CN110707560B - 一种基于温度传感器的封闭箱式设备防凝露方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种基于温度传感器的封闭箱式设备防凝露方法及装置，所述装置包括外壁温度传感器（13）、内壁温度传感器（14）、柜内空气温度传感器（17）、冷铁条温度传感器（12）、液体传感器（16）以及冷铁条（11）、制冷泵机（8）、集水槽（9）及其下水导管（7）、U型管（15）、空气加热器（4）、PID控制器（5）。所述方法通过PID控制器根据设定程序对外壁（2）温度、内壁（3）温度、柜内空气温度以及冷铁条外壁温度进行比较，预判箱式设备柜内是否有凝露的危险，根据不同情况分别或先后启动、关闭制冷泵机以及空气加热器，达到箱式设备除湿防凝露的效果。

Description

一种基于温度传感器的封闭箱式设备防凝露方法及装置

技术领域

本发明涉及一种基于温度传感器的封闭箱式设备防凝露方法及装置，属电力设备防凝露技术领域。

背景技术

随着城市配网需求的不断增大，中低压型开关柜、环网柜等箱式设备因其结构简单、功能全面、占地面积小、巡检方便等优点而被广泛应用。然而这些箱式设备普遍存在当外部气温降低时柜内凝露的问题，箱式设备柜内壁、母排、绝缘件以及操作机构均匀凝露的可能。在每年在空气绝缘开关柜的事故统计分析中，因凝露造成绝缘事故的比例居首，约占32％，12kV电压等级以上开关柜问题尤为突出,做好开关柜的防凝露工作是保障开关柜安全运行的必要措施。此外，设备凝露还有可能滋生霉菌，其产生的酸性物质将极大的威胁绝缘件的绝缘安全造成绝缘件爬电、闪络等。

凝露现象是指柜体内壁表面或母排表面温度下降到露点温度以下时，内壁或母排、绝缘器件等表面发生的水珠凝结现象。凝露是否发生取决于室内温度、柜内温度、相对湿度以及露点温度以及柜内结构和通风散热状态。例如在空气湿度较大的南方地区，由于夏季昼夜温差较大，箱式设备又多采取全封闭结构，夜晚外界温度相对柜内空气温度较低，柜内水蒸气极易在柜体内壁液化形成凝露。

当前防凝露的措施概括后主要可分为温度控制法、湿度控制法、温湿度控制法。

如温度控制法最基本的是采用加热内部空气，提高空气的饱和蒸汽压，使得水蒸气难以凝结。但是这种方法并不能降低柜内空气湿度，一旦加热器停止工作，设备仍面临凝露的风险；而湿度控制法有采用除湿机、放置干燥剂等方式，但干燥剂存在干燥剂吸水量有限、使用寿命短的问题，采用这种方法将增大工作量，此外加装除湿机存在成本大的问题；温湿度控制法通常采用加热除湿联合的方式，但目前的各种设备及方法效果均差强人意。

因此电力行业内尤其是配网部门亟需研发一种能够有效防凝露的装置。实际上，针对不同的气候环境特点，应采取不同形式的防凝露措施，南方大多数地区空气湿度较大，因此对诸如开关柜等箱式设备的防凝露问题通常采用封堵方案以减少外部湿热空气进入柜内。此外，由于箱式设备的结构强度要求，这些设备外壳均由金属材料构成，而金属材料的导热性远高于大部分气体尤其是空气，因此设备内壁的温度将低于空气氛围内的操作机构及母排等，即柜内空气将首先在内壁上发生凝露。此外，水蒸气的密度小于空气，因此柜内湿气通常存在于柜内上部，针对柜内上部空气除湿能达到最优效果。

发明内容

本发明的目的是，针对电力设备存在的外部气温降低时柜内凝露的问题，为克服电力设备凝露现象，提出一种基于温度传感器的封闭箱式设备防凝露方法及装置。

本发明实现的技术方案如下：一种基于温度传感器的封闭箱式设备防凝露方法，所述方法在封闭箱式设备中的不同位置放置温度传感器；PID控制器通过对比外壁温度和内壁温度、对比内壁温度和冷铁条外壁温度以及对比内壁温度与柜内空气温度进行程序判断；通过液体传感器对冷凝的水滴提供的监测信息；PID控制器同时控制制冷泵机、冷铁条以及空气加热器，根据设定程序使冷铁条制冷或使空气加热器制热；实现对箱式设备柜内凝露的预判及消除，有效降低柜内的湿度。

