数字智能化除湿烘干装置的实现原理及应用分析

2021-06-25韩亮宋红为雷乘龙魏丹赵志海

电子测试 2021年4期

韩亮，宋红为，雷乘龙，魏丹，赵志海

（国网甘肃省电力公司天水供电公司，甘肃天水，7410000）

0 引言

在带绝缘液电气设备中，包括油浸式变压器和油浸式电抗器等，为了保证绝缘油中水分含量在允许的范围内，需要配置吸湿器。吸湿器对带绝缘液电气设备能够起到较好的保护作用，能够过滤掉进入到带绝缘液电气设备中的杂物或者潮气，从而达到避免带绝缘液电气设备出现受潮的情况，并且保证绝缘液的电气绝缘性能和绝缘强度不受影响[1]。为了达到不必人工更换带绝缘液电气设备中的干燥剂的目的，本文介绍了采用数字化智能控制技术，通过智能化控制模块，自动烘干带绝缘液电气设备中的干燥剂，达到带绝缘液电气设备吸湿器免维护的目的。

1 数字智能化除湿烘干装置

国网公司在带绝缘液电气设备的试验规程中，规定了不同电压等级下的电气设备每升油中水分含量的指标，如果不达标，则会扣分。目前在带绝缘液电气设备中的都采用了吸湿器，其中硅胶颗粒是常用的吸湿器中的干燥剂，主要的吸湿任务都是依靠硅胶颗粒来完成。当硅胶颗粒吸湿受潮之后会变色，一般当带绝缘液电气设备的运维人员发现设备吸湿器中的硅胶变色范围达到三分之而时，此时需要对带绝缘液电气设备中的硅胶颗粒进行更换，以保证电气设备中的绝缘液的电气绝缘性能不受影响。

采用传统的除湿方法需要人工进行维护，需要投入较大的人力和物力成本，会增加电网企业的运维成本，故利用数字智能化技术实现自动化除湿烘干是今后带绝缘液电气设备除湿烘干装置的发展趋势，本文对此这种类型的除湿烘干装置进行了分析。

2 数字智能化除湿烘干装置的实现

2.1 数字智能化除湿烘干装置结构

数字智能化除湿烘干装置在物理结构方面，主要包括干燥室、控制模块、进气出水模块、冷凝罩和连接法兰等。对于干燥室，可以将硅胶颗粒干燥剂放置在不锈钢滤网上，这样也有利于干燥剂的保存，并且也能够保证干燥剂的受热均匀。冷凝罩的制作材料一般可以采用石英，这种材料能够承受较高的温度，在一千摄氏度的范围内都可以保持正常运行[2]，在抗冷和抗热骤变性能也较佳。当除湿烘干装置在工作状态时，所蒸发出的水蒸气在经过装置中的冷凝罩之后，会在其内壁上遇冷凝结成水滴，水滴通过冷凝罩再汇成水，就可以排出装置，达到对电气设备除湿的目的。

2.2 除湿烘干数字智能化控制系统

在带绝缘液电气设备中，为了实现自动化除湿烘干的功能，主要是依靠数字智能化控制系统加以实现。根据除湿烘干装置中的传感器所采集到的数据信息，通过控制模型分析判断是否需要启动加热系统，在整个除湿烘干的过程中都不需要人工进行参与，只需要将控制参数设定到控制设备中即可，较为高效便捷，是今后带绝缘液电气设备除湿器维护的发展方向。在除湿烘干智能化控制系统中，对控制算法的选取也是关键环节之一，图1为数字智能化除湿烘干装置的最优化控制系统示意图。

图1 最优控制系统

在图1中，数字智能化控制系统中的输入量和输出量可以通过反馈控制环节相连，以提高数字智能化控制系统的控制性能。其中，智能控制系统中的矩阵K直接决定了数字智能化除湿烘干装置智能控制系统的性能，应选择合适的数字控制算法，如PLD数字控制技术或者PLC可编程控制技术。这种控制技术都是通过将所编写的除湿烘干控制程序嵌入到除湿烘干硬件装置中，当带绝缘电气设备的运行数据信息达到了控制程序的启动条件时，则会自动启动装置中的加热系统，对干燥剂进行加热[3]。除了控制算法之外，控制系统的控制方式也是在除湿烘干装置研制中需要考虑的问题，一般都采用闭环控制方式，数字智能化除湿烘干装置中的控制系统原理图如图2所示。

图2 数字智能化除湿烘干装置中的控制系统原理图

在数字智能化除湿烘干装置的闭环控制系统中，当控制系统中的传感器检测到执行传输的反馈信号后，将反馈信号输入到信息处理及控制系统中，重新生成新的控制信号，再输入到执行子系统中，这样数字智能化除湿烘干装置的控制系统性能将更加优越。在数字智能化控制系统中，随着干燥剂中的运行数据信息的增多，可以通过对这些数据信息进行整理并分析，就可以通过绘制变化曲线的方式展示出数据变化的规律，据此可以建立硅胶干燥剂脱水的时间模型，这样就可以更加有针对性地对设备进行除湿烘干操作[4]。此外，由于带绝缘液电气设备应用场合和环境的不同，硅胶颗粒干燥剂的吸湿饱和模型也具有一定的差异，也应根据所采集和记录下的历史数据，建立具体的硅胶颗粒吸湿饱和模型，辅助对带绝缘液电气设备的除湿烘干操作。

3 数字智能化除湿烘干装置的应用

在电压等级较高的带绝缘液电气设备中，吸湿器的体积较大，重量也大，如果依然采用传统的人工方式对吸湿器进行维护，则较为费时费力，可能还会破坏带绝缘液电气设备吸湿器的密封性，更加不利于后期吸湿器的除湿性能。因此数字智能化自动除湿烘干装置在带绝缘液电气设备中具有较大的应用空间，也是今后重要的发展和应用趋势，对于降低电力企业的运维成本将发挥重要的作用。

在传统的吸湿器维护中，需要多人将吸湿器解体，然后将硅胶颗粒从吸湿器中倾倒出来，这种方式的劳动强度较大，检修作业的时间也长。在带绝缘液电气设备吸湿器中采用自动除湿烘干装置，能够使得带绝缘液电气设备的维护方式有人工向机械自动作业方式转变，降低电力企业对电气设备的维护工作量，并且还可以保证带绝缘液电气设备的密封性能不受影响，确保带绝缘液电气设备的安全运行。其中，数字智能化控制功能的实现需要依靠单片机等硬件进行程序的计算和数据的分析处理，故提高单片机的控制性能，提高分析计算效率，也是推广数字智能化除湿烘干装置应用的关键。