王兔翔 皇淼淼 吳亮
【摘要】干燥空氣自動(dòng)充氣機(jī)是雷達(dá)站、微波站、衛(wèi)星地面站等設(shè)施中不可缺少的配套設(shè)備。它主要用于為波導(dǎo)或同軸電纜饋線充入具有一定壓力的潔凈的干燥空氣,以確保電磁波的傳輸質(zhì)量。本文以GKZC-1型干燥空氣自動(dòng)充氣機(jī)為例,詳細(xì)地介紹了自動(dòng)充氣機(jī)的組成、設(shè)計(jì)原理,該系統(tǒng)具有操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行安全可靠、維修方便等優(yōu)點(diǎn)。
【關(guān)鍵詞】充氣機(jī);干燥劑;電磁閥
1.引言
GKZC-1型干燥空氣自動(dòng)充氣機(jī)主要用于為波導(dǎo)或同軸電纜饋線充入具有一定壓力的潔凈的干燥空氣,本設(shè)計(jì)采用自動(dòng)加熱排濕的再生系統(tǒng),使之干燥箱中干燥劑長(zhǎng)期處于干燥狀態(tài),減少了用戶在使用過(guò)程中需要經(jīng)常更換干燥劑的煩惱[1]。同時(shí)保證壓縮機(jī)每次啟動(dòng)為空載啟動(dòng),克服了壓縮機(jī)帶載啟動(dòng)產(chǎn)生堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象,防止了壓縮機(jī)被燒壞。該充氣機(jī)具有體積小、重量輕、操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行安全可靠、結(jié)構(gòu)緊湊、外形美觀大方等優(yōu)點(diǎn)[2]。
2.系統(tǒng)概述
2.1 系統(tǒng)組成
GKZC-1型干燥空氣自動(dòng)充氣機(jī)系統(tǒng)由空氣壓縮機(jī)、干燥箱含再生加熱器、電磁閥、濕度指示器、工作壓力表、報(bào)警壓力表、儲(chǔ)氣箱、控制電路板、變壓器、計(jì)時(shí)器、機(jī)箱等組成。其實(shí)物圖如圖1所示。
圖1 GKZC-1型干燥空氣自動(dòng)充氣機(jī)實(shí)物圖
2.2 系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)
該充氣機(jī)設(shè)計(jì)完成之后,其使用條件和主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。
3.設(shè)計(jì)原理
3.1 氣路系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理
整個(gè)氣路系統(tǒng)分為再生狀態(tài)和干燥充氣狀態(tài)兩部分組成。再生狀態(tài)加熱排出干燥箱內(nèi)濕氣,為充入干燥空氣作好準(zhǔn)備;干燥充氣狀態(tài)是將吸入的空氣經(jīng)干燥箱脫水后的干燥空氣充入波導(dǎo)中。具體工作過(guò)程是:當(dāng)氣壓下降到工作壓力表下限時(shí),壓縮機(jī)自動(dòng)啟動(dòng),同時(shí)干燥箱除潮加熱器加熱,向外排出濕氣,約3min后再生過(guò)程結(jié)束;然后進(jìn)行充氣,直到氣壓達(dá)到工作壓力表上限時(shí)整個(gè)過(guò)程結(jié)束。再生狀態(tài)及充氣狀態(tài)氣路流程框圖如圖2、3所示。
圖2 再生狀態(tài)氣路流程框圖
圖3 充氣狀態(tài)氣路流程框圖
3.2 電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理
電路設(shè)計(jì)如圖4所示,當(dāng)打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)時(shí)(正常工作),“電源”指示燈亮,系統(tǒng)處于檢測(cè)狀態(tài)。此時(shí),如果氣壓在工作壓力下限以下時(shí),下限觸點(diǎn)接通,“工作”指示燈亮;繼電器K1吸合,觸點(diǎn)接通壓縮機(jī)電源,壓縮機(jī)工作;同時(shí)繼電器K3吸合,觸點(diǎn)接通干燥箱內(nèi)除潮加熱器電源,加熱工作,“再生”指示燈亮;這時(shí)系統(tǒng)處于再生狀態(tài),向外排濕氣。經(jīng)過(guò)3min時(shí)間后,“再生”指示燈滅,繼電器K3釋放,除潮加熱器停止工作,再生過(guò)程結(jié)束,為充入干燥空氣作好了準(zhǔn)備。進(jìn)入充氣階段,繼電器K2吸合,觸點(diǎn)接通電磁閥,向波導(dǎo)充入干燥空氣,當(dāng)氣壓達(dá)到工作壓力表上限時(shí),充氣結(jié)束。系統(tǒng)又處于檢測(cè)狀態(tài),等待下次再工作。計(jì)時(shí)器會(huì)將每次充氣時(shí)間累加記錄下來(lái)。
