本文摘要:摘要:在變壓器技術成熟發展的背景下,免維護吸濕器也逐漸得到了推廣使用。相比于常規的吸濕器,它能夠通過精確感知吸濕硅膠內水分含量的變化,然后自動進行加熱、烘干,保證了吸濕硅膠可以長期、反復使用,達到了免維護的效果。但是這些免維護吸濕器在實際
摘要:在變壓器技術成熟發展的背景下,免維護吸濕器也逐漸得到了推廣使用。相比于常規的吸濕器,它能夠通過精確感知吸濕硅膠內水分含量的變化,然后自動進行加熱、烘干,保證了吸濕硅膠可以長期、反復使用,達到了免維護的效果。但是這些免維護吸濕器在實際應用中也還存在一些技術缺陷,例如安裝不方便、除濕不理想等。本文針對市面上一些主流免維護吸濕器存在的不足,對其除濕控制系統進行了優化設計,從試驗效果來看解決了上述問題,具有推廣使用價值。
關鍵詞:免維護吸濕器;冷凝罩;顏色傳感器;電氣控制
引言:近年來電氣自動化控制技術不斷成熟,將其應用到變壓器除濕器中,解決了傳統除濕器需要維護人員手動更換硅膠干燥劑的問題,通過電氣控制加熱元件,對吸濕硅膠進行烘干,既可以減輕維護和管理壓力,又能夠降低使用成本、減少資源消耗,兼顧了經濟效益和環保效益。本文針對免維護吸濕器在自動化控制上存在的不足,提出了一種優化方案,且控制系統的結構簡單,易于維護,控制靈敏度高,實用效果較好。
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一、普通免維護吸濕器在應用中存在的問題
德國MR公司研發、生產的一種免維護除濕器,其原理是通過在線控制加熱的方式,讓已經接近飽和的吸濕硅膠,通過加熱、烘干將水分蒸發,然后保證吸濕硅膠可以重復吸收空氣水分。從結構組成上來看,在盛放吸濕硅膠的干燥罐內防止空氣濕度檢測器,用于檢測硅膠濕度。如果濕度達到了設定值,則認為硅膠失效;然后將這一信號反饋給控制終端?刂平K端發送烘干指令,加熱元件通電后,利用高溫將吸濕硅膠內的水分蒸發掉,從而讓吸濕硅膠重復利用。該設備雖然達到了免維護的目的,但是在實際應用中仍然存在一些缺陷,較為突出的有兩個:
其一,變壓器儲油柜內的油溫是波動變化的,而油溫的高低變化,會直接導致通氣孔的進氣和出氣也會受到影響,并發生熱脹冷縮。如果除濕器內的加熱元件,正在對吸濕硅膠進行烘干,此時油溫降低,加熱蒸發出來的水蒸氣,可能會被吸入儲油柜內,這樣不僅沒有達到除濕效果,反而會加劇了變壓器受損的概率。其二,除濕器除了進行空氣干燥的作用外,通常還具有空氣除雜作用。因此會在進、出氣位置增加金屬燒結網用來濾除空氣雜質。但是維護人員是無法觀察到金屬燒結網狀態的,隨著時間的延長,越來越多的雜質附著到金屬燒結網上,造成堵塞,引起瓦斯繼電器誤動。
二、一種新型免維護吸濕器的設計方案
1、結構組成
該設備的主要結構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,設置在冷凝罩內的吸濕硅膠和用于對吸濕硅膠進行干燥的加熱裝置,以及設置在冷凝罩外用于控制加熱裝置的控制盒;吸濕硅膠內設置有呼吸管,呼吸管通過吸濕硅膠與進出氣組件的連接端連通;上連接座內設置冷凝腔體,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;通氣管道外部對稱設置有半導體制冷片和散熱器;半導體制冷片連接在控制盒的制冷控制端。
進出氣組件包括從連接端到自由端依次設置的葉輪腔和過濾腔;葉輪腔內設置有位于進出氣氣流方向上的葉輪;過濾腔下部側壁上開設有若干氣孔。過濾腔的末端連接內部設置加熱片的加熱腔,加熱片由控制盒控制?刂坪邪んw和設置在殼體內的單片機,以及連接在單片機輸入端用于檢測吸濕硅膠顏色的顏色傳感器;單片機用于對比采集的RGB值與設定的RGB值,并根據對比結果向加熱裝置和半導體制冷片輸出相應的控制指令。
