CN105703244B - 一种用于电力柜的制冷型智能除湿装置及除湿方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电力设备技术领域，其公开了一种新型的用于电力柜的制冷型智能除湿装置，解决传统技术中制冷除湿装置存在的除湿效率低、体积大、不便于监控等问题。其包括：机壳、半导体制冷片、控制器、驱动器、湿度传感器、表贴温度传感器；半导体制冷片的制冷面位于开有进气口的冷凝腔室内，制热面位于开有出风口且安装了散热风扇的散热腔室内；进气口与出风口之间设计有循环不可逆的风道，使得在将热风吹出除湿装置的同时，将热风吹向制冷面；表贴温度传感器设置在制冷片的冷热面上，湿度传感器设置在进气口；控制器与表贴温度传感器、湿度传感器、驱动器及散热风扇电气连接；驱动器与半导体制冷片电气连接。本发明适用于各类型的电力柜除湿。

Description

一种用于电力柜的制冷型智能除湿装置及除湿方法

技术领域

本发明涉及电力柜除湿，具体涉及一种用于电力柜的制冷型智能除湿装置及相应除湿方法，属于电力设备技术领域。

背景技术

随着科技进步，电气设备材料革新和施工工艺发展，各类电力箱柜都往紧凑型方向发展。由于柜内空间狭窄、相间距离小，柜内元器件及接线端子容易受潮发生短路或接地故障，尤其是雨季的户外的电力箱柜。

一般柜内保持30％～60％的相对湿度最为适宜，一旦超过了60％，就将会对柜内电气设备造成不利影响：在湿度过大的环境中，由于潮湿空气在柜内不能及时排出，柜内设备上极易出现凝露甚至淌水，将严重影响设备的绝缘性能，并进而引发接地或断路故障、局部放电、触电、电弧、设备起火甚至爆炸等严重事故，给电气设备的安全可靠运行带来极大隐患。

现有的电力柜中有一部分是通过放置干燥剂来解决潮湿问题，但需要经常更换，很不方便，且不能起到很好的吸湿降温的效果；还有一部分采用传统的电阻加热除湿方式，但安装电阻加热器对柜体内空气进行除湿后，当环境温度改变，柜体中水分子又会凝结成露，无法从根本上解决柜内的湿度隐患，同时，由于加热器一般功率较大、能耗高而造成除湿成本高。

近年来，国内外采用半导体制冷片设计电力柜除湿装置成为趋势，但现有的制冷片除湿装置除湿效率较低，制冷片冷凝面凝霜后处理措施不当，导致凝结成冰，而不能较好出水。

此外，现有的制冷除湿装置还存在以下缺陷：

1)大多都是电源模块与控制器分开，没有进行一体化设计，使其应用面较窄，不便于在数量庞大的中小型电力柜体应用。

2)体积较大，只能安装在电力柜体外侧，对柜内除湿效率较低。

3)只是单点除湿，未将除湿效果反馈回监控中心，不便于智能电网设备信息监控。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提出一种新型的用于电力柜的制冷型智能除湿装置及相应除湿方法，解决传统技术中制冷除湿装置存在的除湿效率低、体积大、不便于监控等问题。

本发明解决上述技术问题所采用的方案是：

一种用于电力柜的制冷型智能除湿装置，应用于电力柜体内除湿，其包括：机壳、半导体制冷片、控制器、驱动器、湿度传感器、第一温度传感器和第二温度传感器；所述机壳内部设置有冷凝腔室和散热腔室；所述半导体制冷片的制冷面位于冷凝腔室内，在所述冷凝腔室中制冷面的下方设置有用于存储冷凝水的储水盒，储水盒上设置有排水出口，所述排水出口通过管路延伸至电力柜体外；所述半导体制冷片的制热面位于散热腔室内，在所述制热面的后方还通过导热硅脂层连接有散热片；所述冷凝腔室上开有进气口；在所述冷凝腔室的进气口下方朝向制冷面的位置设置有由多个平行排列并相对于水平方向倾斜的导风板构成的导风板组；

所述散热腔室中设置有散热风扇，且在散热腔室上正对所述散热风扇的位置开有出风口；所述进气口与出风口之间设计有循环不可逆的风道，使得在将热风吹出除湿装置的同时，将热风吹向半导体制冷片的制冷面；