圖4 電路設(shè)計(jì)原理圖
為了保證壓縮機(jī)、電磁閥、除潮加熱器的正常工作,采用交流220V電壓進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)三者之間互鎖。只有在壓縮機(jī)工作的情況下,才允許電磁閥或除潮加熱器工作。電磁閥和除潮加熱器之間也進(jìn)行了互鎖控制。
除此之外,系統(tǒng)還具有聲光報(bào)警功能,其主要包括以下4個(gè)方面:
(1)過(guò)壓報(bào)警,當(dāng)某種原因氣壓達(dá)到報(bào)警壓力表上限時(shí),報(bào)警電路工作,切斷壓縮機(jī)電源,使壓縮機(jī)停止工作,同時(shí)發(fā)出聲、光報(bào)警。
(2)漏氣報(bào)警,如輸出未接入波導(dǎo)或皮管破裂等情況,將會(huì)造成壓縮機(jī)工作不會(huì)停止。為了保護(hù)壓縮機(jī),設(shè)計(jì)了漏氣報(bào)警電路。當(dāng)出現(xiàn)漏氣情況,電路會(huì)自動(dòng)切斷壓縮機(jī)電源,使壓縮機(jī)停止工作,同時(shí)發(fā)出聲、光報(bào)警。
(3)保險(xiǎn)絲(1.5A)熔斷,會(huì)發(fā)出聲、光報(bào)警。
(4)電磁閥、繼電器K1或K2等損壞后,會(huì)發(fā)出聲、光報(bào)警。
3.3 低溫工作設(shè)計(jì)原理
充氣機(jī)要求在環(huán)境溫度-40℃~+50℃內(nèi)正常工作。而壓縮機(jī)本身最多在-30℃時(shí)勉強(qiáng)啟動(dòng),所以設(shè)計(jì)了低溫工作電路。
電源開(kāi)關(guān)正常應(yīng)該置于“正常工作”狀態(tài),當(dāng)環(huán)境溫度低于-10℃時(shí),才將電源開(kāi)關(guān)置于“低溫工作”狀態(tài)。當(dāng)電源開(kāi)關(guān)置于“低溫工作”狀態(tài)時(shí),分以下兩種情況:
(1)當(dāng)環(huán)境溫度低于-10℃時(shí)
當(dāng)充氣機(jī)是第一次加電工作時(shí),首先PTC加熱器開(kāi)始加熱工作(溫控器中Com燈熄滅),當(dāng)充氣機(jī)內(nèi)溫度加熱到-6℃(溫度高低是溫度控器設(shè)定所決定的)時(shí)再工作一分鐘(溫控器中Com燈閃爍)后,PTC加熱器停止加熱(溫控器中Com燈恒亮),并自動(dòng)打開(kāi)充氣機(jī)電源(目的是保護(hù)壓縮機(jī),溫度太低不利于壓縮機(jī)啟動(dòng)),面板“電源”指示燈亮。如果此時(shí)氣壓低于工作壓力表的下限時(shí),壓縮機(jī)啟動(dòng);否則充氣機(jī)處于保氣狀態(tài)。當(dāng)充氣機(jī)內(nèi)溫度下降到-10℃(溫度高低是溫度控器設(shè)定所決定的)時(shí),PTC加熱器又一次加熱工作。這樣使充氣機(jī)內(nèi)部溫度始終保持在-6℃至-10℃之間。當(dāng)溫控器中Com燈剛恒亮?xí)r,PTC加熱器已經(jīng)停止加熱,此時(shí)溫度還會(huì)繼續(xù)往上升,這是PTC加熱器中散熱器上余熱在起作用。
(2)當(dāng)環(huán)境溫度高于-10℃時(shí)
當(dāng)環(huán)境溫度高于-10℃情況下,將電源開(kāi)關(guān)置于“低溫工作”狀態(tài)時(shí),不管環(huán)境溫度有多高,PTC加熱器總是要先加熱1分鐘后,才能打開(kāi)充氣機(jī)電源。這是正?,F(xiàn)象,是由溫度控制器所決定的。因此,在環(huán)境溫
度高于-10℃時(shí),不要把電源開(kāi)關(guān)置于“低溫工作”狀態(tài),而是應(yīng)該置于“正常工作”狀態(tài)。
3.4 LED燈號(hào)及故障/報(bào)警代碼設(shè)計(jì)原理
(1)LED燈顯示
Com:PTC加熱器停止時(shí)恒亮,PTC加熱器工作時(shí)熄滅,在PTC加熱器工作延遲時(shí)閃爍;
Def:在除霜時(shí)閃爍。充氣機(jī)中無(wú)除霜裝置;
Ala:在故障或報(bào)警時(shí)閃爍;
Set:在設(shè)定模式時(shí)閃爍。
