技術(shù),2015.

[4]李智偉,馮馳.紅外測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].應(yīng)用科技,2010.

曹平（1985—），男，工程師，畢業(yè)于重慶大學(xué)，主要從事防爆電器性能檢驗(yàn)工作。

彭紅玲（1980—），女，工程師，畢業(yè)于河南理工大學(xué)，主要從事防爆電器性能檢驗(yàn)工作。

作者簡(jiǎn)介：