一種免維護(hù)吸濕器及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及變壓器儲(chǔ)油柜的吸濕器，具體為一種免維護(hù)吸濕器及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]吸濕硅膠作為空氣濕度過濾材料應(yīng)用于變壓器儲(chǔ)油柜上通氣孔的過濾，主要濾除空氣中的水分和塵埃。采用變色硅膠靠人眼觀察來判斷吸濕材料是否失效，過去的做法是，發(fā)現(xiàn)1/3的硅膠變色，就要重新更換新的硅膠，失效硅膠只能作廢棄處理。
[0003]針對(duì)上述問題德國的MR公司研制了一種通過在線加熱方式自動(dòng)還原失效硅膠的裝置，命名為免維護(hù)吸濕器，其采用原理為運(yùn)用硅膠過濾后空氣濕度檢測的方法判斷硅膠是否失效，如果濕度過大則認(rèn)為硅膠失效，起動(dòng)加熱裝置對(duì)硅膠進(jìn)行加熱脫水，以達(dá)到硅膠再利用和變廢為寶之目的。MR公司的免維護(hù)吸濕器存在如下幾個(gè)問題，1、通過濕度檢測判斷硅膠失效是一種間接判斷方法，存在識(shí)別不準(zhǔn)的問題，假如外界空氣濕度不大時(shí)，即便經(jīng)過失效的硅膠過濾后它的濕度也是很小的，由此設(shè)備認(rèn)為硅膠是有效的，這就是一種錯(cuò)誤。2、變壓器儲(chǔ)油柜通氣孔的進(jìn)氣和出氣是伴隨著油的熱脹冷縮而實(shí)時(shí)變化的，而油的熱脹冷縮又是隨著變壓器負(fù)荷在變化，無規(guī)律可循。這就會(huì)存在著硅膠正在加熱脫水時(shí)濕熱蒸汽被吸入變壓器儲(chǔ)油柜的可能性，進(jìn)一步威脅變壓器的可靠運(yùn)行。3、免維護(hù)吸濕器的進(jìn)氣出氣部分采用了金屬燒結(jié)網(wǎng)結(jié)構(gòu)形式，起到過濾空氣塵埃的作用，但是呼吸狀態(tài)無法觀察，原傳統(tǒng)式吸濕器下方配置了油杯，呼氣和吸氣時(shí)會(huì)有氣泡發(fā)生，變壓器用戶可觀測到此現(xiàn)象，利于判斷儲(chǔ)油柜通氣孔是否暢通，因?yàn)橐坏┩饪锥氯?，?huì)導(dǎo)致瓦斯繼電器誤動(dòng)，進(jìn)而發(fā)生變壓器停電現(xiàn)象。
[0004]為解決MR免維護(hù)吸濕器存在的兩個(gè)問題，意大利COMEN公司也研發(fā)了一種采用稱重原理判斷硅膠是否失效的雙管式免維護(hù)吸濕器，COMEN公司舍棄了通過濕度檢測來識(shí)別硅膠是否失效的方法，取而代之的是運(yùn)用硅膠吸濕后重量增加的原理，使用稱重傳感器來辨別硅膠是否吸濕飽和，進(jìn)一步開啟加熱裝置對(duì)其進(jìn)行脫水再生。為了避免加熱過程中的濕熱蒸汽被吸入變壓器，他們采用的是一用一備的雙管結(jié)構(gòu)，通過電磁閥自動(dòng)切換方式，確保被吸入的空氣是干燥的，以達(dá)到真正免維護(hù)的目的。經(jīng)過用戶使用后統(tǒng)計(jì)分析，COMEN公司的免維護(hù)吸濕器也存在幾個(gè)問題，1、稱重傳感器的測量精度受限于環(huán)境溫度和來自于變壓器運(yùn)行時(shí)自身的震動(dòng)，硅膠吸濕后的重量變化是微量等級(jí)，硅膠通過稱重判斷是否吸濕飽和原理僅限于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境。2、雙管式結(jié)構(gòu)的免維護(hù)吸濕器運(yùn)用于容量較大變壓器時(shí)，體積過于龐大，不利于設(shè)計(jì)安裝。3、仍然是呼吸狀態(tài)無法觀察。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡單，檢測準(zhǔn)確，并且能夠避免濕熱空氣被吸入變壓器儲(chǔ)油柜的免維護(hù)吸濕器及其控制方法。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0007]一種免維護(hù)吸濕器，包括依次連接的連接法蘭、上連接座、冷凝罩和進(jìn)出氣組件，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。
[0008]優(yōu)選的，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，葉輪腔的外壁上設(shè)置有對(duì)應(yīng)葉輪的觀察窗；過濾腔內(nèi)填充過濾填料，其下部側(cè)壁上開設(shè)有若干氣孔。
[0009]進(jìn)一步，過濾腔的末端連接內(nèi)部設(shè)置加熱片的加熱腔，加熱片由控制盒控制。
