CN110911107A - 一种呼吸器系统及切换方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种呼吸器系统及切换方法，其中，该呼吸器系统切换方法包括，采集第三气路通道内的湿度数据；如果湿度数据超过第一预设阀值，启动电磁阀，将第三气路通道与第一气路通道相连通切换为第三气路通道与第二气路通道相连通；启动第一加热器加热，并开始启动第一计时；第一计时结束，关闭电磁阀，将第三气路通道与第二气路通道相连通切换为第三气路通道与第一气路通道相连通。本发明可实现呼吸器干燥罐的自动切换，而不需要定期更换硅胶，提高了呼吸器维护工作效率。

Description

一种呼吸器系统及切换方法

技术领域

本发明涉及电力技术领域，具体的涉及一种油浸式电力变压器的呼吸器系统及切换方法。

背景技术

现有的变压器作为电力系统中变换、输送和分配电能的电力设备，是电力系统中最为重要的设备之一，对电力系统的安全运行至关重要。油浸式变压器中水分含量是影响变压器绝缘油和绝缘纸老化速度和绝缘性能的一个重要指标，为了使变压器内部油纸绝缘系统的绝缘水平得到保证，必须要将变压器内部的水分含量控制在一个合理的水平范围；而呼吸器(也叫吸湿器)正是保障这一项指标的重要的安全部件。

呼吸器通常安装于油枕连接管末端，内部装有变色硅胶用于干燥进入油枕的空气，下部装有油封杯，避免水分的进入；当变压器油温上升时，变压器绝缘油体积膨胀，油枕内的气体经呼吸器排出；当变压器油温下降时，变压器绝缘油体积收缩，外部空气经过呼吸器油封杯过滤掉其杂质后再经过硅胶干燥其中的水分后最终进入变压器油枕，保证变压器油的绝缘性能。

现有技术中，呼吸器为单罐干燥剂，主要构成有：玻璃罩(内装有变色硅胶干燥剂)、玻璃筒、杯间气孔、集油杯、气孔、接口法兰。

现有技术中，当呼吸器运行一段时间后，由于不断吸收进入变压器的空气中的水分，变色硅胶的吸湿能力逐渐减弱直至失效，因此传统呼吸器器在运行一段时间后需要对内部变色硅胶予以更换。对主变压器来说，对呼吸器硅胶状态进行巡检以及更换呼吸器硅胶是一项经常性的维护工作。

现有技术中，在对失效的变色硅胶进行更换时，需要向调度人员申请停电作业，整个过程需要消耗大量的时间和人力成本。同时对运行中的变压器进行硅胶的更换，还存在引起重瓦斯保护动作的风险。

发明内容

本发明的第一目的是提出一种呼吸器系统，以实现呼吸器长期持续工作，而不需要定期更换硅胶干燥剂。

本发明的第二目的是提出一种呼吸器系统切换方法，以实现多个呼吸器干燥罐的自动切换。

为实现上述第一目的，根据本发明的一个方面，提供了一种呼吸器系统，包括呼吸气路切换装置、第一干燥装置、第二干燥装置、控制电路装置；

其中，呼吸气路切换装置包括电磁阀、湿度传感器、第一气路通道、第二气路通道、第三气路通道，电磁阀分别与第一气路通道、第二气路通道、第三气路通道连接，湿度传感器设置于第三气路通道内，用于采集第三气路通道内湿度数据；

其中，第一干燥装置包括第一干燥剂、第一加热器、第一干燥筒、第一气管、第一温度传感器，第一干燥剂位于第一干燥筒内，第一加热器位于第一干燥筒内并置于第一干燥剂中，第一温度传感器位于第一干燥筒内，第一气管的一端与第一气路通道连通，另一端位于第一干燥筒内并置于第一干燥剂中；

