CN103438507B - 用于改善设备运行环境的智能环境控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于改善设备运行环境的智能环境控制系统，通过对应用对象环境温湿度、空气品质等参数进行采集和融合后，根据一定的智能控制策略驱动高效降温除湿设备、高速离心风机以及其他核心控制部件，以实现对气体温湿度、清洁度和流量流速等控制，辅以压缩机和风机优化降噪、风口选择与布置、空气净化、异常判别与告警等专项技术与手段，实现变电站主设备安装空间的局部小气候的改造与优化，一体化解决变电站电气设备的诸多运行环境问题。

Description

用于改善设备运行环境的智能环境控制系统

技术领域

本发明涉及一种改善变电站设备运行环境的控制系统，特别是涉及一种用于改善设备紧凑型布置的户内变电站和地下变电站及其它类似封闭空间环境中设备运行环境的智能环境控制系统。

背景技术

随着国民经济的不断发展，城市用电规模持续扩大，各电压等级的变电站越来越多。由于变电站的布点和建设受到土地和环境因数的制约，低电压等级的变（配）电站往往被设计成紧凑型甚至地下电站。变（配）电站的环境往往存在高温、高湿、通风不畅、灰尘积累、有毒气体积累等等，不利于电气设备长期运行带来安全隐患，也给电网稳定可靠运行带来不利挑战。

现有的通风降温系统通常采用机械通风加空调冷却的方式来实现。这种方式由于未对气流进行有效的组织，不仅通风冷却效率低、能效差，还衍生出大量的环境问题，如大量的室外空气会将灰尘和漂浮于空气中的盐类或酸性物质带进室内，引起设备故障等问题。另外，现有的通风降温系统未非智能型系统，除了在温度、湿度等环境问题的管理方面具有上述弊端外，还有在变电站内部的空气洁净度控制、火情判定与控制、各种故障的测量与告警、远程管理控制等方面无法实现。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提出一种用于改善设备运行环境的智能环境控制系统，通过对应用对象环境温湿度、空气品质等参数进行采集和融合后，根据一定的智能控制策略驱动高效降温除湿设备、高速离心风机以及其他核心控制部件，以实现对气体温湿度、清洁度和流量流速等控制，辅以压缩机和风机优化降噪、风口选择与布置、空气净化、异常判别与告警等专项技术与手段，实现变电站主设备安装空间的局部小气候的改造与优化，一体化解决变电站电气设备的诸多运行环境问题。

本发明所采用的技术方案为：一种用于改善设备运行环境的智能环境控制系统，用于变电站或发电厂，放置于室内，紧靠墙布置，包括控制柜，所述的控制柜表面设置多个电动风口，所述的电动风口根据室内设备的运行环境温度或湿度进行自动的开启与关闭以改善室内设备运行环境；所述的电动风口为百叶窗结构，电动风口分别设置在控制柜的两侧以及背部；

本发明采用独特的可控风口，可根据变电站室内外温湿度条件，采用内循环（内部循环通风）模式或外循环（外部循环通风）模式。本发明所述的控制柜背部的电动风口紧贴墙体并与墙体上设置的与外界相通的通风口相连接。这样当背部的电动风口打开而两侧的电动风口关闭时为控制柜外循环模式；当两侧的电动风口打开而背部的电动风口关闭时为控制柜内循环模式；所述的内循环模式在室内设备的运行环境温度或湿度到达设置的上限时自动开启；所述的外循环模式在室外温度或湿度低于室内温度的下限时启动。

并且，本发明所述的电动风口均连接有多层滤网；室外的浑浊空气通过多层滤网过滤成为干净空气进入控制柜的内部并通过控制柜内部的离心风机以及风道送至室外；这样可以减少空气阻力，扩大有效通风面积，空气进行净化，防止粉尘、污垢和有害气体等进入室内。