2、控制方法
干燥罐內儲存一定量的變色硅膠,這類硅膠吸水后會發生顏色變化;谶@一特性,在干燥罐內放置微型的顏色傳感器,可以實時觀測初始硅膠的顏色變化,并將顏色信息同步的反饋到單片機中。單片機先將這些顏色信息暫時存儲起來,然后確定變壓器負荷穩定的時間段,將不屬于該時間段內產生的顏色信息全部剔除掉,降低干擾因素。然后以時間(t)為x軸,以顏色變化為y軸,得到了關于顏色變化周期的二維坐標曲線。
技術人員設定一個最大含水率指標(如70%),然后將該指標下變色硅膠的顏色信息,作為最高限定值。當顏色變化曲線超過該限定值后,單片機發出兩條控制指令。一條是向半導體制冷片發出的制冷信號,另一條是向加熱單元發出的烘干信號。然后在適宜的溫度內,加熱并進行烘干。在這一過程中,顏色傳感器仍然會不斷的向單片機反饋吸濕硅膠的顏色變化情況,并繼續繪制顏色變化曲線。當曲線重新降低至最低限定值以下時,單片機再發出兩條控制指令。先是斷開加熱單元的電路,停止加熱,然后斷開半導體制冷片的電路,完成一個控制周期。
三、新型免維護吸濕器的技術效果
相比于目前市場上較為常見的免維護吸濕器,本文設計的一種改良控制系統的新型免維護吸濕器,具有以下技術優勢:(1)在法蘭下部增加了冷凝腔體,在吸濕硅膠烘干時產生的水蒸氣,通過冷凝腔體時,空氣中的水分子會預冷凝結。保證了呼入的氣體中只含有極少的水分,這就避免了傳統免維護吸濕器可能存在的水蒸氣被重復吸入的缺陷。(2)改良了過濾腔,在過濾腔的中空部位增加了除塵網,除了吸收空氣水分外,還兼顧了濾除雜質、灰塵的作用。改良之后不再需要金屬燒結網,這樣就避免了因為觀察不清楚、維護不到位,出現金屬燒結網堵塞并造成瓦斯繼電器誤動的缺陷。
(3)環境適應性好。內置加熱單元可以保證該設備在我國北方尤其是東北寒冷地區,冬季也不會出現過濾腔內結冰、堵塞的問題,保證了除濕器能夠全天候的發揮除濕作用。(4)控制精度高。本裝置中使用的是高精度的顏色傳感器,代替了普通免維護吸濕器中的濕度傳感器?梢愿鶕兩枘z的顏色變化,更加靈敏的捕捉相關數據,保證了控制精度,讓吸濕硅膠始終發揮最大的除濕效果。(5)可以支持間歇式加熱,既可以保證烘干效果,又不會因為溫度過高讓吸濕硅膠變形、失效,延長了初始硅膠的使用壽命,真正實現了變壓器整個壽命周期內的免維護、免更換。
四、免維護吸濕器的發展前景
近年來免維護吸濕器的種類不斷豐富、功能更加多樣,在控制技術方面也進行著持續的創新。特別是隨著5G技術的推廣使用,以及今后高精度、微型傳感器的研發和使用,將會為免維護吸濕器的更好應用提供技術支持。例如,目前很多變壓器由于運行環境比較惡劣,免維護除濕器也有可能存在信號受到干擾,控制系統延時響應等問題。下一步隨著5G網絡的全覆蓋,讓偏遠地區的變壓器吸濕器也能夠實現信號的高精度、實時化傳遞,有助于提高單片機的響應速度和控制水平。在電力信息化背景下,免維護吸濕器的應用匯越來越廣泛,只有堅持技術創新,不斷提高控制水平,才能讓免維護吸濕器在變壓器設備中得到更好的應用。
結語:現階段免維護除濕器已經被廣泛的應用于變壓器中,在減輕設備管理人員壓力、保證變壓器穩定運行等方面發揮了顯著的作用。但是很多品牌、型號的免維護除濕器,在實際應用中也存在功能缺陷和安全隱患,必須要進行技術改良。本文從免維護吸濕器的控制系統出發,配合對部分組成結構的改良,進一步提高了設備的應用效果。同時,改良后的免維護吸濕器體積小巧、結構簡單、安全可靠,具有良好的推廣使用前景。
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作者:周林1馬學軍1鄭喬華1陳靜2
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