一種礦用變頻器內部濕度控制裝置

天地（常州）自動化股份有限公司 許明瑤

一種礦用變頻器內部濕度控制裝置

天地（常州）自動化股份有限公司 許明瑤

【摘要】本文介紹了一種礦用變頻器內部濕度控制裝置，該濕度控制裝置解決了現有煤礦井下加熱除濕技術存在的除濕效率低、能耗高的問題，并且具有結構緊湊、成本較低、無加熱裝置、快速除濕等特點。介紹了濕度控制裝置工作原理、濕度控制器設計以及結構設計，并通過試驗對該濕度控制器除濕效率進行驗證，試驗證明該濕度控制器除濕效率高，效果良好。

【關鍵詞】濕度控制裝置；礦用變頻器；變色硅膠；加熱除濕

1 引言

煤礦井下大多為高溫潮濕環境，礦用變頻器應用于該環境中其防爆殼體內部電氣設備表面容易產生結露現象，導致絕緣性能降低引起電氣短路等危險故障。因此需要對礦用變頻器內部濕度進行控制，防止凝露發生。本文所涉及的礦用變頻器內部濕度控制裝置有效解決了現有除濕方式效率低、存在負面影響等問題，并且該裝置具有結構緊湊、成本較低、無加熱裝置、快速除濕等特點。

2 濕度控制裝置工作原理

濕度控制裝置主要包括濕度控制器、通風裝置以及變色硅膠。其中濕度控制器主要由溫濕度傳感器以及濕度控制板組成，溫濕度傳感器用于檢測防爆殼內溫濕度數據并傳送給濕度控制板，濕度控制板計算防爆殼相對濕度并預設濕度警告值和濕度閉鎖值；變色硅膠是本裝置使用的除濕劑，該除濕劑除濕效果好且對變頻器沒有負面影響；通風裝置采用通風風扇，結合特殊風道結構設計加快濕度控制裝置內濕氣流通速率，通過增加外圍繼電器控制電路用于當防爆殼體濕度過大時實現快速除濕。

3 濕度控制器設計

3.1 溫濕度傳感器

溫濕度傳感器選用Sensirion的SHT10型數字溫濕度傳感器，該傳感器將傳感元件和信號處理電路集成在一塊微型電路板上，包括一個電容性聚合體測濕敏感元件、一個用能隙材料制成的測溫元件，與14位的A/D轉換器以及串行接口電路實現無縫連接，輸出完全標定的數字信號，具有測量精度高、響應迅速、抗干擾能力強、性價比高等優點。其典型應用電路如圖1所示。

圖1 溫濕度傳感器典型應用電路

圖2 濕度控制板原理圖

3.2 濕度控制板設計

濕度控制板設計原理如圖2所示。控制核心采用C8051F410單片機控制核心；濕度信號調理電路用于調理溫濕度傳感器檢測到的溫度和濕度信號并傳送給單片機；電源調理電路用于對電路板供電電源進行抗干擾及穩壓處理，防止變頻器干擾；濕度警告和濕度閉鎖電路用于輸出濕度警告和濕度閉鎖無源信號提供外部控制。

3.3 軟件設計

由溫濕度傳感器對防爆殼內溫濕度實時檢測并傳送給單片計算相對濕度，計算得到的實時相對濕度與相對濕度預設值進行比較，滿足相應條件時單片輸出相應警告或閉鎖信號，并控制通風風扇。并且軟件設定5%滯環比較時間，防止控制器頻繁動作。

4 結構設計

濕度控制裝置由控制腔體、除濕腔體和通風腔體三個部分組成，如圖3所示。

控制腔體由控制腔外殼、濕度控制板和溫濕度傳感器組成。通過溫濕度傳感器檢測防爆殼內相對濕度并傳送到濕度控制板。

除濕腔體為一獨立裝置，由除濕腔外殼、變色硅膠容器和變色硅膠組成。變色硅膠容器由不銹鋼網板焊接而成，其外形如圖2所示為鋸齒狀，不銹鋼網板表面為網孔狀，這種結構設計有利于濕氣在裝置內流通并且濕氣與變色硅膠充分接觸。

通風腔體由通風腔外殼和通風風扇組成，通過通風風扇對除濕腔體進行通風，利用除濕腔體特殊風道結構設計可以實現快速除濕。

注：1-控制腔蓋板；2-除濕腔拉手；3-裝置外殼；4-通風風扇；5-溫濕度傳感器；6-控制腔體；7-濕度控制板；8-除濕腔外殼；9-除濕腔體；10-變色硅膠容器；11-變色硅膠；12-除濕腔蓋板；13-裝置固定座。圖3 濕度控制裝置結構圖

5 試驗及結論

本文對濕度控制裝置除濕性能進行驗證，通過加濕器對變頻器防爆殼體內部進行加濕模擬現場潮濕環境，采用溫濕度檢測儀對防爆殼內部相對濕度變化情況進行觀察，將本裝置除濕方法與加熱除濕技術進行對比并得到表1記錄數據。

表1 除濕效率對比分析

從對比數據表1可以看出，該濕度控制裝置相對于加熱除濕技術除濕速率快、效率高，用于礦用變頻器內部除濕具有更加良好的效果。

參考文獻

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作者簡介：

許明瑤（1987—），男，江蘇常州人，助理工程師，現工作于天地（常州）自動化股份有限公司，主要從事礦用變頻器設計開發工作。