本发明所述的控制柜的内部设置有空气除尘净化装置，所述的空气除尘净化装置包括放置在室外的压缩机，所述的压缩机根据室内设备的的运行环境温度或湿度进行自动的开启与关闭以改善室内设备运行环境；所述的空气除尘净化装置还包括进液铜管、出气铜管、冷凝水管以及蒸发器；所述的空气除尘净化装置的压缩机在室内设备的运行环境温度或湿度到达设置的上限时自动启动；并在室外温度或湿度低于机房内部温度或湿度的下限时停止；所述的压缩机启动时，室内湿热空气由所述的控制柜两侧的电动风口进入，水分凝结于蒸发器表面，汇入盛水盘后，由冷凝水管排出室外；所述的蒸发器在控制柜内部25°～30°倾斜放置与风道上。这样蒸发器中的冷凝水可以更快更好的从冷凝水管排出。

本发明所述的压缩机工作于控制柜的内循环模式下。这样系统可以通过采集内外气室温度等关键参数，依据室内外温度差的先决条件，优先采用外循环模式，即通过引入外部较冷新鲜空气，依靠室内外压力差将热空气排出，使得室内温度降低。而在炎热季节，系统工作于内循环模式，此时可采用高效压缩机制冷的方式，使室内温度迅速降低，实现对室温的经济有效控制。同时本系统具备加热增温功能，保证电力设备在严寒季节稳定运行。

本发明所述的控制柜的内部还设置有离心风机，所述的离心风机通过风道与设置在控制柜背部的电动风口相连接；所述的离心风机连接有变频器，所述的变频器根据机房内外温度、湿度或气压条件自动调节输出频率，驱动离心风机的加速或减速；实现系统经济运行，节能降耗。

为了更好增加系统的安全性，本发明的所述的电动风口、离心风机以及压缩机均具有强制启动或停止模式；所述的离心风机一直处于运行中时，压缩机与电动风口可自动或手动控制启动或关闭；所述的离心风机停止工作时，所有的部件均停止工作。

本发明在所述的控制柜上还设置有主控制器窗口，所述的主控制器放置于该窗口内并通过总线与控制柜内部的传感器模块相连接；所述的传感器模块检测室内设备的运行环境的各项环境指标，并及时反馈给主控制器；所述的各项环境指标包括对变（配）电站的温度、湿度、SF6含量、氧气及有毒气体含量、烟雾、变压器温度等参数进行实时监测。

本发明根据用户要求，系统可方便扩展，所述的主控制器通过网络连接方式，如RS485方式，实现安全防盗、火灾监控、门禁控制、水位和烟感监测，以及电力遥信、遥测和遥控（电力“三遥”）等功能。根据现场条件，本发明还可通过采用光纤、GPRS等通讯手段灵活组网，构建服务器和上位机，可实现对多个变（配）电站的集中监控和远程操作。

本发明的有益效果是：本发明基于各类传感器应用、空气动力学、热力学以及自动控制理论等的智能化综合监控系统；本发明具有安全、清洁、节能和高效等特点，主要应用于电力系统所属的变（配）电站、发电厂，特别是设备布置紧凑的室内站或地下站；解决了大功率设备运行所需的通风散热、保护电气绝缘所必要的防潮除湿、防止电气故障所要求的防尘防污、确保工作人员与设备安全所必要的防火排毒等问题；其效能可有效改善变电站设备的运行条件，降低电气设备故障概率，提高设备运行和供电的可靠性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的控制柜结构示意图；

图2是图1的侧视图；

图3是图1的后视图；

图4是图1的俯视图；

图5是本发明的系统框图；

图中：1、控制柜；2、电动风口；3、离心风机；4、蒸发器；5、进液铜管；5-1、出气铜管；6、冷凝水管；7、滤网；8、主机；9、线槽；10、风道。

具体实施方式

现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1所述，一种用于改善设备运行环境的智能环境控制系统，用于变电站或发电厂，紧靠墙放置于室内，即机房内，包括控制柜1，控制柜1表面设置多个电动风口2，电动风口2为百叶窗结构，电动风口2分别设置在控制柜1的两侧以及背部；如图2、3所示；设置在背部的电动窗口紧贴在机房的墙壁上并与墙体上设置的与外界相通的通风口相连接。

