CN112466517A - 一种带测温管的一体化矿物绝缘电缆及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带测温管的一体化矿物绝缘电缆，包括密实一体构成的若干导体、异形瓷柱、测温管和金属护套，本发明的有益效果在于：本申请加工的电缆，单支电缆连续长度可达1000米及以上，直接将测温通道预留在电缆内部，在电缆的导体上施加电压后，可以在实现供电及对介质(包括固体、液体和气体)的加热的同时，测温管中可以根据测温点要求位置装入铠装热电偶、测温光纤等温度传感器，方便地实现对某个点、某个区段实时测温，有效地防止因使用温度过高造成的介质爆炸及燃烧和因使用温度过低造成的介质凝固，同时测温电缆的安装无需二次安装。

Description

一种带测温管的一体化矿物绝缘电缆及其加工方法

技术领域：

本发明涉及矿物绝缘电缆领域，具体是一种带测温管的一体化矿物绝缘电缆及其加工方法。

背景技术：

矿物绝缘电缆已被广泛使用于高温、高压、高防爆、高腐蚀、高湿度等特殊场合，如核电站核岛电力输送、钢厂熔炼炉温控制以及石油天然气开采领域的稠油升温降黏、油层加热、火烧油层电热点火、蒸汽驱或蒸汽吞吐电伴热等。目前的矿物绝缘电缆主要用作电力输送、电信号输送或者电阻式伴热/加热的单一功能，其导电线芯的数量通常为1-4根，芯线置于金属护套内，在金属护套和导电线芯之间密实填充无机矿物绝缘材料。这种结构的矿物绝缘电缆只能满足一种功能需求，需对电缆或使用环境的某个点、某个区段的进行温度监测或控制时，需另外进行信号线的布线。由于光纤或热电偶的外径较小，通常需额外安装测温管，尤其是油井加热应用，安装工作量大且固定、密封等要求较高，因而施工成本较高，用于监测电缆温度时存在较为严重的温度滞后，不利于异常情况的及时发现和处置。此外，电缆长度由于受到原材料管坯长度的限制，成品长度最多200米左右，而油井加热应用通常在1000m以上，无法满足实际应用需求。

目前也有加热和测温一体化矿物绝缘电缆专利介绍，该种电缆是在将一对或多对热电偶偶丝与发热导体一同置于金属护套内，在金属护套和发热导体及热电偶线芯之间填充矿物粉末绝缘材料，但其温度探测点单一，且在大电流使用情况下加热导体产生的感应电流会对热电偶偶丝的温度电动势产生影响，从而最终对热电偶测温精度产生影响，当工作电压较高时，产生的感应电压还可能会损坏仪器仪表，难以满足实际应用需求。

发明内容：

本发明的目的就是为了解决现有问题，而提供一种带测温管的一体化矿物绝缘电缆及其加工方法。

本发明的技术解决措施如下：一种带测温管的一体化矿物绝缘电缆，包括密实一体构成的若干导体、异形瓷柱、测温管和金属护套，所述异形瓷柱具有若干线孔和U形槽，所述U形槽具有向外的开口，所述异形瓷柱插套于金属护套中，所述导体插套于线孔中，所述测温管嵌设于U形槽内。

作为优选，所述导体为单根实心导线，所述导线的材质为纯铜、无氧铜、铜镍合金、康铜及镍铬合金。

作为优选，所述异形瓷柱由绝缘材料压制烧结而成，所述绝缘材料为氧化镁、二氧化硅或氧化铝粉末，其含量不低于99％。

作为优选，所述测温管中预置有至少一组温度传感器。

作为优选，所述测温管在电缆末端为焊接有封帽的密闭端，在电缆的电源端具有敞口，用于置入铠装热电偶或测温光纤，以实现电缆内部的温度检测，所述测温管的材质为TP2铜盘管或不锈钢无缝盘管。

