大功率无极灯紫外辐照腔体的温度控制报警系统及其温度控制报警方法

摘要

大功率无极灯紫外辐照腔体的温度控制报警系统及其温度控制报警方法，它涉及紫外交联技术领域。它为了解决现有的紫外交联高压电缆工作时的温度无法获得且无法控制温度的范围问题。本系统通过温度传感器、信号调整放大及多通道数据采集单元、送风机、抽风机和控制单元形成闭环回路，实现了大功率无极灯紫外辐照腔体工作时的可以实时获得大功率磁控管的温度，且通过送风机、抽风机和控制单元对温度进行调节，通过声光报警器达到了报警的目的。该方法采用某一时刻所有被测温度点的温度最大值与下一时刻此最大值的变化趋势为依据进行控制，实现了无极灯辐照腔体温度的控制，声光报警器方便工作人员及时对系统进行维护。本发明适用于紫外交联技术领域。

说明书

技术领域

本发明涉及大功率无极灯紫外辐照腔体的温度控制报警系统及其温度控制报警方法， 具体涉及紫外交联技术领域。

背景技术

众所周知，紫外光可使聚乙烯材料发生交联。近年来，随着紫外交联技术与大功率紫 外无极灯的发展，紫外交联技术已经应用到越来越多的领域，大长度高压电缆便是其中之 一。

紫外光交联电缆技术是以高强度紫外光辐照添加有光引发剂、多官能团交联剂等强化 光引发体系的聚烯烃材料，光引发剂吸收紫外光量子引发光化学反应，瞬时在聚烯烃内部 形成自由基并发生光交联反应，将聚烯烃转变成具有三维网状结构的交联材料。在此过程 中，应保持被加工绝缘的合理温度，使聚乙烯材料中结晶相融化，呈透明状态，确保紫外 辐照能够透入材料诱发交联反应。被加工绝缘温度不能过高也不能过低，一般建议温度范 围为200～270℃，温度过低会聚乙烯材料无法融化，使紫外线无法透入材料诱发交联反应； 温度过高会造成材料的热损伤，使得生产出的高压电缆质量大大降低。因此，温度是紫外 交联高压电缆生产中非常重要的物理量，将其精确控制在合理的范围内，是保证紫外交联 大长度高压电缆正常生产的前提，也是大长度高压电缆产品质量的保证。现有的紫外交联 高压电缆工作时的温度无法获得且无法控制温度的范围。

发明内容

本发明为了解决现有的紫外交联高压电缆工作时的温度无法获得且无法控制温度的 范围问题，从而提出了大功率无极灯紫外辐照腔体的温度控制报警系统及其温度控制报警 方法。

大功率无极灯紫外辐照腔体的温度控制报警系统，所述的大功率无极灯紫外辐照腔体 包括n个大功率磁控管、n个带有无极灯的无极灯紫外辐照腔和电缆交联腔，n为正整数， 且n≤9；

每个大功率磁控管对应一个带有无极灯的无极灯紫外辐照腔，每个大功率磁控管内均 设置有一片散热片；

每个大功率磁控管发出的激励微波通过波导架传递至与该大功率磁控管对应的带有 无极灯的无极灯紫外辐照腔内部的无极灯，无极灯在带有无极灯的无极灯紫外辐照腔内发 出大功率紫外线；

每个带有无极灯的无极灯紫外辐照腔均与电缆交联腔连通，

大功率无极灯紫外辐照腔体的温度控制报警系统包括2n个温度传感器、信号调整放 大及多通道数据采集单元、送风机、抽风机、控制单元和声光报警器，

每个大功率磁控管对应两个温度传感器，所述两个温度传感器用于采集所述大功率磁 控管中散热片的温度，

2n个温度传感器的温度信号输出端分别与信号调整放大及多通道数据采集单元的多 个温度信号输入端连接，

信号调整放大及多通道数据采集单元的数据采集信号输出端与控制单元的数据采集 信号输入端连接，

信号调整放大及多通道数据采集单元的控制信号输入端与控制单元的控制信号输出 端连接，

控制单元的送风控制信号输出端与送风机的送风控制信号输入端连接，

控制单元的抽风控制信号输出端与抽风机的抽风控制信号输入端连接，

送风机的送风管道与电缆交联腔的送风管道连通，

抽风机的抽风管道与电缆交联腔的抽风管道连通；

控制单元的报警信号输出端与声光报警器的报警信号输入端连接。

温度传感器为K型热电偶。

大功率无极灯紫外辐照腔体的温度控制报警系统还包括显示屏，控制单元的显示信号 输出端与显示屏的显示信号输入端连接。

温度控制报警方法为：

大功率无极灯紫外辐照腔体正常的工作时，大功率磁控管的温度范围为[Ta,Tb]；控 制单元控制抽风机和送风机的总功率为K；

其中，K的初值为控制单元的控制范围最大功率Kmax中点值，

该方法包括下述步骤：

步骤一、延时2s，控制单元控制信号调整放大及多通道数据采集单元对2n个温度传感 器采集的温度信号进行定时采集，获得2n个温度值，取2n个温度值中最大值Tmax；所述2n 个温度值为2n个温度传感器采集的大功率磁控管散热片的温度；

