一种电缆和电缆桥架防火保护装置内外温升测量系统及方法

摘要

本发明公开了一种电缆和电缆桥架防火保护装置内外温升测量系统及方法，测量系统包括设定长度的电缆桥架本体、恒温测试室及测量控制器；其中，该电缆桥架本体的外部设有防火保护层，该电缆桥架本体的两端设有高温密封堵头，在该电缆桥架本体内部形成密封的隔热腔体；该隔热腔体内均布有加热电阻丝，该加热电阻丝连接到该防火保护层外部的恒流源；该隔热腔体内设有多个桥架测温元件，该恒温测试室设有多个室温测温元件，该桥架测温元件及该室温测温元件分别与该测量控制器电连接。本发明的电缆和电缆桥架防火保护装置内外温升测量系统及方法创新性地解决了核电厂运行期间防火保护装置内部温度的监控问题，为核电厂业主的科学决策提供了依据。

说明书

技术领域

本发明涉及温度的测量，尤其涉及一种电缆和电缆桥架防火保护装置内外温升测量系统及方法，用于测量电缆和电缆桥架防火保护装置在核电厂正常运行条件下电缆桥架的内部和外部温升ΔT。

背景技术

在核电领域，电缆桥架的防火安全保护是十分重要的，当出现意外火灾时，其能临时保护电缆正常工作，从而保障了核电站的安全运行。当电缆桥架采用了较厚的绝热材料时，随之带来的问题是当电缆正常通电时其内部温升会比较高，也形成了另一个安全隐患；如何在保证电缆桥架防火安全的同时，控制其内部正常温升是核电电力设施必须解决的问题。因此，对于采用了保护装置的电缆桥架如何通过实验测试其正常运行时内外温差，或者说其在特定外界温度下，内部最高会达到的温度，对于保障电缆安全运行是很重要的。但目前还没有较好的测试手段和方法解决上述问题。

发明内容

本发明提供一种电缆和电缆桥架防火保护装置内外温升测量系统，用于测量电缆和电缆桥架防火保护装置在核电厂正常运行条件下电缆桥架的内部和外部温升ΔT。

本发明公开了一种电缆和电缆桥架防火保护装置内外温升测量系统，其包括设定长度的电缆桥架本体、恒温测试室及测量控制器；其中，所述电缆 桥架本体的外部设有防火保护层，所述电缆桥架本体的两端设有高温密封堵头，在所述电缆桥架本体内部形成密封的隔热腔体；所述隔热腔体内均布有加热电阻丝，所述加热电阻丝连接到所述防火保护层外部的恒流源；所述隔热腔体内设有多个桥架测温元件，所述恒温测试室设有多个室温测温元件，所述桥架测温元件及所述室温测温元件分别与所述测量控制器电连接。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步地，所述防火保护层包括至少一层陶瓷纤维毯，所述陶瓷纤维毯的外部包覆有硅布，所述电缆桥架本体的两侧还设有膨胀模块；所述高温密封堵头材质为陶瓷纤维毯。

进一步地，所述恒流源的电流为0.63安培，设于所述隔热腔体内的所述加热电阻丝的加热功率为140瓦；所述隔热腔体的底部设有玻璃丝布，所述加热电阻丝采样穿针方式排布在所述玻璃丝布的表面。

进一步地，所述恒温测试室四周墙壁上均匀等距地设有多个加热器，所述恒温测试室地面上布设有20毫米厚的胶合木质板。

进一步地，所述桥架测温元件采用6个热电偶，分别设于所述隔热腔体的中央，靠近两端位置；所述室温测温元件采用4个热电偶，分别安装在所述隔热腔体外部的两端，以及沿轴向中央界面的两侧，并处于同一平面上。

本发明还公开了一种电缆和电缆桥架防火保护装置内外温升测量方法，其包括上述的测量系统，所述温升测量方法包括以下步骤：

A.测量前的准备

a).将设于所述隔热腔体内的电阻丝端头通过调压器与外部电源连接，在供电回路上安装电流表；

b).将所述桥架测温元件及室温测温元件分别安置在相应位置，并与所述测量控制器连接；

B.开始升温

a).给所述恒温测试室升温并保持为35℃±2℃；并使所述隔热腔体内升温也保持在35℃±2℃；

b).通过所述电阻丝给所述隔热腔体内加热，使其持续升温；

C.温度的监测

a).所述恒温测试室保持为35℃±2℃，按设定时间间隔采样检测所述隔热腔体内温度T，所述隔热腔体的温差为△T＝T-35℃；

b).持续采样检测当△T的连续计算结果为恒定值时，再判断该恒定值是否能保持8小时，如果不能保证在连续8小时之内恒定，则持续检测加温；如果达到连续8小时△T为恒定值，则记录该恒定值，检测结束；

