鎧裝熱電偶絕緣電阻的分析與改進(jìn)

摘要:絕緣電阻是溫度儀表鎧裝熱電偶的技術(shù)參數(shù)之一，單位有MO.m和M2兩種。鎧裝熱電偶產(chǎn)品因?yàn)槭褂面z裝熱電偶電纜，產(chǎn)品絕緣電阻的檢測值與測溫元件鎧裝電纜的絕緣電阻值密切相關(guān)，鎧裝熱電偶電纜的性能指標(biāo)直接決定鎧裝熱電偶產(chǎn)品絕緣電阻技術(shù)指標(biāo)。
0引言
　　絕緣電阻是溫度儀表鎧裝熱電偶產(chǎn)品的技術(shù)參數(shù)之一，單位有M0.m和MQ兩種。鎧裝熱電偶產(chǎn)品因?yàn)槭褂面z裝熱電偶電纜，產(chǎn)品絕緣電阻的檢測參數(shù)與原材料鎧裝熱電偶電纜的絕緣電阻參數(shù)密切相關(guān)。
　　鎧裝熱電偶(電纜)的絕緣電阻有室溫和高溫兩種,與長度和溫度有關(guān)，隨著長度增長和溫度上升，其絕緣電阻逐漸下降。室溫絕緣電阻是鎧裝熱電偶產(chǎn)品的出廠檢驗(yàn)項(xiàng)目，產(chǎn)品出廠檢驗(yàn)時(shí)必須用兆歐表對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行一檢驗(yàn)。高溫絕緣電阻是產(chǎn)品型式試驗(yàn)項(xiàng)目之一，一般每5年對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行一次型式試驗(yàn)。
1絕緣電阻的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定
　　鎧裝熱電偶產(chǎn)品使用的測溫元件為鎧裝熱電偶電纜。標(biāo)準(zhǔn)GB/T18404--2001對(duì)鎧裝熱電偶電纜及鎧裝熱電偶產(chǎn)品的絕緣電阻給出了明確的檢驗(yàn)參數(shù)。
1.1絕緣電阻的測量方法
　　絕緣電阻檢驗(yàn)時(shí)應(yīng)使用500V的兆歐表進(jìn)行檢測。絕緣電阻的檢驗(yàn)應(yīng)在偶絲與偶絲之間、偶絲與套管之間測量，如圖1所示。
 
1.2鎧裝熱電偶電纜的絕緣電阻
　　標(biāo)準(zhǔn)4.2.2.2條款明確指出:在室溫絕緣電阻和高溫絕緣電阻測量時(shí)，樣品長度、試驗(yàn)溫度和絕緣電阻值(單位:IM0.m)如表1所示"。
 
1.3鎧裝熱電偶的絕緣電阻
　　標(biāo)準(zhǔn)5.2.2條款明確指出:在室溫絕緣電阻和高溫絕緣電阻測量中，樣品長度、試驗(yàn)溫度和絕緣電阻值如表2所示"。
 