步骤二、判断是否为首次采集，若是则执行步骤三；若否则执行步骤十五；

步骤三、判断Tmax≥Tb，若是执行步骤五；若否执行步骤四；

步骤四、判断Tmax≤Ta，若是执行步骤六；若否执行步骤一；

步骤五、声光报警器报警，K取最大值Kmax，返回步骤一；

步骤六、声光报警器报警，K=K-0.1Kmax；返回步骤一；

步骤七、判断Tmax≥Tb，若是执行步骤十；若否执行步骤八；

步骤八、判断Tmax≤Ta，若是执行步骤十一；若否执行步骤九；

步骤九、判断Tmax是否大于上次数据采集获得的Tmax，若是执行步骤十二；若否执行 步骤十三；

步骤十、声光报警器报警，K=Kmax，返回步骤一；

步骤十一、声光报警器报警，K=K-0.1Kmax，返回步骤一；

步骤十二、K=K+0.05Kmax，返回步骤一；

步骤十三、判断Tmax是否小于上次数据采集获得的Tmax，若是执行步骤十四；若否执 行步骤一；

步骤十四、K=K-0.05Kmax，返回步骤一；

步骤十五、判断声光报警器是否报警，若是执行步骤十六；若否执行步骤七；

步骤十六、声光报警器停止报警，执行步骤七。

本发明所述的大功率无极灯紫外辐照腔体的温度控制报警系统及其温度控制报警方 法，该系统通过温度传感器、信号调整放大及多通道数据采集单元、送风机、抽风机和控 制单元形成闭环回路，该方法采用某一时刻所有被测温度点的温度最大值与下一时刻此最 大值的变化趋势为依据进行控制，很好地实现了无极灯辐照腔体温度的控制，同时加入了 显示屏和声光报警器，方便工作人员及时对系统进行维护。本发明实现了大功率无极灯紫 外辐照腔体工作时的可以实时获得大功率磁控管的温度，且可以通过送风机、抽风机和控 制单元对温度进行调节，通过显示屏和声光报警器达到了报警的目的。

附图说明

图1为大功率无极灯紫外辐照腔体的温度控制报警系统的结构示意图；

图2为温度控制报警方法的流程图；

图3为温度传感器3安装在大功率磁控管1的结构示意图，图中P表示接线盒，Q 表示温度传感器3固定装置，Z表示散热片。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1具体说明本实施方式，本实施方式所述的大功率无极灯紫 外辐照腔体的温度控制报警系统，所述的大功率无极灯紫外辐照腔体11包括n个大功率 磁控管1、n个带有无极灯的无极灯紫外辐照腔2和电缆交联腔4，n为正整数，且n≤9；

每个大功率磁控管1对应一个带有无极灯的无极灯紫外辐照腔2，每个大功率磁控管 1内均设置有一片散热片；

每个大功率磁控管1发出的激励微波通过波导架传递至与该大功率磁控管1对应的带 有无极灯的无极灯紫外辐照腔2内部的无极灯，无极灯在带有无极灯的无极灯紫外辐照腔 2内发出大功率紫外线；

