本文摘要：摘要：在變壓器技術(shù)成熟發(fā)展的背景下，免維護(hù)吸濕器也逐漸得到了推廣使用。相比于常規(guī)的吸濕器，它能夠通過(guò)精確感知吸濕硅膠內(nèi)水分含量的變化，然后自動(dòng)進(jìn)行加熱、烘干，保證了吸濕硅膠可以長(zhǎng)期、反復(fù)使用，達(dá)到了免維護(hù)的效果。但是這些免維護(hù)吸濕器在實(shí)際
摘要：在變壓器技術(shù)成熟發(fā)展的背景下，免維護(hù)吸濕器也逐漸得到了推廣使用。相比于常規(guī)的吸濕器，它能夠通過(guò)精確感知吸濕硅膠內(nèi)水分含量的變化，然后自動(dòng)進(jìn)行加熱、烘干，保證了吸濕硅膠可以長(zhǎng)期、反復(fù)使用，達(dá)到了免維護(hù)的效果。但是這些免維護(hù)吸濕器在實(shí)際應(yīng)用中也還存在一些技術(shù)缺陷，例如安裝不方便、除濕不理想等。本文針對(duì)市面上一些主流免維護(hù)吸濕器存在的不足，對(duì)其除濕控制系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，從試驗(yàn)效果來(lái)看解決了上述問(wèn)題，具有推廣使用價(jià)值。
關(guān)鍵詞：免維護(hù)吸濕器;冷凝罩;顏色傳感器;電氣控制
引言：近年來(lái)電氣自動(dòng)化控制技術(shù)不斷成熟，將其應(yīng)用到變壓器除濕器中，解決了傳統(tǒng)除濕器需要維護(hù)人員手動(dòng)更換硅膠干燥劑的問(wèn)題，通過(guò)電氣控制加熱元件，對(duì)吸濕硅膠進(jìn)行烘干，既可以減輕維護(hù)和管理壓力，又能夠降低使用成本、減少資源消耗，兼顧了經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。本文針對(duì)免維護(hù)吸濕器在自動(dòng)化控制上存在的不足，提出了一種優(yōu)化方案，且控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于維護(hù)，控制靈敏度高，實(shí)用效果較好。
電力方向評(píng)職知識(shí)：變壓器繼電保護(hù)的論文投稿期刊
一、普通免維護(hù)吸濕器在應(yīng)用中存在的問(wèn)題
德國(guó)MR公司研發(fā)、生產(chǎn)的一種免維護(hù)除濕器，其原理是通過(guò)在線控制加熱的方式，讓已經(jīng)接近飽和的吸濕硅膠，通過(guò)加熱、烘干將水分蒸發(fā)，然后保證吸濕硅膠可以重復(fù)吸收空氣水分。從結(jié)構(gòu)組成上來(lái)看，在盛放吸濕硅膠的干燥罐內(nèi)防止空氣濕度檢測(cè)器，用于檢測(cè)硅膠濕度。如果濕度達(dá)到了設(shè)定值，則認(rèn)為硅膠失效;然后將這一信號(hào)反饋給控制終端�？刂平K端發(fā)送烘干指令，加熱元件通電后，利用高溫將吸濕硅膠內(nèi)的水分蒸發(fā)掉，從而讓吸濕硅膠重復(fù)利用。該設(shè)備雖然達(dá)到了免維護(hù)的目的，但是在實(shí)際應(yīng)用中仍然存在一些缺陷，較為突出的有兩個(gè)：
其一，變壓器儲(chǔ)油柜內(nèi)的油溫是波動(dòng)變化的，而油溫的高低變化，會(huì)直接導(dǎo)致通氣孔的進(jìn)氣和出氣也會(huì)受到影響，并發(fā)生熱脹冷縮。如果除濕器內(nèi)的加熱元件，正在對(duì)吸濕硅膠進(jìn)行烘干，此時(shí)油溫降低，加熱蒸發(fā)出來(lái)的水蒸氣，可能會(huì)被吸入儲(chǔ)油柜內(nèi)，這樣不僅沒(méi)有達(dá)到除濕效果，反而會(huì)加劇了變壓器受損的概率。其二，除濕器除了進(jìn)行空氣干燥的作用外，通常還具有空氣除雜作用。因此會(huì)在進(jìn)、出氣位置增加金屬燒結(jié)網(wǎng)用來(lái)濾除空氣雜質(zhì)。但是維護(hù)人員是無(wú)法觀察到金屬燒結(jié)網(wǎng)狀態(tài)的，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，越來(lái)越多的雜質(zhì)附著到金屬燒結(jié)網(wǎng)上，造成堵塞，引起瓦斯繼電器誤動(dòng)。
