CN113410785A - 高压柜洁净干空气交换系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及空气交换系统技术领域，提供了高压柜洁净干空气交换系统，包括柜体，所述柜体的内底壁上设置有冷凝器，柜体的侧壁上固定有能够转动的除湿转轮，除湿转轮通过隔板分为两个区域，分别为除湿区和再生区；所述柜体位于除湿转轮上方的侧壁上贯通连接有向外延伸的送风口。本发明克服了现有技术的不足，设计合理，结构紧凑，解决了现有的空气交换系统在处理再生空气时，将大量湿热空气直接排出，影响后续使用效果的问题，本发明通过多重方式对外部空气的冷却除湿处理，同时通过高压将处理后的干燥空气持续送入高压柜内，使高压柜内始终保持在低于柜外的湿度差和露点差上。

Description

高压柜洁净干空气交换系统

技术领域

本发明涉及空气交换系统技术领域，具体涉及高压柜洁净干空气交换系统。

背景技术

目前变电站的高压柜运行中，放置高压柜的电缆层(沟)内常有积水、湿度很大，造成高压柜内凝露现象很普遍，严重影响设备的安全运行。事实是仅仅依靠在高压柜外部环境即高压室内加装空调或除湿机并不能有效的阻止湿气进入高压柜，不说市场上的除湿机在高压室不封闭的情况下工作能效有多少，且湿气大都是由地下电缆层(沟)进入高压柜内的，部分柜内也安装有加热模块，由于高压室不是封闭的环境，受环境因素影响，自身不能从根本上解决柜内湿度过高问题。同时高压柜与电缆层(沟)之间并不是完全隔离的，高压柜本身在底部的四周和柜与柜之间就有很多空隙。虽然高压室内可能有空调和除湿机，但是特别是梅雨季节及春夏季节，空气中湿度很大，由于经常下雨，地下水很多，因此放置高压柜的电缆层(沟)内常有积水、湿度很大，造成高压柜内凝露现象很普遍，从而引发重大事故。

同时影响高压柜运行的还有露点这一重要指标，露点温度是指当蒸汽分压保持不变时，湿空气达到饱和时所对应的温度。

一般把0℃以上称为“露点”，把0℃以下称为“霜点”。

露点本是个温度值，可为什么用它来表示湿度呢？这是因为，当空气中水汽已达到饱和时，气温与露点相同；当水汽未达到饱和时，气温一定高于露点温度。所以露点与气温的差值可以表示空气中的水汽距离饱和的程度。在100％的相对湿度时，周围环境的温度就是露点。露点越小于周围环境的温度，结露的可能性就越小，也就意味着空气越干燥，露点不受温度影响，但受压力影响，用露点可以用来检测渗透压。

现阶段开关柜去湿方法繁多，有高压室内加装除湿机的，有传统的柜内加热除湿装置，有半导体除湿机的，但效果都不明显，因为单纯地依靠在高压柜外部环境即高压室内加装除湿设备，或在开关室内放置加热器，或根据帕尔帖效应，使用特殊的热电半导体材料，制造半导体致冷器件进行除湿都不能有效的阻止高压柜内湿气过，形成凝露。

要解决开关柜内湿度过高和凝露的问题，只有将柜内空气中的水蒸气大量的排出到柜外才能从根本上解决问题，中国专利CN201410392159.2公开了高压柜洁净干空气交换系统，它包括除湿转轮(10)，其特征是：所述除湿转轮(10)被分隔为两个区：270度扇形区域的处理空气区域和90度扇形区域的再生空气区域，系统壳体(11)分为两个室，中间由隔板和所述除湿转轮(10)分隔开。