其中，第二干燥装置包括第二干燥剂、第二干燥筒、第二气管，第二干燥剂位于第二干燥筒内，第二气管的一端与第二气路通道连通，另一端位于第二干燥筒内并置于第二干燥剂中；

其中，控制电路装置包括中央控制器，中央控制器分别电连接到电磁阀、湿度传感器、第一温度传感器。

优选地，电磁阀接收中央控制器控制的控制信号，实现第三气路通道与第一气路通道相连通，或与第二气路通道相连通。

优选地，第三气路通道还与变压器油枕气路通道相连通。

优选地，第二干燥装置还包括第二加热器、第二温度传感器，第二加热器位于第二干燥筒内并置于第二干燥剂中，第二温度传感器位于第二干燥筒内；

其中，中央控制器电连接到第二温度传感器。

优选地，第一干燥剂为颗粒状的可再生硅胶干燥剂，在第一干燥筒内呈均匀分布；第一加热器置于第一干燥剂中呈均匀分布，以使第一干燥剂受热均匀；第一气管的一端与第一气路通道连通，另一端位于第一干燥筒内并置于第一干燥剂的中心位置；

其中，第二干燥剂为颗粒状的可再生硅胶干燥剂，在第二干燥筒内呈均匀分布；第二加热器置于第二干燥剂中呈均匀分布，以使第二干燥剂受热均匀；第二气管的一端与第二气路通道连通，另一端位于第二干燥筒内并置于第二干燥剂的中心位置。

优选地，第一干燥装置还包括第一风扇，第一风扇位于第一干燥筒的一端；

其中，第二干燥装置还包括第二风扇，第二风扇位于第二干燥筒的一端。

优选地，控制电路装置还包括电磁阀接口模块、湿度传感器接口模块、第一温度传感器接口模块、第二温度传感器接口模块、第一风扇接口模块、第二风扇接口模块；电磁阀接口模块接收中央控制器指令并控制电磁阀切换；湿度传感器接口模块接收湿度传感器的湿度数据并发送到中央控制器；第一温度传感器接口模块接收第一温度传感器的温度数据并发送到中央控制器；第二温度传感器接口模块接收第二温度传感器的温度数据并发送到中央控制器；第一风扇接口模块，接收中央控制器指令并控制第一风扇启动或停止；第二风扇接口模块，接收中央控制器指令并控制第二风扇启动或停止。

为实现上述第二目的，根据本发明的另一个方面，提供了一种呼吸器系统的切换方法，包括：

采集第三气路通道内的湿度数据；

如果湿度数据超过第一预设阀值，启动电磁阀，将第三气路通道与第一气路通道相连通切换为第三气路通道与第二气路通道相连通；

启动第一加热器加热，并开始启动第一计时；

第一计时结束，关闭电磁阀，将第三气路通道与第二气路通道相连通切换为第三气路通道与第一气路通道相连通。

优选地，启动第一加热器加热，并开始启动第一计时，进一步包括：

启动第一加热器加热、启动第一风扇运行，并开始启动第一计时；

采集第一温度传感器的温度数据，如果温度数据超过第二预设阀值，关闭第一加热器；如果温度数据未超过第二预设阀值，启动或保持第一加热器加热；

持续上一步动作，直到第一计时结束；

关闭第一加热器，关闭第一风扇。

优选地，在启动电磁阀之前，进一步包括：

启动第二加热器加热、启动第二风扇运行，并开始启动第二计时；

采集第二温度传感器的温度数据，如果温度数据超过第三预设阀值，关闭第二加热器；如果温度数据未超过第三预设阀值，启动或保持第二加热器加热；

持续上一步动作，直到所述第二计时结束；

关闭第二加热器，关闭第二风扇。

本发明的第一目的是提出一种呼吸器系统，以实现呼吸器长期持续工作，而不需要定期更换硅胶干燥剂。

本发明的第二目的是提出一种呼吸器系统切换方法，以实现多个呼吸器干燥罐的自动切换。

本发明提出一种呼吸器系统，可以实现呼吸器长期持续工作，而不需要定期更换硅胶干燥剂。本发明提出一种呼吸器系统切换方法，可以实现多个呼吸器干燥罐的自动切换。当呼吸器内部干燥剂硅胶失效后，呼吸器系统能够及时的对失效的变色硅胶进行再生处理，且整个再生过程中保证只有干燥的气体被变压器油枕吸入。本发明提供的免维护呼吸器系统由于不需要定期更换硅胶，而大大降低现场维护的成本，提高了变压器维护保养的工作效率。避免了传统呼吸器因更换油封杯油和硅胶而导致瓦斯信号误动的问题，减少因人工更换、干燥、运输硅胶过程中导致的有害物质分解，降低对人体、环境造成的危害。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1现有技术呼吸器结构示意图；