1.4鎧裝熱電偶電纜和鎧裝熱電偶的絕緣電阻比較
　　初次使用標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，許多使用者對(duì)表I和表2中的單位比較疑惑-同是絕緣電阻，為何表1中的單位為MA.m,而表2中的單位MΩ。實(shí)際上表2中長度一欄中“全長”即與“.m”的意義相同。
　　因?yàn)殒z裝熱電偶電纜或鎧裝熱電偶的絕緣層具有有限的導(dǎo)電性，絕緣電阻隨電纜或熱電偶長度的增加而減小”。所以對(duì)于大于1米鎧裝熱電偶電纜或鎧裝熱電偶，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定其高溫絕緣電阻檢驗(yàn)符合全長≥5MΩ即為合格。
2影響絕緣電阻的因素
2.1鎧裝熱電偶電纜結(jié)構(gòu)
　　鎧裝熱電偶電纜是把保護(hù)套管(材料為不銹鋼或鎳基高溫合金)、絕緣材料(高純脫水氧化鎂粉或氧化鋁粉)與熱電偶絲組合在一起拉制而成”，如圖2所示。絕緣材料是用來使偶絲之間，偶絲與金屬套管之間絕緣的材料。選擇絕緣材料時(shí)，主要考慮的因素是:材料的電氣絕緣性能，化學(xué)的穩(wěn)定性、適應(yīng)性、熱膨脹、熱傳導(dǎo)、相對(duì)硬度、致密度和中子輻照效應(yīng)以及經(jīng)濟(jì)性等。標(biāo)準(zhǔn)CB/T18404-2001對(duì)套管的壁厚、絕緣層厚度和偶絲直徑均給出了相關(guān)規(guī)定，需求說明的是鎧裝熱電偶電纜的絕緣電阻與絕緣材料相關(guān)。常用的絕緣材料有:MgO、Al203.Zr02、BeO、TnO2等),在1200%℃以上時(shí)，絕緣粉的絕緣電阻急劇下降，從而導(dǎo)致產(chǎn)品的高溫絕緣電阻急劇下降。若將絕緣粉燒結(jié)成絕緣管，其絕緣電阻將比相同粉體材質(zhì)提高10倍，目前高溫用熱電偶絕緣管主要有高純Al203、BeO及BN管。
 
2.2絕緣管性能
　　絕緣管用來對(duì)熱電極(偶絲)之間以及熱電極與保護(hù)管之間進(jìn)行絕緣，絕緣管不僅絕緣電阻高，還可以防止因熱應(yīng)力而斷線的事故發(fā)生。其優(yōu)良性能如下:
1)耐高溫一在熱電偶溫度測量上限使時(shí)不產(chǎn)生變形、黏著等現(xiàn)象。
2)化學(xué)性能穩(wěn)定一特別是經(jīng)高溫下的化學(xué)性能要穩(wěn)定。
3)高溫下的絕緣性能好。
　　鎧裝電纜制作時(shí)，絕緣管性能的好壞直接影響產(chǎn)品的最終性能。對(duì)于爐壁產(chǎn)品，一般鎧裝電纜長度均在10米以上，所以爐壁產(chǎn)品使用的鎧裝熱電偶電纜必須具有非常好的絕緣性能，才能確保高溫測量時(shí)產(chǎn)品絕緣電阻符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。
3高溫絕緣電阻的質(zhì)量改進(jìn)
　　2012年年底我公司向用戶供應(yīng)了522支爐壁類產(chǎn)品，用戶反映有74支產(chǎn)品高溫絕緣電阻不達(dá)標(biāo)。檢驗(yàn)人員在用戶退回的不合格產(chǎn)品中隨機(jī)抽檢了8支產(chǎn)品進(jìn)行了高溫檢測，如表3所示，其中有5支產(chǎn)品高溫(500℃)絕緣電阻不達(dá)標(biāo)。
 
　　針對(duì)本批產(chǎn)品出現(xiàn)的高溫絕緣電阻不合格問題，技術(shù)人員采取的質(zhì)量改進(jìn)措施如下:
1)提高絕緣管原材料質(zhì)量，選用高純度絕緣管拉制的鎧裝電纜。
2)改進(jìn)加工工藝:如改進(jìn)絕緣材料調(diào)配工藝、改進(jìn)高溫烘箱溫度工藝等。加工工藝的改進(jìn)既保證了熱電偶的高溫密封性能，又保證了產(chǎn)品在高溫條件下的絕緣電阻要求。
3)將高溫絕緣電阻作為鎧裝熱電偶電纜檢驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行抽樣檢驗(yàn)。
4結(jié)束語
　　鎧裝熱電偶電纜是鎧裝熱電偶產(chǎn)品的關(guān)鍵部件,其性能指標(biāo)直接決定產(chǎn)品的最終技術(shù)指標(biāo)。在鎧裝熱電偶電纜拉制過程中，必須確保原材料絕緣粉的質(zhì)量，才能確保電纜的性能指標(biāo)，最終確保鎧裝熱電偶產(chǎn)品的高溫絕緣電阻技術(shù)性能指標(biāo)，滿足用戶高溫測量環(huán)境時(shí)的絕緣電阻需求。