二、一種新型免維護(hù)吸濕器的設(shè)計(jì)方案
1、結(jié)構(gòu)組成
該設(shè)備的主要結(jié)構(gòu)包括依次連接的連接法蘭、上連接座、冷凝罩、阻隔件和油杯及放水電磁閥，設(shè)置在冷凝罩內(nèi)的吸濕硅膠和用于對(duì)吸濕硅膠進(jìn)行干燥的加熱裝置，以及設(shè)置在冷凝罩外用于控制加熱裝置的控制盒;吸濕硅膠內(nèi)設(shè)置有呼吸管，呼吸管通過(guò)吸濕硅膠與進(jìn)出氣組件的連接端連通;上連接座內(nèi)設(shè)置冷凝腔體，由通氣管道圍成的冷凝腔體的一端與呼吸管的頂端連通，另一端與連接法蘭的法蘭口連通;通氣管道外部對(duì)稱設(shè)置有半導(dǎo)體制冷片和散熱器;半導(dǎo)體制冷片連接在控制盒的制冷控制端。
進(jìn)出氣組件包括從連接端到自由端依次設(shè)置的葉輪腔和過(guò)濾腔;葉輪腔內(nèi)設(shè)置有位于進(jìn)出氣氣流方向上的葉輪;過(guò)濾腔下部側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有若干氣孔。過(guò)濾腔的末端連接內(nèi)部設(shè)置加熱片的加熱腔，加熱片由控制盒控制。控制盒包括殼體和設(shè)置在殼體內(nèi)的單片機(jī)，以及連接在單片機(jī)輸入端用于檢測(cè)吸濕硅膠顏色的顏色傳感器;單片機(jī)用于對(duì)比采集的RGB值與設(shè)定的RGB值，并根據(jù)對(duì)比結(jié)果向加熱裝置和半導(dǎo)體制冷片輸出相應(yīng)的控制指令。
2、控制方法
干燥罐內(nèi)儲(chǔ)存一定量的變色硅膠，這類硅膠吸水后會(huì)發(fā)生顏色變化�；谶@一特性，在干燥罐內(nèi)放置微型的顏色傳感器，可以實(shí)時(shí)觀測(cè)初始硅膠的顏色變化，并將顏色信息同步的反饋到單片機(jī)中。單片機(jī)先將這些顏色信息暫時(shí)存儲(chǔ)起來(lái)，然后確定變壓器負(fù)荷穩(wěn)定的時(shí)間段，將不屬于該時(shí)間段內(nèi)產(chǎn)生的顏色信息全部剔除掉，降低干擾因素。然后以時(shí)間(t)為x軸，以顏色變化為y軸，得到了關(guān)于顏色變化周期的二維坐標(biāo)曲線。
技術(shù)人員設(shè)定一個(gè)最大含水率指標(biāo)(如70%)，然后將該指標(biāo)下變色硅膠的顏色信息，作為最高限定值。當(dāng)顏色變化曲線超過(guò)該限定值后，單片機(jī)發(fā)出兩條控制指令。一條是向半導(dǎo)體制冷片發(fā)出的制冷信號(hào)，另一條是向加熱單元發(fā)出的烘干信號(hào)。然后在適宜的溫度內(nèi)，加熱并進(jìn)行烘干。在這一過(guò)程中，顏色傳感器仍然會(huì)不斷的向單片機(jī)反饋吸濕硅膠的顏色變化情況，并繼續(xù)繪制顏色變化曲線。當(dāng)曲線重新降低至最低限定值以下時(shí)，單片機(jī)再發(fā)出兩條控制指令。先是斷開(kāi)加熱單元的電路，停止加熱，然后斷開(kāi)半導(dǎo)體制冷片的電路，完成一個(gè)控制周期。
三、新型免維護(hù)吸濕器的技術(shù)效果