每个带有无极灯的无极灯紫外辐照腔2均与电缆交联腔4连通，

大功率无极灯紫外辐照腔体的温度控制报警系统包括2n个温度传感器3、信号调整放 大及多通道数据采集单元5、送风机6、抽风机7、控制单元8和声光报警器10，

每个大功率磁控管1对应两个温度传感器3，所述两个温度传感器3用于采集所述大 功率磁控管1中散热片的温度，大功率磁控管1散热片的温度即为大功率磁控管的温度；

2n个温度传感器3的温度信号输出端分别与信号调整放大及多通道数据采集单元5 的多个温度信号输入端连接，

信号调整放大及多通道数据采集单元5的数据采集信号输出端与控制单元8的数据采 集信号输入端连接，

信号调整放大及多通道数据采集单元5的控制信号输入端与控制单元8的控制信号输 出端连接，

控制单元8的送风控制信号输出端与送风机6的送风控制信号输入端连接，

控制单元8的抽风控制信号输出端与抽风机7的抽风控制信号输入端连接，

送风机6的送风管道与电缆交联腔4的送风管道连通，

抽风机7的抽风管道与电缆交联腔4的抽风管道连通；

控制单元8的报警信号输出端与声光报警器10的报警信号输入端连接。

本实施方式所述的大功率无极灯紫外辐照腔体11包括带有无极灯的无极灯紫外辐照 腔和电缆交联腔4，具有一定负压强的连通腔体，该腔体在工作过程中，由于存在大功率 紫外灯红外分量的辐射与大功率磁控管1发出热量的共同作用，使得腔体内的温度不断上 升，所以紫外高压电缆的生产过程中极有可能出现的情况为电缆交联腔体的温度过高，而 温度过低的情况则极难发生。本实施方式所述的大功率无极灯紫外辐照腔体的温度控制报 警系统用于实现当辐照腔体温度过高时，控制单元8通过送风机6和抽风机7控制降温。 当腔体温度过低时，控制单元8通过减小或停止散热即可实现腔体升温。

本实施方式通过温度传感器3采用接触测温法，控制单元8以某一时刻2n个温度电 压信号的最大值及此最大值下一时刻的变化趋势为依据控制送风机6和抽风机7的功率， 从而达到腔体温度的控制。送风机6和抽风机7控直接接入电缆交联腔4，控制着腔体内 的空气流动速度。当此功率增加时，由于腔体内气体流动量的增加，使得热量随气流更快 的排出腔体，此时系统降温；同理，当功率减小时，腔体温度上升。

因为散热片是导热性非常好的导体，所以此温度控制报警系统采集大功率磁控管1 中散热片上的温度点对大功率磁控管1的温度进行控制。温度传感器3的安装方式如图3 所示，在散热片上开一个与温度传感器3直径相同的圆洞，其深度应大于散热片厚度的一 半以上，洞的低端形状与温度传感器3的顶端形状一致，将温度传感器3放入其中并固定。 这种方式可以保证温度传感器3与散热片很好的接触。

具体实施方式二、本实施方式与具体实施方式一所述的大功率无极灯紫外辐照腔体的 温度控制报警系统的区别在于，所述的温度传感器3为K型热电偶。

具体实施方式三、本实施方式与具体实施方式一或二所述的大功率无极灯紫外辐照腔 体的温度控制报警系统的区别在于，它还包括显示屏9，控制单元8的显示信号输出端与 显示屏9的显示信号输入端连接。

本实施方式中的显示屏9用于显示2n个温度传感器3采集的2n个温度值。

具体实施方式四、结合图2具体说明本实施方式，基于具体实施方式一所述的大功率 无极灯紫外辐照腔体的温度控制报警系统的温度控制报警方法，大功率无极灯紫外辐照腔 体11正常的工作时，大功率磁控管1的温度范围为[Ta,Tb]；抽风机7的功率为xK，送 风机6的功率为yK，控制单元8控制抽风机7和送风机6的总功率为K；

其中，x+y=1；K的初值为控制单元8的控制范围最大功率Kmax中点值，[Ta,Tb] 为大功率无极灯紫外辐照腔体11在正常工作温度范围内时，对应的磁控管散热片的温度 范围。

该方法包括下述步骤：

步骤一、延时2s，控制单元8控制信号调整放大及多通道数据采集单元5对2n个温度传 感器3采集的温度信号进行定时采集，获得2n个温度值，取2n个温度值中最大值Tmax；所 述2n个温度值为2n个温度传感器采集的大功率磁控管1散热片的温度；

步骤二、判断是否为首次采集，若是则执行步骤三；若否则执行步骤十五；

步骤三、判断Tmax≥Tb，若是执行步骤五；若否执行步骤四；

步骤四、判断Tmax≤Ta，若是执行步骤六；若否执行步骤一；

步骤五、声光报警器10报警，K取最大值Kmax，返回步骤一；

步骤六、声光报警器10报警，K=K-0.1Kmax；返回步骤一；

步骤七、判断Tmax≥Tb，若是执行步骤十；若否执行步骤八；

步骤八、判断Tmax≤Ta，若是执行步骤十一；若否执行步骤九；

步骤九、判断Tmax是否大于上次数据采集获得的Tmax，若是执行步骤十二；若否执行 步骤十三；

步骤十、声光报警器10报警，K=Kmax，返回步骤一；

步骤十一、声光报警器10报警，K=K-0.1Kmax，返回步骤一；

步骤十二、K=K+0.05Kmax，返回步骤一；

步骤十三、判断Tmax是否小于上次数据采集获得的Tmax，若是执行步骤十四；若否执 行步骤一；

步骤十四、K=K-0.05Kmax，返回步骤一；

步骤十五、判断声光报警器10是否报警，若是执行步骤十六；若否执行步骤七；

步骤十六、声光报警器10停止报警，执行步骤七。

本实施方式中步骤一所述定时是指按照固定时间或者间隔固定时间，例如，可以设定 每间隔5秒控制采集一次数据。