數(shù)字智能化除濕烘干裝置的實現(xiàn)原理及應用分析

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備能夠起到較好的保護作用，能夠過濾掉進入到帶絕緣液電氣設備中的雜物或者潮氣，從而達到避免帶絕緣液電氣設備出現(xiàn)受潮的情況，并且保證絕緣液的電氣絕緣性能和絕緣強度不受影響[1]。為了達到不必人工更換帶絕緣液電氣設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，通過智能化控制模塊，自動烘干帶絕緣液電氣設備中的干燥劑，達到帶絕緣液電氣設備吸濕器免維護的目的。

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備的試驗規(guī)程中，規(guī)定了不同電壓等級下的電氣設備每升油中水分含量的指標，如果不達標，則會扣分。目前在帶絕緣液電氣設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，主要的吸濕任務都是依靠硅膠顆粒來完成。當硅膠顆粒吸濕受潮之后會變色，一般當帶絕緣液電氣設備的運維人員發(fā)現(xiàn)設備吸濕器中的硅膠變色范圍達到三分之而時，此時需要對帶絕緣液電氣設備中的硅膠顆粒進行更換，以保證電氣設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行維護，需要投入較大的人力和物力成本，會增加電網(wǎng)企業(yè)的運維成本，故利用數(shù)字智能化技術實現(xiàn)自動化除濕烘干是今后帶絕緣液電氣設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行了分析。

2 數(shù)字智能化除濕烘干裝置的實現(xiàn)

2.1 數(shù)字智能化除濕烘干裝置結構

數(shù)字智能化除濕烘干裝置在物理結構方面，主要包括干燥室、控制模塊、進氣出水模塊、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)都可以保持正常運行[2]，在抗冷和抗熱驟變性能也較佳。當除濕烘干裝置在工作狀態(tài)時，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)壁上遇冷凝結成水滴，水滴通過冷凝罩再匯成水，就可以排出裝置，達到對電氣設備除濕的目的。

2.2 除濕烘干數(shù)字智能化控制系統(tǒng)

在帶絕緣液電氣設備中，為了實現(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)，在整個除濕烘干的過程中都不需要人工進行參與，只需要將控制參數(shù)設定到控制設備中即可，較為高效便捷，是今后帶絕緣液電氣設備除濕器維護的發(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，應選擇合適的數(shù)字控制算法，如PLD數(shù)字控制技術或者PLC可編程控制技術。這種控制技術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，當帶絕緣電氣設備的運行數(shù)據(jù)信息達到了控制程序的啟動條件時，則會自動啟動裝置中的加熱系統(tǒng)，對干燥劑進行加熱[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，當控制系統(tǒng)中的傳感器檢測到執(zhí)行傳輸?shù)姆答佇盘柡?，將反饋信號輸入到信息處理及控制系統(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，隨著干燥劑中的運行數(shù)據(jù)信息的增多，可以通過對這些數(shù)據(jù)信息進行整理并分析，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間模型，這樣就可以更加有針對性地對設備進行除濕烘干操作[4]。此外，由于帶絕緣液電氣設備應用場合和環(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備的除濕烘干操作。

3 數(shù)字智能化除濕烘干裝置的應用

在電壓等級較高的帶絕緣液電氣設備中，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行維護，則較為費時費力，可能還會破壞帶絕緣液電氣設備吸濕器的密封性，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備中具有較大的應用空間，也是今后重要的發(fā)展和應用趨勢，對于降低電力企業(yè)的運維成本將發(fā)揮重要的作用。

在傳統(tǒng)的吸濕器維護中，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，這種方式的勞動強度較大，檢修作業(yè)的時間也長。在帶絕緣液電氣設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備的維護方式有人工向機械自動作業(yè)方式轉變，降低電力企業(yè)對電氣設備的維護工作量，并且還可以保證帶絕緣液電氣設備的密封性能不受影響，確保帶絕緣液電氣設備的安全運行。其中，數(shù)字智能化控制功能的實現(xiàn)需要依靠單片機等硬件進行程序的計算和數(shù)據(jù)的分析處理，故提高單片機的控制性能，提高分析計算效率，也是推廣數(shù)字智能化除濕烘干裝置應用的關鍵。

4 結論

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