图2为本发明提出的呼吸器系统的总体结构示意图；

图3为本发明提出的呼吸器系统的详细结构示意图；

图4为呼吸器的法兰接口与变压器油枕法兰接口连接示意图；

图5为本发明另一实施例提出的呼吸器系统的详细结构示意图；

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，现有技术变压器呼吸器为单一干燥罐，且内部干燥剂硅胶是不能自动再生的。现有技术呼吸器主要构成有：玻璃罩(内装有硅胶干燥剂)、玻璃筒、杯间气孔、集油杯、气孔、呼吸器接口法兰。

现有技术中，当呼吸器运行一段时间后，由于不断吸收进入变压器的空气中的水分，变色硅胶的吸湿能力逐渐减弱直至失效，因此传统呼吸器器在运行一段时间后需要对内部变色硅胶予以更换。

本发明提出一种呼吸器系统，以实现呼吸器长期持续工作，而不需要定期更换硅胶干燥剂。如图2所示，呼吸器系统总体结构包括呼吸气路切换装置1、第一干燥装置2、第二干燥装置3、控制电路装置4。

如图3所示，呼吸气路切换装置1包括电磁阀11、湿度传感器12、第一气路通道13、第二气路通道14、第三气路通道15，电磁阀11分别与第一气路通道13、第二气路通道14、第三气路通道15连接，湿度传感器12 设置于第三气路通道15内，用于采集第三气路通道15内湿度数据；

如图3所示，第一干燥装置2包括第一干燥剂21、第一加热器22、第一干燥筒23、第一气管24、第一温度传感器25，第一干燥剂21位于第一干燥筒23内，第一加热器22位于第一干燥筒23内并置于第一干燥剂21 中，第一温度传感器25位于第一干燥筒23内，第一气管24的一端与第一气路通道13连通，另一端位于第一干燥筒23内并置于第一干燥剂21中；

其中，第二干燥装置3包括第二干燥剂31、第二干燥筒33第二气管 34，第二干燥剂31位于第二干燥筒33内，第二气管34的一端与第二气路通道14连通，另一端位于第二干燥筒33内并置于第二干燥剂31中；

其中，控制电路装置4包括中央控制器41，中央控制器41分别电连接到电磁阀11、湿度传感器12、第一温度传感器25。

电磁阀11接收中央控制器41的控制信号，使得第三气路通道15与第一气路通道13相连通，或与第二气路通道12相连通。此处控制信号是宽泛的，可以是加电的控制信号，也可以是不加电的信号，本实施例中优选的是：中央控制器41不发送带电的控制信号，第三气路通道15与第一气路通道13相连通；中央控制器41发送带电的控制信号，则第三气路通道15与第二气路通道14相连通。

本实施例提出的呼吸器系统，安装于变压器油枕末端，呼吸器的法兰接口5与变压器油枕法兰接口6通过螺栓连接在一起。如图4所示，呼吸器安装于变压器油枕法兰接口6上，用四个螺栓7穿过变压器油枕法兰接口6螺栓孔61和呼吸器法兰接口5螺栓孔51进行紧固，变压器油枕法兰接口6和呼吸器法兰接口5中间加密封胶圈8。