一种带测温管的一体化矿物绝缘电缆的加工方法，所述加工方法包括以下步骤：

S1、异形瓷柱制备：将筛选、造粒好的氧化镁粉送入干粉压机装料筒，压制前瓷柱形状选取模具，将压制合格的异形瓷柱装炉在1250℃高温下烧结4小时，烧结好后冷却至120℃取出备用；

S2、缆坯装配：取金属护套，进行清洗并吹干，取3支导线芯棒对表面清洗并吹干，将清洗好的金属护套和导线芯棒送入穿缆房备用，从烘箱中取出单支金属护套长度所需的异形瓷柱进入穿缆房，同时将瓷柱穿在3根导线芯棒上，在穿缆的同时对金属护套进行预热且温度达到100℃以上，异形瓷柱穿完后把预热好的金属护套套接于导线芯棒和异形瓷柱的结合体上面，再将测温管嵌入异形瓷柱上预留的U形槽内，并用工装封住尾端，装配成缆坯；

S3、减径拉拔：缆坯采用冷拔减径的方法将异形瓷柱内部的矿物绝缘粉末与导线、测温管、金属护套形成拉制成密实整体；

S4、线芯对接：前段缆坯拉制后将导线与后支穿好异形瓷柱的导线芯棒焊接，套入后根金属护套管继续装配成缆坯；

S5、焊缝探伤：将前根金属护套的末端与后根金属护套采用氩弧焊进行连续环缝对焊焊接，而后对环缝实施全范围的无损探伤检测，探伤检测合格后，对电缆进行耐电压、线芯通断和绝缘测试，所有测试项目确认合格后再对后续缆坯进行接续拉拔，反复以上工序，直至达到要求的电缆成品长度；

S6、热处理：对电缆进行连续光亮退火，对完成退火的电缆坯料进行工艺尺寸、电性能检测、空管气压检测，根据测温点长度要求装入铠装热电偶或测温光纤。

作为优选，步骤S2中异形瓷柱与导线芯棒的插套所需时间≤10min。

作为优选，步骤S5中的探伤为X射线探伤，每个焊缝拍片所取得的图像逐个进行缺陷评定，其缺陷长径必须满足≤1mm且同一个焊缝缺陷个数≤3个。

本发明的有益效果在于：本申请加工的电缆，单支电缆连续长度可达1000米及以上，直接将测温通道预留在电缆内部，在电缆的导体上施加电压后，可以在实现供电及对介质(包括固体、液体和气体)的加热的同时，测温管中可以根据测温点要求位置装入铠装热电偶、测温光纤等温度传感器，方便地实现对某个点、某个区段实时测温，有效地防止因使用温度过高造成的介质爆炸及燃烧和因使用温度过低造成的介质凝固，同时测温电缆的安装无需二次安装。因此，该电缆使用时对电缆所处环境的任意点进行温度测量，且连续测温管，可以有效屏蔽在大电流使用情况下感应电流会对热电偶线芯测温时的电动势有影响，避免当工作电压较高时，产生的感应电压损坏仪器仪表情况发生。电缆绝缘电阻与电缆长度的积应不小于1000MΩ·km，当电缆长度小于100m是，测量的绝缘电阻应不低于1000MΩ，电缆应经(2U0+1000V)、持续时间1min的电压试验应不击穿。

附图说明：

图1为本发明的电缆的剖面示意图；

图2为本发明的加工流程图；

附图中：1、导体；2、异形瓷柱；3、测温管；4、金属护套。

具体实施方式：

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1-2所示，带测温管的一体化矿物绝缘电缆，包括密实一体构成的若干导体1、异形瓷柱2、测温管3和金属护套4，所述异形瓷柱2具有若干线孔和U形槽，所述U形槽具有向外的开口，所述异形瓷柱2插套于金属护套4中，所述导体1插套于线孔中，所述测温管3嵌设于U形槽内。