所述外壁温度传感器、内壁温度传感器、柜内空气温度传感器、冷铁条温度传感器均为高灵敏度贴片式温度传感器；所述外壁温度传感器测量箱式设备外壁温度；所述内壁温度传感器测量箱式设备内壁温度；所述柜内空气温度传感器测量柜内空气；所述冷铁条温度传感器测量冷铁条外壁温度；所述液体传感器监测冷铁条有否冷凝水滴产生。

所述外壁温度传感器、内壁温度传感器、柜内空气温度传感器、冷铁条温度传感器、液体传感器、制冷泵机以及空气加热器均与PID控制器连接，并向其传递信号或者受PID控制器控制。

所述外壁温度应始终比内壁温度高3℃以上，否则PID控制器将对内壁温度与冷铁条温度进行比较；当外壁温度与内壁温度的差值小于3℃时，若内壁温度与冷铁条温度差值小于5℃，PID控制器将启动制冷泵机直至内壁温度与冷铁条温度差值为5℃。

当冷凝在冷铁条外壁的液体流经液体传感器且柜内空气温度不高于内壁温度5℃时，PID控制器将启动空气加热器；当液体传感器检测不到液体后，PID控制器将关闭空气加热器；

当柜内空气温度传感器测量到的温度值与内壁温度传感器测量到的温度值的差大于等于5℃后，PID控制器将关闭空气加热器；当内壁温度与冷铁条温度差值大于等于5℃时，PID控制器将关闭制冷泵机。

一种基于温度传感器的封闭箱式设备防凝露装置，包括外壁温度传感器、内壁温度传感器、柜内空气温度传感器、冷铁条温度传感器、液体传感器以及冷铁条、制冷泵机、集水槽及其下水导管、U型管、空气加热器和PID控制器；所述外壁温度传感器紧贴于柜体上部外壁；所述内壁温度传感器紧贴于柜体上部内壁；所述柜内空气温度传感器悬挂固定于柜内上部，靠近内壁温度传感器；所述冷铁条沿长度方向垂直于水平面安装在柜体内壁旁；冷铁条下端设有漏斗形集水槽，集水槽下端为下水导管；下水导管通过柜体底部特制小孔伸出柜外；伸出柜外的下水导管连接至U型管；集水槽与下水导管的连接处安装有液体传感器；冷铁条温度传感器紧贴于冷铁条外壁。

所述冷铁条由金属铝或铜以及水冷管组成；由金属铝或铜将水冷管六面包裹密封，并呈长方体状；所述冷铁条外表面均匀涂有超憎水材料，外表面将无法附着水滴。

所述冷铁条通过隔热固定栓安装固定在柜体内壁。

所述冷铁条通过隔热固定栓安装固定在柜体内壁。

所述外壁温度传感器及所述内壁温度传感器安装在柜体上部；冷铁条安装在柜体中上部。

本发明的有益效果在于，本发明一种基于温度传感器的封闭箱式设备防凝露方法及装置，可以实现对箱式设备柜内凝露的预判及消除，能够有效降低柜内湿度，具有控制程序简单、结构简单、防凝露可靠性高、部件廉价等优点。

附图说明

图1为本发明一种封闭箱式设备防凝露方法PID控制器的程序流程图；

图2为本发明一种封闭箱式设备防凝露装置结构示意图；

图3为本发明一种封闭箱式设备防凝露装置中冷铁条的原理示意图；

图中：1是柜体，2是柜体外壁，3是柜体内壁，4是空气加热器，5是PID控制器，6是柜体下部特制小孔，7是下水导管，8是制冷泵机，9是集水槽，10是隔热固定栓，11是冷铁条，12是冷铁条温度传感器，13是外壁温度传感器，14是内壁温度传感器，15是U型管，16是液体传感器，17是柜内空气温度传感器，1100是冷水管；1101为铝或铜板。