(2)故障代碼:(在發(fā)生下列情形時(shí),壓縮機(jī)依(Cr)及(Cs)時(shí)間強(qiáng)制運(yùn)轉(zhuǎn)與停機(jī))
ES:代表庫(kù)內(nèi)感溫器故障(檢查感溫器是否接好或更換感溫器);
EE:代表參數(shù)記憶體故障(重新送電,依原廠參數(shù)值運(yùn)轉(zhuǎn));
(3)報(bào)警代碼:(以下功能需庫(kù)內(nèi)溫度第一次達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)才啟動(dòng))
tH:代表庫(kù)內(nèi)溫度已經(jīng)超過(guò)溫度上限;
tL:代表庫(kù)內(nèi)溫度已經(jīng)低于溫度下限。
(4)報(bào)警輸出
當(dāng)告警延遲時(shí)間到達(dá)時(shí),告警輸出ON,使用者可以按任意鍵暫時(shí)關(guān)閉告警輸出,若再次按任意鍵時(shí),則告警輸出OFF。
3.5 溫度控制器參數(shù)設(shè)定
(1)設(shè)定模式
開(kāi)機(jī)后持續(xù)按住S鍵3秒進(jìn)入設(shè)定模式,顯示“ts”且Set燈閃爍;
在此設(shè)定模式下可按▲鍵或▼鍵,切換參數(shù)代碼依次為“ts、td、HS、LS、Ad、AC、ot、dF、dt、cr、cs、ou”;
選擇參數(shù)代碼后,按S鍵顯示參數(shù)值;
再按▲鍵或▼鍵,調(diào)整參數(shù)到適當(dāng)?shù)闹抵螅柙侔聪耂鍵儲(chǔ)存參數(shù)值,并且回到參數(shù)代碼顯示;
選擇“OU”參數(shù)后,再按S鍵儲(chǔ)存參數(shù)值之后離開(kāi),并且回到正常模式運(yùn)轉(zhuǎn)。
在設(shè)定模式下如果10秒內(nèi)無(wú)任何一鍵按下,即中止設(shè)定模式,儲(chǔ)存參數(shù)值,回到正常運(yùn)轉(zhuǎn)模式顯示目前溫度。
(2)鎖定參數(shù)
同時(shí)按S+▼兩鍵3秒后,顯示“LC”3秒表示參數(shù)已經(jīng)鎖定,但快速設(shè)定模式不受此條件限制;
欲解除鎖定同時(shí)按S+▼兩鍵,顯示“UL”3秒表示已經(jīng)解除鎖定。
(3)恢復(fù)原溫控器廠設(shè)定值
送電前按住S+L兩鍵后再送電即可以恢復(fù)原溫控器廠設(shè)定值(顯示“rs”),等待2秒后自動(dòng)重新開(kāi)機(jī)。
4.結(jié)束語(yǔ)
GKZC-1型干燥空氣自動(dòng)充氣機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)系統(tǒng)性的工程設(shè)計(jì),需要從多方面綜合考慮,其中不僅包括正常工作時(shí)的原理設(shè)計(jì),還有誤操作、器件損壞等帶來(lái)的故障如何避免和處理[3]。目前此系統(tǒng)已經(jīng)批量生產(chǎn),其成功設(shè)計(jì)能夠保證雷達(dá)站、微波站、衛(wèi)星地面站等設(shè)施的可靠運(yùn)行,大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
參考文獻(xiàn)
[1]周偉.基于Small RTOS51的充氣機(jī)控制部件[J].計(jì)算機(jī)工程應(yīng)用技術(shù),2011,7(18):4481-4483.
[2]楊龍,等.充氣機(jī)控制系統(tǒng)抗干擾措施[J].電測(cè)與儀表, 1998,35(395):42-44.
[3]王雷,等.通信電纜自動(dòng)充氣機(jī)遙測(cè)遙控系統(tǒng)[J].測(cè)控技術(shù),1999,18(4):45-46.
作者簡(jiǎn)介:
王兔翔(1955—),男,工程師,現(xiàn)供職于安徽博微長(zhǎng)安電子有限公司,主要從事雷達(dá)機(jī)電伺服系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)工作。
皇淼淼(1988—),女,碩士,工程師,現(xiàn)供職于安徽博微長(zhǎng)安電子有限公司,主要從事雷達(dá)機(jī)電伺服系統(tǒng)電訊設(shè)計(jì)工作。
吳亮(1989—),男,安徽工業(yè)大學(xué)在校研究生,安徽博微長(zhǎng)安電子有限公司實(shí)習(xí)生,主要從事雷達(dá)機(jī)電伺服系統(tǒng)電訊設(shè)計(jì)工作及液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)。