[0010]優(yōu)選的，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。
[0011]優(yōu)選的，吸濕硅膠內(nèi)均勻設(shè)置采用碳纖維陣列的加熱裝置，吸濕硅膠外套設(shè)有金屬濾網(wǎng)。
[0012]優(yōu)選的，通氣管道呈變直徑設(shè)置，對(duì)稱設(shè)置半導(dǎo)體制冷片的兩側(cè)之間的距離為最小直徑；半導(dǎo)體制冷片和散熱器的兩端均通過隔熱材料分別與上連接座固定。
[0013]優(yōu)選的，冷凝罩和進(jìn)出氣組件之間設(shè)置下連接座，下連接座內(nèi)部上端的外緣設(shè)置進(jìn)出氣孔，進(jìn)出氣孔與進(jìn)出氣組件的連接端連通。
[0014]一種免維護(hù)吸濕器的控制方法，包括如下步驟，
[0015]步驟一，通過顏色傳感器實(shí)時(shí)采集吸濕硅膠的顏色信息，并在采集周期內(nèi)多次讀入求平均值后確定當(dāng)前周期內(nèi)硅膠的RGB值，并將其存入單片機(jī)的RAM中；
[0016]步驟二，在變壓器的負(fù)荷穩(wěn)定時(shí)段內(nèi)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較篩選，得到顏色變化周期曲線，將曲線進(jìn)行延伸，用設(shè)定的當(dāng)日對(duì)比時(shí)刻位置處的RGB值與設(shè)定的RGB值進(jìn)行比較，如果大于設(shè)定值，則置位夜間脫水控制標(biāo)志，反之則清零該標(biāo)志；
[0017]步驟三，根據(jù)置位的夜間脫水控制標(biāo)志，先向半導(dǎo)體制冷片發(fā)出制冷信號(hào)，再向加熱裝置發(fā)出加熱信號(hào)；吸濕硅膠還原過程結(jié)束后，待其溫度降到室外溫度后再半導(dǎo)體制冷片再停止工作。
[0018]優(yōu)選的，單片機(jī)根據(jù)設(shè)置在吸濕硅膠內(nèi)的溫度傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行間歇式加熱，最高溫度不高于110°C。
[0019]優(yōu)選的，單片機(jī)根據(jù)采集到的室外溫度，對(duì)設(shè)置在進(jìn)出氣組件中的加熱腔內(nèi)的加熱片進(jìn)行控制，當(dāng)采集到的溫度低于設(shè)定值時(shí)，單片機(jī)發(fā)出加熱片工作信號(hào)。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果:
[0021]本發(fā)明通過設(shè)置在法蘭下方連通設(shè)置的冷凝腔體，將在加熱再生過程中吸入的濕熱蒸汽進(jìn)行半導(dǎo)體冷凝空氣過濾，當(dāng)濕熱空氣流經(jīng)冷凝腔體時(shí)，水和氣被快速的分離，保證了呼入空氣是干燥的，從而在采用單管結(jié)構(gòu)縮小體積的同時(shí)，防止了加熱再生過程中濕熱蒸汽被吸入的問題；通過對(duì)半導(dǎo)體制冷片加電后，利用其吸熱面產(chǎn)生制冷效果，不僅體積小巧，而且低價(jià)環(huán)保；使其整體結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)合理，控制便捷，加工方便，安全可靠。
[0022]進(jìn)一步的，通過設(shè)置在過濾腔的過濾填料增加了空氣進(jìn)入的通道長度，能夠有效的濾除空氣中的灰塵，并且利用設(shè)置在葉輪腔中葉輪的正反轉(zhuǎn)與氣體的流入和流出的對(duì)應(yīng)，準(zhǔn)確的反應(yīng)出其工作時(shí)的呼吸狀態(tài)。
[0023]進(jìn)一步的，通過設(shè)置的加熱腔，能夠保證其在冬季溫度較低的東北地區(qū)也能確保過濾腔內(nèi)不結(jié)冰，徹底防止氣道堵塞。
[0024]進(jìn)一步的，硅膠飽和檢測采用了顏色傳感器對(duì)可視區(qū)內(nèi)的硅膠變色情況進(jìn)行分析，以此來判斷硅膠是否還可以有效吸濕；通過直接對(duì)反應(yīng)硅膠濕度的顏色參數(shù)進(jìn)行采集，避免了其通過間接檢測得到數(shù)據(jù)的誤差，提高了其檢測的準(zhǔn)確性和工作的效率。
[0025]進(jìn)一步的，通過設(shè)置的碳纖維陣列，保證了對(duì)吸濕硅膠的均勻加熱，以及對(duì)硅膠過濾性能的最小影響；同時(shí)，利用其外部套設(shè)的金屬濾網(wǎng)，提高其過濾能效的同時(shí)，為其提供了良好的機(jī)械強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