第一干燥剂21为可加热脱水的硅胶干燥剂颗粒，一般直径在2-6mm左右，在第一干燥筒23内呈均匀分布；硅胶颗粒可以为变色硅胶，也可以为乳白色的不变色硅胶。硅胶主要成分为二氧化硅(SiO2)，对水分具有很强的吸附能为力。硅胶在使用过程中因吸附了水分或其他有机物质使其吸附能力下降，可通过热脱附技术使硅胶再生重复使用。大量的再生试验的结果表明，对变色硅胶而言，温度在120℃时，变色硅胶的脱附百分比达到最大，且在该温度环境下变色硅胶吸收的绝大部分水分经过50min即可被脱附；而对不变色硅胶，其热脱温度可以更高。

呼吸器处于工作状态时，呼吸器第三气路通道15与变压器油枕气路通道9相连通；中央控制器41不发送带电的控制信号，电磁阀11没有接收带电控制信号，则第三气路通道15与第一气路通道13相连通，外部空气进过第一干燥剂21干燥后进入变压器油枕气路通道9内；位于第三气路通道15内的湿度传感器12不断采集经过第一干燥剂21干燥后的空气的湿度数据，此湿度数据也就是进入变压器油枕气路通道9的空气的湿度。当呼吸器运行一段时间后，第一干燥剂21不断吸收进入变压器油枕的空气中的水分，第一干燥剂21的吸湿能力逐渐减弱直至失效，湿度传感器12采集的湿度数据不断升高。湿度传感器12采集的湿度数据被传送到中央控制器 41，中央控制器41设置第一预设阀值，当湿度超过第一预设阀值时，表明第一干燥剂21的干燥能力已经不满足变压器内空气干燥要求了，此时中央控制器41发送带电的控制信号到电磁阀11，启动电磁阀11，将第三气路通道15与第一气路通道13相连通切换为第三气路通道15与第二气路通道 14相连通；外部空气进过第二干燥剂31干燥后进入变压器油枕气路通道9 内。中央控制器41控制启动第一加热器22加热，并开始启动第一计时；第一计时结束，第一干燥剂21完成再生恢复干燥能力，中央控制器41关闭电磁阀11，将第三气路通道15与第二气路通道14相连通切换为第三气路通道15与第一气路通道13相连通。大量实验表明，第一预设阀值湿度值设置为40％到60％之间较佳。

第一干燥剂21再生过程中，中央控制器41采集第一温度传感器25的温度数据，如果温度数据超过第二预设阀值，中央控制器41关闭第一加热器22，暂停加热；如果温度数据未超过第二预设阀值，中央控制器41启动或保持第一加热器22持续加热。如果第一干燥剂21采用变色硅胶，则第二预设阀值温度值设置在110℃到130℃。

上述实施例中，第一干燥装置2为可再生装置，第二干燥装置3不包含加热器、温度传感器等，第二干燥装置3中的第二干燥剂31不可再生。

本发明的另一实施例中，如图5所示，第二干燥装置3为可再生装置，第二干燥装置还包括第二加热器32、第二温度传感器35，第二加热器32 位于第二干燥筒33内并置于第二干燥剂31中，第二温度传感器35位于第二干燥筒33内；中央控制器41电连接到第二温度传感器35。

第二干燥剂31为颗粒状的可再生硅胶干燥剂，在第二干燥筒33内呈均匀分布；第二加热器32置于第二干燥剂31中呈均匀分布，以使第二干燥剂32受热均匀；第二气管34的一端与第二气路通道14连通，另一端位于第二干燥筒33内并置于第二干燥剂31的中心位置。第二干燥装置3还包括第二风扇36，第二风扇36位于第二干燥筒33的末端。

本发明的另一实施例中，控制电路装置4还包括电磁阀接口模块42、湿度传感器接口模块43、第一温度传感器接口模块44、第二温度传感器接口模块45、第一风扇接口模块46、第二风扇接口模块47；电磁阀接口模块 42接收中央控制器41指令并控制电磁阀11切换；湿度传感器接口模块43 接收湿度传感器12的湿度数据并发送到中央控制器41；第一温度传感器接口模块44接收第一温度传感器25的温度数据并发送到中央控制器41；第二温度传感器接口模块45接收第二温度传感器35的温度数据并发送到中央控制器41；第一风扇接口模块46接收中央控制器41指令并控制第一风扇26启动或停止；第二风扇接口模块47接收中央控制器41指令并控制第二风扇36启动或停止。