此时所得的△T为所述保护装置内所达到的最高温差，代表具有该保护装置的电缆桥架在正常运行中，当环境温度在35℃±2℃时，其里外温差不会超过△T。

优选地，所述恒温测试室的地面做绝缘处理。

优选地，△T稳定状态的误差为±1℃。

本发明的有益效果是：创新性地解决了核电厂运行期间防火包覆(即，防火保护装置)内部温度的监控问题，为核电厂业主的科学决策提供了依据。

附图说明

图1为本发明的电缆桥架防火保护装置的结构示意图；

图2为本发明的热电偶的设置位置示意图一；

图3为本发明的热电偶的设置位置示意图二；

在图1～3中，各标号所表示的部件名称列表如下：

1硅酮密封胶

2硅布

3陶瓷纤维毯

4粘接剂

5膨胀模块

6电阻丝

T1 热电偶

T2 热电偶

T3 热电偶

T4 热电偶

T5 热电偶

T6 热电偶

具体实施方式

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

本发明的电缆和电缆桥架防火保护装置内外温升测量系统及方法的测量对象为电缆和电缆桥架防火保护装置，如图1所示，所述电缆桥架防火保护装置包括硅酮密封胶1、硅布2(约0.5mm厚)、陶瓷纤维毯3(约38mm厚)、粘接剂4、膨胀模块5以及电阻丝6；优选地，所述电缆桥架防火保护装置的末端使用陶瓷纤维毯3堵塞严密，以防止空气对流；且所述膨胀模块5在正常运行情况下形成电缆桥架的通风槽，当火灾高温时膨胀封闭以保护电缆。

本发明的电缆和电缆桥架防火保护装置内外温升测量系统包括：设定长度的电缆桥架本体、恒温测试室及测量控制器；其中，所述电缆桥架本体的外部设有防火保护层，所述电缆桥架本体的两端设有高温密封堵头，在所述电缆桥架本体内部形成密封的隔热腔体；所述隔热腔体内均布有加热电阻丝，所述加热电阻丝连接到所述防火保护层外部的恒流源；所述隔热腔体内 设有多个桥架测温元件，所述恒温测试室设有多个室温测温元件，所述桥架测温元件及所述室温测温元件分别与所述测量控制器电连接。

所述防火保护层包括至少一层陶瓷纤维毯，所述陶瓷纤维毯的外部包覆有硅布，所述电缆桥架的两侧还设有膨胀模块；所述高温密封堵头材质为陶瓷纤维毯，所述高温密封堵头的优选厚度为150～300mm。

所述恒流源的电流为0.63安培，设于所述隔热腔体内的所述加热电阻丝的加热功率为140瓦；所述隔热腔体的底部设有玻璃丝布，所述加热电阻丝采样穿针方式排布在所述玻璃丝布的表面。

所述恒温测试室四周墙壁上均匀等距地设有多个加热器，所述恒温测试室地面上布设有20毫米厚的胶合木质板。

所述桥架测温元件采用6个热电偶，分别设于所述隔热腔体的中央，靠近两端位置；所述室温测温元件采用4个热电偶，分别安装在所述隔热腔体外部的两端，以及沿轴向中央界面的两侧，并处于同一平面上。

在本发明的电缆和电缆桥架防火保护装置内外温升测量系统中，所使用的设备和部件包括：

1)电阻丝

优选地，所述电阻丝的丝径为0.2mm，每米电阻为36欧姆，每米电缆桥架内部的电功率70瓦，整个长度的电缆桥架保护装置电功率为140瓦，共需电阻丝9.5米。

2)热电偶

优选地，所述热电偶的丝径为0.5mm，T型铜镍合金，精度为±0.5℃。

3)玻璃丝带

玻璃丝带具有耐高温、绝缘性能好等优点。优选地，所述玻璃丝带为耐高温无碱玻璃丝带，其厚度为0.25mm、宽度为100mm、耐温-20℃—260℃。

4)调压器

所述调压器的作用是调整回路的电压，优选地，使电流控制在0.63A，从而保证电缆桥架防火保护装置内部的功率在测量期间始终保持在140W。

5)电源

所述电源采用频率为50Hz的单相电源或者类似的设备，使在2米的测量长度内达到140W的电功率，同时要求误差范围控制在±1％；所述电源优选为恒流源，保证在整个测量过程中电阻丝的电流不受环境温度变化的影响。

