數(shù)字智能化除濕烘干裝置的實(shí)現(xiàn)原理及應(yīng)用分析

韓亮，宋紅為，雷乘龍，魏丹，趙志海

（國網(wǎng)甘肅省電力公司天水供電公司，甘肅天水，7410000）

0 引言

在帶絕緣液電氣設(shè)備中，包括油浸式變壓器和油浸式電抗器等，為了保證絕緣油中水分含量在允許的范圍內(nèi)，需要配置吸濕器。吸濕器對帶絕緣液電氣設(shè)備能夠起到較好的保護(hù)作用，能夠過濾掉進(jìn)入到帶絕緣液電氣設(shè)備中的雜物或者潮氣，從而達(dá)到避免帶絕緣液電氣設(shè)備出現(xiàn)受潮的情況，并且保證絕緣液的電氣絕緣性能和絕緣強(qiáng)度不受影響[1]。為了達(dá)到不必人工更換帶絕緣液電氣設(shè)備中的干燥劑的目的，本文介紹了采用數(shù)字化智能控制技術(shù)，通過智能化控制模塊，自動烘干帶絕緣液電氣設(shè)備中的干燥劑，達(dá)到帶絕緣液電氣設(shè)備吸濕器免維護(hù)的目的。

1 數(shù)字智能化除濕烘干裝置

國網(wǎng)公司在帶絕緣液電氣設(shè)備的試驗(yàn)規(guī)程中，規(guī)定了不同電壓等級下的電氣設(shè)備每升油中水分含量的指標(biāo)，如果不達(dá)標(biāo)，則會扣分。目前在帶絕緣液電氣設(shè)備中的都采用了吸濕器，其中硅膠顆粒是常用的吸濕器中的干燥劑，主要的吸濕任務(wù)都是依靠硅膠顆粒來完成。當(dāng)硅膠顆粒吸濕受潮之后會變色，一般當(dāng)帶絕緣液電氣設(shè)備的運(yùn)維人員發(fā)現(xiàn)設(shè)備吸濕器中的硅膠變色范圍達(dá)到三分之而時(shí)，此時(shí)需要對帶絕緣液電氣設(shè)備中的硅膠顆粒進(jìn)行更換，以保證電氣設(shè)備中的絕緣液的電氣絕緣性能不受影響。

采用傳統(tǒng)的除濕方法需要人工進(jìn)行維護(hù)，需要投入較大的人力和物力成本，會增加電網(wǎng)企業(yè)的運(yùn)維成本，故利用數(shù)字智能化技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動化除濕烘干是今后帶絕緣液電氣設(shè)備除濕烘干裝置的發(fā)展趨勢，本文對此這種類型的除濕烘干裝置進(jìn)行了分析。

2 數(shù)字智能化除濕烘干裝置的實(shí)現(xiàn)

2.1 數(shù)字智能化除濕烘干裝置結(jié)構(gòu)

數(shù)字智能化除濕烘干裝置在物理結(jié)構(gòu)方面，主要包括干燥室、控制模塊、進(jìn)氣出水模塊、冷凝罩和連接法蘭等。對于干燥室，可以將硅膠顆粒干燥劑放置在不銹鋼濾網(wǎng)上，這樣也有利于干燥劑的保存，并且也能夠保證干燥劑的受熱均勻。冷凝罩的制作材料一般可以采用石英，這種材料能夠承受較高的溫度，在一千攝氏度的范圍內(nèi)都可以保持正常運(yùn)行[2]，在抗冷和抗熱驟變性能也較佳。當(dāng)除濕烘干裝置在工作狀態(tài)時(shí)，所蒸發(fā)出的水蒸氣在經(jīng)過裝置中的冷凝罩之后，會在其內(nèi)壁上遇冷凝結(jié)成水滴，水滴通過冷凝罩再匯成水，就可以排出裝置，達(dá)到對電氣設(shè)備除濕的目的。

2.2 除濕烘干數(shù)字智能化控制系統(tǒng)

在帶絕緣液電氣設(shè)備中，為了實(shí)現(xiàn)自動化除濕烘干的功能，主要是依靠數(shù)字智能化控制系統(tǒng)加以實(shí)現(xiàn)。根據(jù)除濕烘干裝置中的傳感器所采集到的數(shù)據(jù)信息，通過控制模型分析判斷是否需要啟動加熱系統(tǒng)，在整個(gè)除濕烘干的過程中都不需要人工進(jìn)行參與，只需要將控制參數(shù)設(shè)定到控制設(shè)備中即可，較為高效便捷，是今后帶絕緣液電氣設(shè)備除濕器維護(hù)的發(fā)展方向。在除濕烘干智能化控制系統(tǒng)中，對控制算法的選取也是關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，圖1為數(shù)字智能化除濕烘干裝置的最優(yōu)化控制系統(tǒng)示意圖。

圖1 最優(yōu)控制系統(tǒng)