所述第一温度传感器设置在半导体制冷片的制冷面上，所述第二温度传感器设置在半导体制冷片的制热面上，所述湿度传感器设置在进气口；

所述控制器与第一温度传感器、第二温度传感器、湿度传感器、驱动器及散热风扇电气连接；所述驱动器与半导体制冷片电气连接。

作为进一步优化，所述导风板相对于水平方向倾斜60°。

作为进一步优化，所述散热片为导热性能良好的铜片。

作为进一步优化，所述第一温度传感器、第二温度传感器均为贴片式温度传感器。

作为进一步优化，该除湿装置还包括液晶显示屏和功能按键，所述液晶显示屏和功能按键与控制器电气连接。

作为进一步优化，所述控制器为STM32微处理器，其具备RS485通信端口。

作为进一步优化，该除湿装置还包括电源模块，所述控制器与电源模块集成化设置在机壳中。

作为进一步优化，所述驱动器为电流型驱动器，其通过STM32控制IO口输出的PWM波占空比调节驱动电流的大小。

此外，本发明的另一目的，还在于提出一种电力柜除湿方法，其包括：

电力柜中的制冷型智能除湿装置实时采集进风口湿度数据，并与预设的除湿工作启动阈值进行比对，当湿度达到除湿工作启动阈值时，开启除湿工作：通过其控制器向驱动电路发出控制信号，启动半导体制冷片工作，进行输出电流的大小PID闭环控制，并通过控制IO口输出的PWM波占空比调节驱动电流的大小，半导体制冷片对从进气口经过导风板组进入的空气进行冷凝除湿，并在进行除湿工作时，控制出风口的风扇开启，利用循环不可逆的风道在将热风吹出除湿装置的同时，将热风吹向半导体制冷片的制冷面，将电力柜内空气不断吹入冷凝腔室内进行除湿，如此循环除湿产生的冷凝水经过储水盒的排水出口排出电力柜体外；当除湿装置检测到当前电力柜中的湿度值降低到预设的除湿工作停止阈值时，整机自动进入休眠状态；

所述预设的除湿工作启动阈值和除湿工作停止阈值均可通过智能除湿装置上的功能按键进行设置；电力柜中的湿度数据通过智能除湿装置的RS485通信接口实时传送给监控主机。

本发明的有益效果是：

1、一体化除湿机设计，除湿装置除湿功率大、体积小、效率高，拓宽了制冷型除湿装置的电力箱柜的户外应用，彻底解决了小型电力箱柜无法安装除湿机的难题；

2、通过对进气口和散热出风口风道的优化设计，将热风应用于制冷片制冷面防凝冰，提高了除湿效率，并保证了可靠除湿；

3、通过RS485通信接口将电力柜内的温湿度信息实时传送，有利于智能电网建设时，对电气设备工作的环境进行监控；

4、本发明具备制冷片电流PID控制功能，能够快速稳定除湿，防止因环境湿度过大，除湿功率不够的问题，保持电力箱柜相对湿度较低；

5、通过进气口导风板的设计，可以提高冷凝腔室的进气效率，从而提高除湿效率；

6、通过冷凝腔室中的储水盒将除湿产生的冷凝水及时排除电器柜体，防止对柜体中的空气回潮，进而保证除湿稳定性；

7、通过在半导体制冷片的制热面设置导热性能良好的铜片作为散热片，从而加快散热，提高除湿效率。

附图说明

图1为本发明实施例中除湿装置结构框图。

具体实施方式

本发明旨在提出一种新型的用于电力柜的制冷型智能除湿装置，解决传统技术中制冷除湿装置存在的除湿效率低、体积大、不便于监控等问题。

本发明中用于电力柜的制冷型智能除湿装置，应用于电力柜体内除湿，其包括：机壳、半导体制冷片、控制器、驱动器、湿度传感器、第一温度传感器和第二温度传感器；所述机壳内部设置有冷凝腔室和散热腔室；所述半导体制冷片的制冷面位于冷凝腔室内，在所述冷凝腔室中制冷面的下方设置有用于存储冷凝水的储水盒，储水盒上设置有排水出口，所述排水出口通过管路延伸至电力柜体外；所述半导体制冷片的制热面位于散热腔室内，在所述制热面的后方还通过导热硅脂层连接有散热片；所述冷凝腔室上开有进气口；在所述冷凝腔室的进气口下方朝向制冷面的位置设置有由多个平行排列并相对于水平方向倾斜的导风板构成的导风板组；