本发明提出一种呼吸器系统，可以实现呼吸器长期持续工作，而不需要定期更换硅胶干燥剂。本发明提供的免维护呼吸器系统由于不需要定期更换硅胶，而大大降低现场维护的成本，提高了变压器维护保养的工作效率。避免了传统呼吸器因更换油封杯油和硅胶而导致瓦斯信号误动的问题，减少因人工更换、干燥、运输硅胶过程中导致的有害物质分解，降低对人体、环境造成的危害。

本发明实施例还提供了呼吸器系统在第一干燥装置2和第二干燥装置 3之间切换的方法，包括：中央控制器41采集第三气路通道15内的湿度数据；如果湿度数据超过第一预设阀值，启动第一干燥装置2再生，第二干燥罐3负责工作；第一干燥装置2再生完毕后继续工作，第二干燥罐3 转回备用状态。

具体实现为：中央控制器41采集第三气路通道15内的湿度数据；如果湿度数据超过第一预设阀值，中央控制器41启动电磁阀11，将第三气路通道15与第一气路通道13相连通切换为第三气路通道13与第二气路通道14相连通；大量实验表明，第一预设阀值湿度值设置为40％到60％之间较佳。

中央控制器41启动第一加热器22加热，启动第一风扇26运行，并开始启动第一计时；第一干燥剂21再生过程中，中央控制器41采集第一温度传感器25的温度数据，如果温度数据超过第二预设阀值，中央控制器41关闭第一加热器22，暂停加热；如果温度数据未超过第二预设阀值，中央控制器41启动或保持第一加热器22持续加热，直到第一计时结束。如果第一干燥剂21采用变色硅胶，则第二预设阀值温度值设置在110℃到130℃。

本实施例中较优的，在启动电磁阀11之前，中央控制器41首先启动第二加热器32加热、启动第二风扇36运行，并开始启动第二计时；中央控制器41采集第二温度传感器35的温度数据，如果温度数据超过第三预设阀值，关闭第二加热器32加热；如果温度数据未超过第三预设阀值，启动或保持第二加热器32加热；持续上一步动作，直到所述第二计时结束；第二计时结束，中央控制器41关闭第二加热器32，关闭第二风扇36。这样可以保证第二干燥装置3在工作前是处于可干燥的状态下，也就是第二干燥剂31处于可吸湿状态下，从而避免第一干燥装置2再生期间，湿气通过第二干燥装置3进入变压器油枕中。

本发明提出一种呼吸器系统切换方法，可以实现多个呼吸器干燥罐的自动切换。当呼吸器内部干燥剂硅胶失效后，呼吸器系统能够及时的对失效的变色硅胶进行再生处理，且整个再生过程中保证只有干燥的气体被变压器油枕吸入。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机 (单片机)可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种呼吸器系统，其特征在于，包括呼吸气路切换装置、第一干燥装置、第二干燥装置、控制电路装置；

所述呼吸气路切换装置包括电磁阀、湿度传感器、第一气路通道、第二气路通道、第三气路通道，所述电磁阀分别与所述第一气路通道、第二气路通道、第三气路通道连接，所述湿度传感器设置于所述第三气路通道内，用于采集第三气路通道内湿度数据；

所述第一干燥装置包括第一干燥剂、第一加热器、第一干燥筒、第一气管、第一温度传感器，所述第一干燥剂位于所述第一干燥筒内，所述第一加热器位于所述第一干燥筒内并置于第一干燥剂中，所述第一温度传感器位于所述第一干燥筒内，所述第一气管的一端与所述第一气路通道连通，另一端位于第一干燥筒内并置于第一干燥剂中；

所述第二干燥装置包括第二干燥剂、第二干燥筒、第二气管，所述第二干燥剂位于所述第二干燥筒内，所述第二气管的一端与所述第二气路通道连通，另一端位于第二干燥筒内并置于第二干燥剂中；