在圖1中，數(shù)字智能化控制系統(tǒng)中的輸入量和輸出量可以通過反饋控制環(huán)節(jié)相連，以提高數(shù)字智能化控制系統(tǒng)的控制性能。其中，智能控制系統(tǒng)中的矩陣K直接決定了數(shù)字智能化除濕烘干裝置智能控制系統(tǒng)的性能，應(yīng)選擇合適的數(shù)字控制算法，如PLD數(shù)字控制技術(shù)或者PLC可編程控制技術(shù)。這種控制技術(shù)都是通過將所編寫的除濕烘干控制程序嵌入到除濕烘干硬件裝置中，當(dāng)帶絕緣電氣設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)信息達(dá)到了控制程序的啟動條件時(shí)，則會自動啟動裝置中的加熱系統(tǒng)，對干燥劑進(jìn)行加熱[3]。除了控制算法之外，控制系統(tǒng)的控制方式也是在除濕烘干裝置研制中需要考慮的問題，一般都采用閉環(huán)控制方式，數(shù)字智能化除濕烘干裝置中的控制系統(tǒng)原理圖如圖2所示。

圖2 數(shù)字智能化除濕烘干裝置中的控制系統(tǒng)原理圖

在數(shù)字智能化除濕烘干裝置的閉環(huán)控制系統(tǒng)中，當(dāng)控制系統(tǒng)中的傳感器檢測到執(zhí)行傳輸?shù)姆答佇盘柡螅瑢⒎答佇盘栞斎氲叫畔⑻幚砑翱刂葡到y(tǒng)中，重新生成新的控制信號，再輸入到執(zhí)行子系統(tǒng)中，這樣數(shù)字智能化除濕烘干裝置的控制系統(tǒng)性能將更加優(yōu)越。在數(shù)字智能化控制系統(tǒng)中，隨著干燥劑中的運(yùn)行數(shù)據(jù)信息的增多，可以通過對這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整理并分析，就可以通過繪制變化曲線的方式展示出數(shù)據(jù)變化的規(guī)律，據(jù)此可以建立硅膠干燥劑脫水的時(shí)間模型，這樣就可以更加有針對性地對設(shè)備進(jìn)行除濕烘干操作[4]。此外，由于帶絕緣液電氣設(shè)備應(yīng)用場合和環(huán)境的不同，硅膠顆粒干燥劑的吸濕飽和模型也具有一定的差異，也應(yīng)根據(jù)所采集和記錄下的歷史數(shù)據(jù)，建立具體的硅膠顆粒吸濕飽和模型，輔助對帶絕緣液電氣設(shè)備的除濕烘干操作。

3 數(shù)字智能化除濕烘干裝置的應(yīng)用

在電壓等級較高的帶絕緣液電氣設(shè)備中，吸濕器的體積較大，重量也大，如果依然采用傳統(tǒng)的人工方式對吸濕器進(jìn)行維護(hù)，則較為費(fèi)時(shí)費(fèi)力，可能還會破壞帶絕緣液電氣設(shè)備吸濕器的密封性，更加不利于后期吸濕器的除濕性能。因此數(shù)字智能化自動除濕烘干裝置在帶絕緣液電氣設(shè)備中具有較大的應(yīng)用空間，也是今后重要的發(fā)展和應(yīng)用趨勢，對于降低電力企業(yè)的運(yùn)維成本將發(fā)揮重要的作用。

在傳統(tǒng)的吸濕器維護(hù)中，需要多人將吸濕器解體，然后將硅膠顆粒從吸濕器中傾倒出來，這種方式的勞動強(qiáng)度較大，檢修作業(yè)的時(shí)間也長。在帶絕緣液電氣設(shè)備吸濕器中采用自動除濕烘干裝置，能夠使得帶絕緣液電氣設(shè)備的維護(hù)方式有人工向機(jī)械自動作業(yè)方式轉(zhuǎn)變，降低電力企業(yè)對電氣設(shè)備的維護(hù)工作量，并且還可以保證帶絕緣液電氣設(shè)備的密封性能不受影響，確保帶絕緣液電氣設(shè)備的安全運(yùn)行。其中，數(shù)字智能化控制功能的實(shí)現(xiàn)需要依靠單片機(jī)等硬件進(jìn)行程序的計(jì)算和數(shù)據(jù)的分析處理，故提高單片機(jī)的控制性能，提高分析計(jì)算效率，也是推廣數(shù)字智能化除濕烘干裝置應(yīng)用的關(guān)鍵。

4 結(jié)論

目前數(shù)字智能化控制技術(shù)已經(jīng)在社會中多個(gè)不同的領(lǐng)域中得到了應(yīng)用，在電力行業(yè)中也具有較大的應(yīng)用空間。在帶絕緣液電氣設(shè)備的除濕烘干裝置中采用數(shù)字智能化技術(shù)，可以提高設(shè)備的維護(hù)效率和安全運(yùn)行水平。今后在其他電氣設(shè)備中也可以采用數(shù)字智能化技術(shù)，提高電力企業(yè)生產(chǎn)的智能化水平。