6)电流表

所述电流表用于显示测量过程中的电流。

本发明的电缆和电缆桥架防火保护装置内外温升测量方法包括上述的测量系统，所述温升测量方法包括以下步骤：

A.测量前的准备

a).将设于所述隔热腔体内的电阻丝端头通过调压器与外部电源连接，在供电回路上安装电流表；

b).将所述桥架测温元件及室温测温元件分别安置在相应位置，并与所述测量控制器连接；热电偶用于测量桥架内部的温度，不允许接触电缆桥架；如图2、3所示，其中，T1、T2、T3号热电偶作为判定点，T4、T5、T6号热电偶仅作为收集数据使用；

热电偶位置分别为：

T1：靠近桥架一侧，位于保护装置高度和桥架长度的中心，悬空布置；

T2、T3热电偶：靠近桥架热电偶T1的另一侧、保护装置高度的中间，分别靠近两端封堵陶瓷纤维毯内边缘，悬空布置；

T4热电偶：位于保护装置高度、宽度、桥架长度的中心，悬空布置；

T5热电偶：保护装置高度、宽度的中心，长度约1/3处，悬空布置；

T6热电偶：桥架长度中心最近截面的T架上。

需要说明的是：本发明使用六个热电偶仅为示例，本领域技术人员可根据实际工况确定所使用的热电偶个数及位置。

B.开始升温

a).给所述恒温测试室升温并保持为35℃±2℃；并使所述隔热腔体内升温也保持在35℃±2℃；

b).通过所述电阻丝给所述隔热腔体内加热，使其持续升温；

C.温度的监测

a).所述恒温测试室保持为35℃±2℃，按设定时间间隔采样检测所述隔热腔体内温度T，所述隔热腔体的温差为△T＝T-35℃；例如：房间内四周墙壁上安装多个加热器(例如电炉)，加热器需均匀等距布置在房间周围，以满足房间整体温度恒定；所有加热器串联排布，即一个开关可同时控制所有加热器的运行与关闭；在房间空间正中心安装一热电偶，用来检测环境温度；加热控制器为一热敏传感器，开动开关，加热器加热；当温度达到预定值时，加热器自动关闭，停止加热；当温度低于预设值时，加热器启动加热。加热器的控制开关放置在房间外，便于操作；

b).持续采样检测当△T的连续计算结果为恒定值时，再判断该恒定值是否能保持8小时，如果不能保证在连续8小时之内恒定，则持续检测加温；如果达到连续8小时△T为恒定值，则记录该恒定值，检测结束；

此时所得的△T为所述保护装置内所达到的最高温差，代表具有该保护装置的电缆桥架在正常运行中，当环境温度在35℃±2℃时，其里外温差不会超过△T。△T稳定状态的误差为±1℃。

优选地，所述恒温测试室的地面做绝缘处理。

本发明的电缆和电缆桥架防火保护装置内外温升测量系统及方法有如下优势：

1、由于核电厂运行期间核辐射的影响，运行时电缆防火包覆内部的温 度是无法得知的；但这是业主非常关心的问题，如果温度超出允许范围将不可避免的降低电缆的额定电流，从而影响核级阀门、传感器及其它安全设备等的正常运行。本发明的电缆和电缆桥架防火保护装置内外温升测量系统及方法将核电厂运行期间动力电缆产生的热量以电功率的方式进行换算，并在试验方法中采用电阻丝来实现，使得测量防火包覆内部各种不同类型的动力电缆产生的热量成为现实，为核电厂业主的科学决策提供了依据。

2、本方法测量的环境温度始终保持在35±2℃的恒温状态，完全避免了空气流动对测量结果的影响，在该状态下得出的测量结果也会有一定的余量，符合核电厂纵深防御的原则。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。