所述控制电路装置包括中央控制器，所述中央控制器分别电连接到所述电磁阀、湿度传感器、第一温度传感器。

2.根据权利要求1所述的呼吸器系统，其特征在于，所述电磁阀接收所述中央控制器控制的控制信号，实现第三气路通道与第一气路通道相连通，或与第二气路通道相连通。

3.根据权利要求2所述的呼吸器系统，其特征在于，所述第三气路通道还与变压器油枕气路通道相连通。

4.根据权利要求1所述的呼吸器系统，其特征在于，所述第二干燥装置还包括第二加热器、第二温度传感器，所述第二加热器位于所述第二干燥筒内并置于第二干燥剂中，所述第二温度传感器位于所述第二干燥筒内；

所述中央控制器电连接到所述第二温度传感器。

5.根据权利要求4所述的呼吸器系统，其特征在于，所述第一干燥剂为颗粒状的可再生硅胶干燥剂，在第一干燥筒内呈均匀分布；所述第一加热器置于第一干燥剂中呈均匀分布，以使第一干燥剂受热均匀；所述第一气管的一端与所述第一气路通道连通，另一端位于第一干燥筒内并置于第一干燥剂的中心位置；

所述第二干燥剂为颗粒状的可再生硅胶干燥剂，在所述第二干燥筒内呈均匀分布；所述第二加热器置于第二干燥剂中呈均匀分布，以使第二干燥剂受热均匀；所述第二气管的一端与所述第二气路通道连通，另一端位于第二干燥筒内并置于第二干燥剂的中心位置。

6.根据权利要求1所述的呼吸器系统，其特征在于，所述第一干燥装置还包括第一风扇，所述第一风扇位于第一干燥筒的一端；

所述第二干燥装置还包括第二风扇，所述第二风扇位于第二干燥筒的一端。

7.根据权利要求6所述的呼吸器系统，其特征在于，所述控制电路装置还包括电磁阀接口模块、湿度传感器接口模块、第一温度传感器接口模块、第二温度传感器接口模块、第一风扇接口模块、第二风扇接口模块；所述电磁阀接口模块接收中央控制器指令并控制电磁阀切换；所述湿度传感器接口模块接收所述湿度传感器的湿度数据并发送到中央控制器；所述第一温度传感器接口模块接收所述第一温度传感器的温度数据并发送到中央控制器；所述第二温度传感器接口模块接收所述第二温度传感器的温度数据并发送到中央控制器；所述第一风扇接口模块，接收中央控制器指令并控制第一风扇启动或停止；所述第二风扇接口模块，接收中央控制器指令并控制第二风扇启动或停止。

8.一种对应权利要求1-7任意一项所述呼吸器系统的切换方法，其特征在于，包括：

采集第三气路通道内的湿度数据；

如果湿度数据超过第一预设阀值，启动电磁阀，将第三气路通道与第一气路通道相连通切换为第三气路通道与第二气路通道相连通；

启动第一加热器加热，并开始启动第一计时；

第一计时结束，关闭电磁阀，将第三气路通道与第二气路通道相连通切换为第三气路通道与第一气路通道相连通。

9.根据权利要求8所述的呼吸器系统的切换方法，其特征在于，所述启动第一加热器加热，并开始启动第一计时，进一步包括；

启动第一加热器加热、启动第一风扇运行，并开始启动第一计时；

采集第一温度传感器的温度数据，如果所述温度数据超过第二预设阀值，关闭第一加热器；如果所述温度数据未超过第二预设阀值，启动或保持第一加热器加热；

持续上一步动作，直到所述第一计时结束；

关闭第一加热器，关闭第一风扇。

10.根据权利要求8所述的呼吸器系统的切换方法，其特征在于，在所述启动电磁阀之前，进一步包括：

启动第二加热器加热、启动第二风扇运行，并开始启动第二计时；

采集第二温度传感器的温度数据，如果所述温度数据超过第三预设阀值，关闭第二加热器；如果所述温度数据未超过第三预设阀值，启动或保持第二加热器加热；

持续上一步动作，直到所述第二计时结束；

关闭第二加热器，关闭第二风扇。

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