[0026]進(jìn)一步的，通過隔熱材料的設(shè)置能夠提高制冷效率，防止外部熱能通過傳導(dǎo)方式進(jìn)入制冷區(qū)域。
[0027]進(jìn)一步的，通過設(shè)置在外緣的進(jìn)出氣孔，保證氣流通順的情況下，便于對(duì)冷凝罩上的冷凝水的直接收集，避免其再通過底部吸濕硅膠回吸。
[0028]本發(fā)明所述的方法，通過多次讀入求平均值的方法能夠?yàn)V除干擾信息，提高檢測精度，利用顏色的對(duì)比確定吸濕硅膠狀態(tài)，為后續(xù)干燥提高判斷依據(jù)；同時(shí)在負(fù)荷穩(wěn)定時(shí)段內(nèi)進(jìn)行干燥操作，利于將硅膠中水分析出；并且保證整個(gè)加熱脫水期間變壓器負(fù)荷波動(dòng)較小，幾乎不出氣也不吸氣，即便有呼吸過程，經(jīng)過冷凝腔體的濕熱空氣也會(huì)將水、氣分離，確保含水氣體不被吸入變壓器。
[0029]進(jìn)一步的，通過間歇性的加熱，能夠提高其干燥效率，并且保證還原后吸濕硅膠的有效性；同時(shí)通過對(duì)半導(dǎo)體制冷片和加熱片的同步滯后控制，保證了對(duì)蒸汽的冷凝和解凍效果。
【附圖說明】
[0030]圖1為本發(fā)明實(shí)例中所述的免維護(hù)吸濕器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖2為本發(fā)明實(shí)例中所述的冷凝腔體的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖3為本發(fā)明實(shí)例中所述的進(jìn)出氣部件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖4為本發(fā)明實(shí)例中所述的控制方法的順序控制流程圖。
[0034]圖5為本發(fā)明實(shí)例中所述的冷凝腔的控制時(shí)序圖。
[0035]圖6為本發(fā)明實(shí)例中所述的碳纖維陣列的加熱控制時(shí)序圖。
[0036]圖7本發(fā)明實(shí)例中所述的環(huán)境溫度小于設(shè)定值時(shí)的防凍控制時(shí)序圖。
[0037]圖中:連接法蘭1、上連接座2、冷凝罩3、進(jìn)出氣組件4、吸濕硅膠5、控制盒6、呼吸管7、冷凝腔體8、下連接座9、碳纖維陣列10 ;葉輪腔41、過濾腔42、加熱腔43、葉輪44、觀察窗45、過濾填料46、氣孔47、加熱片48 ;通氣管道81、半導(dǎo)體制冷片82、散熱器83、隔熱材料84 ;顏色傳感器61 ;進(jìn)出氣孔91。
【具體實(shí)施方式】
[0038]下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，所述是對(duì)本發(fā)明的解釋而不是限定。
[0039]本發(fā)明一種免維護(hù)吸濕器，如圖1所示，包括依次連接的連接法蘭1、上連接座2、冷凝罩3和進(jìn)出氣組件4，設(shè)置在冷凝罩3內(nèi)的吸濕硅膠5和用于對(duì)吸濕硅膠5進(jìn)行干燥的加熱裝置，以及設(shè)置在冷凝罩3外用于控制加熱裝置的控制盒6 ;吸濕硅膠5內(nèi)設(shè)置有呼吸管7，呼吸管7通過吸濕硅膠5與進(jìn)出氣組件4的連接端連通；如圖1和圖2所示，上連接座2內(nèi)設(shè)置冷凝腔體8，由通氣管道81圍成的冷凝腔體8的一端與呼吸管7的頂端連通，另一端與連接法蘭I的法蘭口連通；通氣管道81外部對(duì)稱設(shè)置有半導(dǎo)體制冷片82和散熱器83 ;半導(dǎo)體制冷片82連接在控制盒6的制冷控制端。在冷凝腔體8中采用的半導(dǎo)體制冷片82運(yùn)用了珀?duì)栙N效應(yīng)原理，給其加入直流電源時(shí)，一面產(chǎn)生吸熱，另一面散熱，吸熱的一面用于制冷，較壓縮機(jī)加冷媒方式具有體積小、壽命長、造價(jià)低、綠色環(huán)保等特點(diǎn)。
[0040]本優(yōu)選實(shí)例中，如圖3所示，進(jìn)出氣組件4包括從連接端到自由端依次設(shè)置的葉輪腔41和過濾腔42 ;葉輪腔41內(nèi)設(shè)置有位于進(jìn)出氣氣流方向上的葉輪44，葉輪腔41的外壁上設(shè)置有對(duì)應(yīng)葉輪44的觀察窗45 ;過濾腔42內(nèi)填充過濾填料46，其下部側(cè)壁上開設(shè)有若干氣孔47 ;過濾腔42的末端連接內(nèi)部設(shè)置加熱片48的加熱腔43，加熱片48由控制盒6控制。
[0041]其中，控制盒6包括殼體和設(shè)置在殼體內(nèi)的單片機(jī)，以及連接在單