具体实施方式

本实施例一种基于温度传感器的封闭箱式设备防凝露的装置如图2所示，包括外壁温度传感器13、内壁温度传感器14、柜内空气温度传感器17、冷铁条温度传感器12、液体传感器16以及冷铁条11、空气加热器4和PID控制器5。

本实施例中外壁温度传感器14、内壁温度传感器13、柜内空气温度传感器17、冷铁条温度传感器12均为高灵敏度贴片式温度传感器。其中外壁温度传感器14测量柜体外壁2上部的温度并将温度信息传递给PID控制器5，记温度值为T1；内壁温度传感器13测量柜体内壁3上部的温度并将温度信号传递给PID控制器5，记温度值为T2；柜内空气温度传感器17测量柜体上部空气的温度并将温度信号传递给PID控制器5，记温度值为T4；冷铁条温度传感器12测量冷铁条11外壁的温度并将温度信号传递给PID控制器，记温度值为T3。

如图3所示，本实施例中冷铁条11由水冷管1100以及铝或铜板1101制得，用铝或铜板1101将水冷管1100六面包裹密封，水冷管11连接到制冷泵机8组成制冷设备。

本实施例中冷铁条11表面均匀喷涂有超憎水材料，湿气在冷铁条表面液化成水滴后将无法附着。

冷铁条11通过隔热固定栓10固定安装于柜体内，且不应影响设备运行；

冷铁条11不应距离内壁温度传感器13太近，以免降低本装置的灵敏度；

冷铁条11下方固定有外径稍大的漏斗状集水槽9。

本实施例中集水槽9下方连接有下水导管7，下水导管7通过柜体底部特制小孔6伸出柜外，连接至U形管15。

本实施例中集水槽9内下方装有液体传感器16，液体传感器16将检测集水槽内是否流过液体并将信号传递至PID控制器。

本实施例中为防止凝露的发生，需确保外壁温度始终比内壁温度高至少3℃，即T1-T2≥3℃，否则PID控制器5判定箱式设备柜内将有凝露危险，PID控制器5启动进一步程序。

本实施例中，当外壁温度与内壁温度差值小于5℃时，即T1-T2＜5℃，PID控制器启动制冷泵机8将冷铁条外壁温度降低，使得T2-T3＝5℃。

当冷铁条外壁温度降低后，其表面将开始发生凝露，露珠将滑落至集水槽9中并使得集水槽9内的液体传感器16检测到液体，将信号传递至PID控制器5。

当PID控制器5接收到有液体传感器16检测到液体时发出的信号时，PID控制器5对比柜内空气温度与内壁温度，若T4-T2＜5℃，PID控制器5将启动空气加热器4，进一步对柜内气体加热，增大气体与冷铁条11之间的温度差，促使更多的水汽液化。

当液体传感器16未检测到液体时将发送信号至PID控制器5，PID控制器5将关闭空气加热器4以及制冷泵机8

集水槽9中的液体由下水导管7流经U形管15。

U型管15可有效避免柜内无凝露发生时外部湿度较高的空气进入到柜内。

当液体传感器16未检测到液体时，将信号传递至PID控制器5，PID控制器5关闭空气加热器。

当柜内空气温度与内壁温度差值大于等于5℃时，即T4-T2≥5℃，PID控制器5关闭空气加热器。

PID控制器将实时监测外壁温度传感器14、内壁温度传感器13、柜内空气温度传感器17、冷铁条温度传感器12以及液体传感器16发出的信号，图1所示封闭箱式设备防凝露方法PID控制器的程序流程图任一步，均可作为PID控制器的起始步骤。

本实施例仅提供一种基于温度传感器的封闭箱式设备防凝露方法及装置的思路与装置示意，PID控制器5、空气加热器4、制冷泵机8、外壁温度传感器14测量、内壁温度传感器13、柜内空气温度传感器17、冷铁条温度传感器12的具体位置应在不影响箱式设备正常运行的情况下择优而定。

Claims (8)