电动风口2均连接有多层滤网；机房外部的浑浊空气通过多层滤网过滤成为干净空气进入控制柜的内部并通过控制柜内部的离心风机以及风道送至机房内部；这样可以减少空气阻力，扩大有效通风面积，空气进行净化，防止粉尘、污垢和有害气体等进入室内。空气的流通方向如图2中箭头所述。

本发明采用独特的可控风口，可根据变电站室内外温湿度条件，采用内部循环通风模式或外部通风模式。当背部的电动风口打开而两侧的电动风口关闭时为控制柜外循环模式；当两侧的电动风口打开而背部的电动风口关闭时为控制柜内循环模式；所述的内循环模式在机房内部的设备运行环境温度或湿度到达设置的上限时自动开启；所述的外循环模式在室外温度或湿度低于室内温度的下限时启动。

本发明的控制柜的内部设置有空气除尘净化装置，空气除尘净化装置包括压缩机、蒸发器4、进液铜管5、出气铜管5-1以及冷凝水管6；压缩机在室内环境温度或湿度到达设置的上限时自动启动；并在室外温度或湿度低于室内温度或湿度的下限时停止。

工作过程为：压缩机启动时，制冷剂（液态，如氟利昂）经过进液铜管5进入蒸发器进行热交换，制冷剂吸收热量转变为气态，通过出气铜管5-1排出控制柜并进入室外压缩机，经过压缩机压缩后通过冷凝器进行热交换后，再次转换成液态制冷剂，如此循环工作。

图1中，蒸发器在控制柜内部25°～30°倾斜放置于风道上；这样蒸发器中的冷凝水可以更快更好的从冷凝水管排出。压缩机工作时，控制柜工作在内循环模式，室内湿热空气由所述的控制柜两侧电动风口进入，水分凝结于蒸发器表面，汇入盛水盘后，由冷凝水管排出室外。

压缩机工作于控制柜的内循环模式下。这样系统可以通过采集内外气室温度等关键参数，依据室内外温度差的先决条件，优先采用自然空气流动使室内温度降低。而在炎热季节，可采用高效压缩机制冷的方式，使室内温度迅速降低，实现对室温的经济有效控制。同时本系统具备加热增温功能，保证电力设备在严寒季节稳定运行。系统通过室内湿度等关键参数，根据应用场合对空气干燥度的要求，采用宽温度高效压缩机和热交换设备，确保在环境温度在5～55℃的条件下，均能有效除湿，并通过专用管道及时将凝结水排出室外。

如图4所示，控制柜1的内部还设置有离心风机3，离心风机3通过风道10与设置在控制柜背部的电动风口2相连接；离心风机连接有变频器，变频器根据机房内外温度、湿度或气压条件自动调节输出频率，驱动离心风机的加速或减速；实现系统经济运行，节能降耗。图4中，浑浊的空气通过滤网后变为干净的空气进入离心风机中，然后通过风道将干净的空气送出，图4中的箭头方向为空气流动方向。

为了更好增加系统的安全性，本发明的电动风口、离心风机以及压缩机均具有强制启动或停止模式；所述的离心风机一直处于运行中时，压缩机与电动风口可自动或手动控制启动或关闭；所述的离心风机停止工作时，所有的部件均停止工作。

本发明在所述的控制柜上还设置有主控制器窗口，所述的主控制器放置于该窗口内并通过总线与控制柜内部的传感器模块相连接；所述的传感器模块检测机房内设备运行环境的各项环境指标，并及时反馈给主控制器；所述的各项环境指标包括对变（配）电站的温度、湿度、SF6含量、氧气及有毒气体含量、烟雾、变压器温度等参数进行实时监测。