具体地，所述导体1为单根实心导线，所述导线的材质为纯铜、无氧铜、铜镍合金、康铜及镍铬合金。

具体地，所述异形瓷柱2由绝缘材料压制烧结而成，所述绝缘材料为氧化镁、二氧化硅或氧化铝粉末，其含量不低于99％。

具体地，所述测温管3中预置有至少一组温度传感器。

具体地，所述测温管3在电缆末端为焊接有封帽的密闭端，在电缆的电源端具有敞口，用于置入铠装热电偶或测温光纤，以实现电缆内部的温度检测，所述测温管3的材质为TP2铜盘管或不锈钢无缝盘管。

一种带测温管3的一体化矿物绝缘电缆的加工方法，所述加工方法包括以下步骤：

S1、异形瓷柱制备：将筛选、造粒好的氧化镁粉送入干粉压机装料筒，压制前瓷柱形状选取模具，将压制合格的异形瓷柱2装炉在1250℃高温下烧结4小时，烧结好后冷却至120℃取出备用；

S2、缆坯装配：取金属护套4，进行清洗并吹干，取3支导线芯棒对表面清洗并吹干，将清洗好的金属护套4和导线芯棒送入穿缆房备用，从烘箱中取出单支金属护套4长度所需的异形瓷柱2进入穿缆房，同时将瓷柱穿在3根导线芯棒上，异形瓷柱2与导线芯棒的插套所需时间≤10min，在穿缆的同时对金属护套4进行预热且温度达到100℃以上，异形瓷柱2穿完后把预热好的金属护套4套接于导线芯棒和异形瓷柱2的结合体上面，再将测温管3嵌入异形瓷柱2上预留的U形槽内，并用工装封住尾端，装配成缆坯；

S3、减径拉拔：缆坯采用冷拔减径的方法将异形瓷柱2内部的矿物绝缘粉末与导线、测温管3、金属护套4形成拉制成密实整体；

S4、线芯对接：前段缆坯拉制后将导线与后支穿好异形瓷柱2的导线芯棒焊接，套入后根金属护套4管继续装配成缆坯；

S5、焊缝探伤：将前根金属护套4的末端与后根金属护套4采用氩弧焊进行连续环缝对焊焊接，而后对环缝实施全范围的无损探伤检测，探伤检测合格后，对电缆进行耐电压、线芯通断和绝缘测试，所有测试项目确认合格后再对后续缆坯进行接续拉拔，反复以上工序，直至达到要求的电缆成品长度，上述探伤为X射线探伤，每个焊缝拍片所取得的图像逐个进行缺陷评定，其缺陷长径必须满足≤1mm且同一个焊缝缺陷个数≤3个；

S6、热处理：对电缆进行连续光亮退火，对完成退火的电缆坯料进行工艺尺寸、电性能检测、空管气压检测，根据测温点长度要求装入铠装热电偶或测温光纤。

采用上述方法加工的电缆，单支电缆连续长度可达1000米及以上，直接将测温通道预留在电缆内部，在电缆的导体1上施加电压后，可以在实现供电及对介质(包括固体、液体和气体)的加热的同时，测温管3中可以根据测温点要求位置装入铠装热电偶、测温光纤等温度传感器，方便地实现对某个点、某个区段实时测温，有效地防止因使用温度过高造成的介质爆炸及燃烧和因使用温度过低造成的介质凝固，同时测温电缆的安装无需二次安装。因此，该电缆使用时对电缆所处环境的任意点进行温度测量，且连续测温管3，可以有效屏蔽在大电流使用情况下感应电流会对热电偶线芯测温时的电动势有影响，避免当工作电压较高时，产生的感应电压损坏仪器仪表情况发生。电缆绝缘电阻与电缆长度的积应不小于1000MΩ·km，当电缆长度小于100m是，测量的绝缘电阻应不低于1000MΩ，电缆应经(2U0+1000V)、持续时间1min的电压试验应不击穿。