相比于目前市場(chǎng)上較為常見(jiàn)的免維護(hù)吸濕器，本文設(shè)計(jì)的一種改良控制系統(tǒng)的新型免維護(hù)吸濕器，具有以下技術(shù)優(yōu)勢(shì)：(1)在法蘭下部增加了冷凝腔體，在吸濕硅膠烘干時(shí)產(chǎn)生的水蒸氣，通過(guò)冷凝腔體時(shí)，空氣中的水分子會(huì)預(yù)冷凝結(jié)。保證了呼入的氣體中只含有極少的水分，這就避免了傳統(tǒng)免維護(hù)吸濕器可能存在的水蒸氣被重復(fù)吸入的缺陷。(2)改良了過(guò)濾腔，在過(guò)濾腔的中空部位增加了除塵網(wǎng)，除了吸收空氣水分外，還兼顧了濾除雜質(zhì)、灰塵的作用。改良之后不再需要金屬燒結(jié)網(wǎng)，這樣就避免了因?yàn)橛^察不清楚、維護(hù)不到位，出現(xiàn)金屬燒結(jié)網(wǎng)堵塞并造成瓦斯繼電器誤動(dòng)的缺陷。
(3)環(huán)境適應(yīng)性好。內(nèi)置加熱單元可以保證該設(shè)備在我國(guó)北方尤其是東北寒冷地區(qū)，冬季也不會(huì)出現(xiàn)過(guò)濾腔內(nèi)結(jié)冰、堵塞的問(wèn)題，保證了除濕器能夠全天候的發(fā)揮除濕作用。(4)控制精度高。本裝置中使用的是高精度的顏色傳感器，代替了普通免維護(hù)吸濕器中的濕度傳感器�？梢愿鶕�(jù)變色硅膠的顏色變化，更加靈敏的捕捉相關(guān)數(shù)據(jù)，保證了控制精度，讓吸濕硅膠始終發(fā)揮最大的除濕效果。(5)可以支持間歇式加熱，既可以保證烘干效果，又不會(huì)因?yàn)闇囟冗^(guò)高讓吸濕硅膠變形、失效，延長(zhǎng)了初始硅膠的使用壽命，真正實(shí)現(xiàn)了變壓器整個(gè)壽命周期內(nèi)的免維護(hù)、免更換。
四、免維護(hù)吸濕器的發(fā)展前景
近年來(lái)免維護(hù)吸濕器的種類不斷豐富、功能更加多樣，在控制技術(shù)方面也進(jìn)行著持續(xù)的創(chuàng)新。特別是隨著5G技術(shù)的推廣使用，以及今后高精度、微型傳感器的研發(fā)和使用，將會(huì)為免維護(hù)吸濕器的更好應(yīng)用提供技術(shù)支持。例如，目前很多變壓器由于運(yùn)行環(huán)境比較惡劣，免維護(hù)除濕器也有可能存在信號(hào)受到干擾，控制系統(tǒng)延時(shí)響應(yīng)等問(wèn)題。下一步隨著5G網(wǎng)絡(luò)的全覆蓋，讓偏遠(yuǎn)地區(qū)的變壓器吸濕器也能夠?qū)崿F(xiàn)信號(hào)的高精度、實(shí)時(shí)化傳遞，有助于提高單片機(jī)的響應(yīng)速度和控制水平。在電力信息化背景下，免維護(hù)吸濕器的應(yīng)用匯越來(lái)越廣泛，只有堅(jiān)持技術(shù)創(chuàng)新，不斷提高控制水平，才能讓免維護(hù)吸濕器在變壓器設(shè)備中得到更好的應(yīng)用。
結(jié)語(yǔ)：現(xiàn)階段免維護(hù)除濕器已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于變壓器中，在減輕設(shè)備管理人員壓力、保證變壓器穩(wěn)定運(yùn)行等方面發(fā)揮了顯著的作用。但是很多品牌、型號(hào)的免維護(hù)除濕器，在實(shí)際應(yīng)用中也存在功能缺陷和安全隱患，必須要進(jìn)行技術(shù)改良。本文從免維護(hù)吸濕器的控制系統(tǒng)出發(fā)，配合對(duì)部分組成結(jié)構(gòu)的改良，進(jìn)一步提高了設(shè)備的應(yīng)用效果。同時(shí)，改良后的免維護(hù)吸濕器體積小巧、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全可靠，具有良好的推廣使用前景。
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作者：周林1馬學(xué)軍1鄭喬華1陳靜2
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