所述散热腔室中设置有散热风扇，且在散热腔室上正对所述散热风扇的位置开有出风口；所述进气口与出风口之间设计有循环不可逆的风道，使得在将热风吹出除湿装置的同时，将热风吹向半导体制冷片的制冷面；

所述第一温度传感器设置在半导体制冷片的制冷面上，所述第二温度传感器设置在半导体制冷片的制热面上，所述湿度传感器设置在进气口；

所述控制器与第一温度传感器、第二温度传感器、湿度传感器、驱动器及散热风扇电气连接；所述驱动器与半导体制冷片电气连接。

下面结合附图及实施例对本发明的方案作进一步的描述：

实施例：

如图1所示，本例中的除湿装置包括STM32控制器、液晶显示屏、功能按键、驱动器、TEC制冷片、表贴温度传感器、进风口湿度传感器、风扇；

在具体实现上，将STM32控制器与除湿装置的电源集成化设计，固定在除湿装置的机壳中，可以减小除湿装置的体积，从而便于在小型电力柜中安装。

TEC制冷片的制冷面位于机壳的冷凝腔室内，在冷凝腔室上开有进气口，便于对电力柜中的空气进行冷凝除湿；TEC制冷片的制热面位于机壳的散热腔室，在散热腔室中安装有散热风扇，且在散热腔室上开有出风口，便于散发冷凝产生的热量；

表贴温度传感器与STM32控制器电气相连，其包括第一温度传感器和第二温度传感器，其中第一温度传感器设置在TEC制冷片的制冷面上，第二温度传感器设置在TEC制冷片的制热面上，这两个温度传感器分别用于采集制冷面和制热面的温度数据，采用贴片式温度传感器可以提高检测精度；

湿度传感器与STM32控制器电气相连，其设置在冷凝腔室的进风口，用于检测当前电力机柜中的湿度数据；

功能按键与STM32控制器电气相连，用户可以通过功能按键设定除湿阈值，即除湿功能的启动阈值(启动除湿功能时电力柜体湿度值)与停止阈值(停止除湿功能时电力柜体湿度值)，当除湿达到停止阈值后，整机自动休眠；

液晶显示屏与STM32控制器电气相连，通过液晶显示能够直观地看到当前电力机柜中的温湿度数据情况；

驱动器与STM32控制器电气相连，并与TEC制冷片电气相连；其采用电流型驱动器，该驱动器通过STM32控制IO口输出的PWM波占空比调节驱动制冷片的电流大小；

STM32控制器作为除湿装置的控制核心，其可以采集第一温度传感器、第二温度传感器检测的温度数据，以及进风口湿度传感器检测的湿度数据；在与设定除湿阈值进行比对判断后，进行输出电流大小PID闭环控制，从而快速稳定除湿；在进行除湿工作时，STM32控制器控制出风口的风扇全开，利用循环不可逆的风道在将热风吹出除湿装置的同时，将热风吹向TEC制冷片的制冷面，将电力柜内空气不断吹入冷凝腔室内，进而使得半导体制冷片冷热面的温差更大，制冷面凝冰现象消失，提升除湿效率。

此外，本发明中的STM32控制器上有RS485通信接口，基于该通信接口，能够根据用户需求实时读取电力柜内温湿度数据，有利于智能电网建设时，对电气设备工作的环境的监控。

进一步为了提高冷凝腔室的进气效率，从而提高除湿效率，可以在冷凝腔室内的进气口的下方朝向制冷面的位置设置有由多个平行排列并相对于水平方向倾斜的导风板构成的导风板组；如此，电器柜中的空气在从冷凝腔室内的进气口进入后，经过导风板的导风作用，可以更快更全面地吹向半导体制冷片的制冷面，从而提高除湿效率；

将导风板设置相对水平方向倾斜是为了防止制冷产生的冷凝水汽在导风板上凝聚，一般以相对于水平方向60度为宜。

进一步为了加快散热，提高除湿效率，可以在半导体制冷片的制热面设置散热片，散热片可以采用导热性能良好的铜片，铜片与半导体制冷片的制热面之间通过导热硅脂粘贴。

进一步为了保证除湿的稳定性，可以在所述冷凝腔室中制冷面的下方设置有用于存储冷凝水的储水盒，储水盒上设置有排水出口，将所述排水出口通过管路延伸至电力柜体外，从而将除湿产生的冷凝水及时排除电器柜体，防止对柜体中的空气回潮。