以上所述只是用于理解本发明的方法和核心思想，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利的保护范围。

Claims (8)

1.一种带测温管的一体化矿物绝缘电缆，其特征在于：包括密实一体构成的若干导体、异形瓷柱、测温管和金属护套，所述异形瓷柱具有若干线孔和U形槽，所述U形槽具有向外的开口，所述异形瓷柱插套于金属护套中，所述导体插套于线孔中，所述测温管嵌设于U形槽内。

2.根据权利要求1所述的带测温管的一体化矿物绝缘电缆，其特征在于：所述导体为单根实心导线，所述导线的材质为纯铜、无氧铜、铜镍合金、康铜及镍铬合金。

3.根据权利要求1所述的带测温管的一体化矿物绝缘电缆，其特征在于：所述异形瓷柱由绝缘材料压制烧结而成，所述绝缘材料为氧化镁、二氧化硅或氧化铝粉末，其含量不低于99％。

4.根据权利要求1所述的带测温管的一体化矿物绝缘电缆，其特征在于：所述测温管中预置有至少一组温度传感器。

5.根据权利要求1所述的带测温管的一体化矿物绝缘电缆，其特征在于：所述测温管在电缆末端为焊接有封帽的密闭端，在电缆的电源端具有敞口，用于置入铠装热电偶或测温光纤，以实现电缆内部的温度检测，所述测温管的材质为TP2铜盘管或不锈钢无缝盘管。

6.一种根据权利要求1至5所述的带测温管的一体化矿物绝缘电缆的加工方法，其特征在于，所述加工方法包括以下步骤：

S1、异形瓷柱制备：将筛选、造粒好的氧化镁粉送入干粉压机装料筒，压制前瓷柱形状选取模具，将压制合格的异形瓷柱装炉在1250℃高温下烧结4小时，烧结好后冷却至120℃取出备用；

S2、缆坯装配：取金属护套，进行清洗并吹干，取3支导线芯棒对表面清洗并吹干，将清洗好的金属护套和导线芯棒送入穿缆房备用，从烘箱中取出单支金属护套长度所需的异形瓷柱进入穿缆房，同时将瓷柱穿在3根导线芯棒上，在穿缆的同时对金属护套进行预热且温度达到100℃以上，异形瓷柱穿完后把预热好的金属护套套接于导线芯棒和异形瓷柱的结合体上面，再将测温管嵌入异形瓷柱上预留的U形槽内，并用工装封住尾端，装配成缆坯；

S3、减径拉拔：缆坯采用冷拔减径的方法将异形瓷柱内部的矿物绝缘粉末与导线、测温管、金属护套形成拉制成密实整体；

S4、线芯对接：前段缆坯拉制后将导线与后支穿好异形瓷柱的导线芯棒焊接，套入后根金属护套管继续装配成缆坯；

S5、焊缝探伤：将前根金属护套的末端与后根金属护套采用氩弧焊进行连续环缝对焊焊接，而后对环缝实施全范围的无损探伤检测，探伤检测合格后，对电缆进行耐电压、线芯通断和绝缘测试，所有测试项目确认合格后再对后续缆坯进行接续拉拔，反复以上工序，直至达到要求的电缆成品长度；

S6、热处理：对电缆进行连续光亮退火，对完成退火的电缆坯料进行工艺尺寸、电性能检测、空管气压检测，根据测温点长度要求装入铠装热电偶或测温光纤。

7.根据权利要求6所述的带测温管的一体化矿物绝缘电缆的加工方法，其特征在于：步骤S2中异形瓷柱与导线芯棒的插套所需时间≤10min。

8.根据权利要求6所述的带测温管的一体化矿物绝缘电缆的加工方法，其特征在于：步骤S5中的探伤为X射线探伤，每个焊缝拍片所取得的图像逐个进行缺陷评定，其缺陷长径必须满足≤1mm且同一个焊缝缺陷个数≤3个。

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