本发明根据用户要求，系统可方便扩展，如图5所示。所述的主控制器通过网络连接方式实现安全防盗、火灾监控、门禁控制、水位和烟感监测，以及电力遥信、遥测和遥控（电力“三遥”）等功能。根据现场条件，本发明还可通过采用光纤、GPRS等通讯手段灵活组网，构建服务器主机和上位机，可实现对多个变（配）电站的集中监控和远程操作。

本发明的各项技术参数如下表所示：

说明书中描述的只是本发明的具体实施方式，各种举例说明不对本发明的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后可以对以前所述的具体实施方式做修改或变形，而不背离发明的实质和范围。

Claims (7)

1.一种用于改善设备运行环境的智能环境控制系统，用于变电站或发电厂，放置于室内，紧靠墙布置，其特征在于：包括控制柜，所述的控制柜的表面设置多个电动风口，所述的电动风口根据机房内部的设备运行环境温度或湿度进行自动的开启与关闭以改善机房内部设备运行环境；所述的控制柜的内部设置有空气除尘净化装置，所述的空气除尘净化装置包括放置在室外的压缩机，所述的压缩机根据室内设备的的运行环境温度或湿度进行自动的开启与关闭以改善机房内部设备运行环境；所述的控制柜的内部还设置有离心风机，所述的离心风机通过风道与设置在控制柜背部的电动风口相连接；

所述的空气除尘净化装置还包括进液铜管、出气铜管、冷凝水管以及蒸发器；所述的空气除尘净化装置的压缩机在室内设备的运行环境温度或湿度到达设置的上限时自动启动；并在室外温度或湿度低于室内温度或湿度的下限时停止；所述的压缩机工作于控制柜的内循环模式下；所述的压缩机启动时，室内湿热空气由所述的控制柜两侧的电动风口进入，水分凝结于蒸发器表面，汇入盛水盘后，由冷凝水管排出室外；所述的蒸发器在控制柜内部25°～30°倾斜放置与风道上；

所述的电动风口为百叶窗结构，电动风口分别设置在控制柜的两侧以及背部；所述的背部的电动风口打开而两侧的电动风口关闭时为控制柜外循环模式；所述的两侧的电动风口打开而背部的电动风口关闭时为控制柜内循环模式；所述的内循环模式在室内设备的运行环境温度或湿度到达设置的上限时自动开启；所述的外循环模式在室外温度或湿度低于室内温度或湿度的下限时启动；所述的控制柜背部的电动风口紧贴墙体并与墙体上设置的与外界相通的通风口相连接。

2.如权利要求1所述的用于改善设备运行环境的智能环境控制系统，其特征在于：所述的离心风机连接有变频器，所述的变频器根据室内外温度、湿度或气压条件自动调节输出频率，驱动离心风机的加速或减速。

3.如权利要求1所述的用于改善设备运行环境的智能环境控制系统，其特征在于：所述的电动风口均连接有多层滤网；室外的浑浊空气通过多层滤网过滤成为干净空气进入控制柜的内部并通过控制柜内部的离心风机以及风道送至室内。

4.如权利要求1所述的用于改善设备运行环境的智能环境控制系统，其特征在于：所述的电动风口、离心风机以及压缩机均具有强制启动或停止模式；所述的离心风机一直处于运行中时，压缩机与电动风口可自动或手动控制启动或关闭；所述的离心风机停止工作时，所有的部件均停止工作。

5.如权利要求1所述的用于改善设备运行环境的智能环境控制系统，其特征在于：所述的控制柜上还设置有主控制器窗口，所述的主控制器放置于该窗口内并通过总线与控制柜内部的传感器模块相连接；所述的传感器模块检测室内设备运行环境的各项环境指标，并及时反馈给主控制器。

6.如权利要求5所述的用于改善设备运行环境的智能环境控制系统，其特征在于：所述的各项环境指标包括温度、湿度、SF6含量、氧气及有毒气体含量、烟雾、变压器温度。

7.如权利要求5所述的用于改善设备运行环境的智能环境控制系统，其特征在于：所述的主控制器通过网络连接方式实现安全防盗、火灾监控、门禁控制、水位和烟感监测，以及电力遥信、遥测和遥控。