Claims (9)

1.一种用于电力柜的制冷型智能除湿装置，应用于电力柜体内除湿，其包括：机壳、半导体制冷片、控制器、驱动器、湿度传感器、第一温度传感器和第二温度传感器；

其特征在于，所述机壳内部设置有冷凝腔室和散热腔室；所述半导体制冷片的制冷面位于冷凝腔室内，在所述冷凝腔室中制冷面的下方设置有用于存储冷凝水的储水盒，储水盒上设置有排水出口，所述排水出口通过管路延伸至电力柜体外；所述半导体制冷片的制热面位于散热腔室内，在所述制热面的后方还通过导热硅脂层连接有散热片；所述冷凝腔室上开有进气口；在所述冷凝腔室的进气口下方朝向制冷面的位置设置有由多个平行排列并相对于水平方向倾斜的导风板构成的导风板组；

所述散热腔室中设置有散热风扇，且在散热腔室上正对所述散热风扇的位置开有出风口；所述进气口与出风口之间设计有循环不可逆的风道，使得在将热风吹出除湿装置的同时，将热风吹向半导体制冷片的制冷面；

所述第一温度传感器设置在半导体制冷片的制冷面上，所述第二温度传感器设置在半导体制冷片的制热面上，所述湿度传感器设置在进气口；

所述控制器与第一温度传感器、第二温度传感器、湿度传感器、驱动器及散热风扇电气连接；所述驱动器与半导体制冷片电气连接。

2.如权利要求1所述的一种用于电力柜的制冷型智能除湿装置，其特征在于，所述导风板相对于水平方向倾斜60°。

3.如权利要求1所述的一种用于电力柜的制冷型智能除湿装置，其特征在于，所述散热片为导热性能良好的铜片。

4.如权利要求1所述的一种用于电力柜的制冷型智能除湿装置，其特征在于，所述第一温度传感器、第二温度传感器均为贴片式温度传感器。

5.如权利要求1所述的一种用于电力柜的制冷型智能除湿装置，其特征在于，该除湿装置还包括液晶显示屏和功能按键，所述液晶显示屏和功能按键与控制器电气连接。

6.如权利要求1所述的一种用于电力柜的制冷型智能除湿装置，其特征在于，该除湿装置还包括电源模块，所述控制器与电源模块集成化设置在机壳中。

7.如权利要求1-6任意一项所述的一种用于电力柜的制冷型智能除湿装置，其特征在于，所述控制器为STM32微处理器，其具备RS485通信端口。

8.如权利要求7所述的一种用于电力柜的制冷型智能除湿装置，其特征在于，所述驱动器为电流型驱动器，其通过STM32控制IO口输出的PWM波占空比调节驱动电流的大小。

9.一种电力柜除湿方法，其特征在于，应用如权利要求1所述制冷型智能除湿装置进行除湿，该方法包括：

电力柜中的制冷型智能除湿装置实时采集进风口湿度数据，并与预设的除湿工作启动阈值进行比对，当湿度达到除湿工作启动阈值时，开启除湿工作：通过其控制器向驱动电路发出控制信号，启动半导体制冷片工作，进行输出电流的大小PID闭环控制，并通过控制IO口输出的PWM波占空比调节驱动电流的大小，半导体制冷片对从进气口经过导风板组进入的空气进行冷凝除湿，并在进行除湿工作时，控制出风口的风扇开启，利用循环不可逆的风道在将热风吹出除湿装置的同时，将热风吹向半导体制冷片的制冷面，将电力柜内空气不断吹入冷凝腔室内进行除湿，如此循环除湿产生的冷凝水经过储水盒的排水出口排出电力柜体外；当除湿装置检测到当前电力柜中的湿度值降低到预设的除湿工作停止阈值时，整机自动进入休眠状态；

所述预设的除湿工作启动阈值和除湿工作停止阈值均可通过智能除湿装置上的功能按键进行设置；电力柜中的湿度数据通过智能除湿装置的RS485通信接口实时传送给监控主机。