1.一种基于温度传感器的封闭箱式设备防凝露方法，其特征在于，所述方法在密闭箱式设备中的不同位置放置温度传感器；PID控制器通过对比外壁温度和内壁温度、对比内壁温度和冷铁条外壁温度以及对比内壁温度与柜内空气温度进行程序判断；通过液体传感器对冷凝的水滴提供的监测信息；PID控制器同时控制制冷泵机、冷铁条以及空气加热器，根据设定程序使冷铁条制冷或使空气加热器制热；实现对箱式设备柜内凝露的预判及消除，有效降低柜内的湿度；

所述外壁温度应始终比内壁温度高3℃以上，否则PID控制器将对内壁温度与冷铁条温度进行比较；当外壁温度与内壁温度的差值小于3℃时，若内壁温度与冷铁条温度差值小于5℃，PID控制器将启动制冷泵机直至内壁温度与冷铁条温度差值为5℃；

当冷凝在冷铁条外壁的液体流经液体传感器且柜内空气温度不高于内壁温度5℃时，PID控制器将启动空气加热器；当液体传感器检测不到液体后，PID控制器将关闭空气加热器；

当柜内空气温度传感器测量到的温度值与内壁温度传感器测量到的温度值的差大于等于5℃后，PID控制器将关闭空气加热器；当内壁温度与冷铁条温度差值大于等于5℃时，PID控制器将关闭制冷泵机。

2.实现如权利要求1所述一种基于温度传感器的封闭箱式设备防凝露方法的装置，其特征在于，所述装置包括外壁温度传感器、内壁温度传感器、柜内空气温度传感器、冷铁条温度传感器、液体传感器以及冷铁条、制冷泵机、集水槽及其下水导管、U型管、空气加热器和PID控制器；所述外壁温度传感器紧贴于柜体上部外壁；所述内壁温度传感器紧贴于柜体上部内壁；所述柜内空气温度传感器悬挂固定于柜内上部，靠近内壁温度传感器；所述冷铁条沿长度方向垂直于水平面安装在柜体内壁旁；冷铁条下端设有漏斗形集水槽，集水槽下端为下水导管，下水导管通过柜体底部特制小孔伸出柜外；伸出柜外的下水导管连接至U型管；集水槽与下水导管的连接处安装有液体传感器；冷铁条温度传感器紧贴于冷铁条外壁。

3.根据权利要求2所述的一种基于温度传感器的封闭箱式设备防凝露装置，其特征在于，所述外壁温度传感器、内壁温度传感器、柜内空气温度传感器、冷铁条温度传感器均为高灵敏度贴片式温度传感器；所述外壁温度传感器测量箱式设备外壁温度；所述内壁温度传感器测量箱式设备内壁温度；所述柜内空气温度传感器测量柜内空气；所述冷铁条温度传感器测量冷铁条外壁温度；所述液体传感器监测冷铁条有否冷凝水滴产生。

4.根据权利要求2所述的一种基于温度传感器的封闭箱式设备防凝露装置，其特征在于，所述外壁温度传感器、内壁温度传感器、柜内空气温度传感器、冷铁条温度传感器、液体传感器、制冷泵机以及空气加热器均与PID控制器连接，并向其传递信号或者受PID控制器控制。

5.根据权利要求2所述的一种基于温度传感器的封闭箱式设备防凝露装置，其特征在于，所述冷铁条由金属铝或铜以及水冷管组成；由金属铝或铜将水冷管六面包裹密封，并呈长方体状；所述冷铁条外表面均匀涂有超憎水材料，外表面将无法附着水滴。

6.根据权利要求2所述的一种基于温度传感器的封闭箱式设备防凝露装置，其特征在于，所述冷铁条通过隔热固定栓安装固定在柜体内壁。

7.根据权利要求2所述的一种基于温度传感器的封闭箱式设备防凝露装置，其特征在于，所述空气加热器功率范围为50～300W；所述U形管高度为1cm。

8.根据权利要求2所述的一种基于温度传感器的封闭箱式设备防凝露装置，其特征在于，所述外壁温度传感器及所述内壁温度传感器安装在柜体上部；冷铁条安装在柜体中上部。

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