但是上述专利在实际使用的过程中，经过加热和除湿转轮处理后直接将湿热再生空气出，一方面会产生热污染，另一方面，湿度过高，在后续循环过程中不易处理。

为此，我们提出高压柜洁净干空气交换系统。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了高压柜洁净干空气交换系统，克服了现有技术的不足，设计合理，结构紧凑，解决了现有的空气交换系统在处理再生空气时，将大量湿热空气直接排出，影响后续使用效果的问题，本发明通过多重方式对外部空气的冷却除湿处理，同时通过高压将处理后的干燥空气持续送入高压柜内，使高压柜内始终保持在低于柜外的湿度差和露点差上，从而保障高压柜的安全运行，而且通过设置冷凝系统对湿热空气进行冷凝处理，能够降低再生空气中的温度和湿度，方便系统处理后的空气进行循环使用。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

高压柜洁净干空气交换系统，包括柜体，所述柜体的内底壁上设置有冷凝器，柜体的侧壁上固定有能够转动的除湿转轮，除湿转轮通过隔板分为两个区域，分别为除湿区和再生区；

所述柜体位于除湿转轮上方的侧壁上贯通连接有向外延伸的送风口，柜体的顶壁上开设有再生空气进口，再生空气进口通过软管将再生空气引入到除湿转轮中，且再生空气进口的出口处还设置有加热器；

所述除湿转轮的下方还设置有再生风机和处理风机，再生风机上设置有第二软管，第二软管将除湿转轮中处理后的湿热再生空气导入冷凝器中，且冷凝器通过第三软管与柜体上连接的再生空气出口相连接；

所述柜体位于除湿转轮和冷凝器之间的侧壁上开设有进风孔，且进风孔上设置有净化空气的过滤网，柜体靠近过滤网的内壁上设置有冷却器。

进一步的，所述除湿转轮通过转轮电机进行驱动，除湿转轮为硅胶转轮，硅胶转轮采用无机陶瓷纤维加陶瓷原料烧结成蜂巢状圆柱体精密切割而成。

进一步的，所述除湿区和再生区均为扇形设置，且除湿区和再生区的范围比例为3:1。

进一步的，所述冷却器的下端设置有排水口。

进一步的，所述过滤网为板式或袋式，过滤器滤料为阻燃型涤纶无纺布。

进一步的，所述除湿转轮以12-24周/小时的转速转动。

进一步的，所述柜体的其中一个角落内设置有温度传感器和湿度传感器。

进一步的，所述柜体的内底壁上还设置有控制箱，控制箱内设置有PLC控制器，且柜体的侧壁上端设置有触控屏，PLC控制器能够与柜体内的各传感器和各种电器设备以及触控屏进行电性连接。

(三)有益效果

本发明实施例提供了高压柜洁净干空气交换系统。具备以下有益效果：

1、应用了蜂巢式硅胶转轮进行吸湿的过程中同步对吸湿后的吸附剂进行再生脱水处理，可循环使用，整个吸湿工作可以连续进行。克服了压缩机式除湿机(大约10℃以下就不能工作)不能连续除湿且在低温低湿情况下无能为力的缺点。

2、通过设置冷凝器能够将再生空气进行降温，避免高温空气损坏其他电器。

3、通过处理风机8能够将外界的空气引入到柜体1内，能够使得柜体1内形成微正压，能够确保除湿没有死角，使柜外湿空气完全不可能进入柜体1内。

4、在清洁的空气环境下，除湿转轮的性能几乎不会下降或退化，可胜任长年的连续运转。

5、结构简单，驱动部简单，只需除湿转轮、再生用加热器和送风机运转，即可得到干燥空气，所以操作简单。另外，它属于干式除湿型，无需补充吸湿剂，维修保修方便。

6、由于采用陶瓷硅胶材料，在吸湿过程中安全，环保，洁净，无飘逸粉尘及无腐蚀作用。

7、该装置可壁挂，也可平放，安装方式多样化。

附图说明

图1为本发明结构剖视示意图；

图2为本发明结构侧视示意图；

图3为本发明实现原理示意图；

图4为本发明结构程序框图。

图中：柜体1、隔板1.1、除湿转轮2、转轮电机2.1、加热器2.2、再生空气进口3、送风口4、再生空气出口5、再生风机6、冷却器7、处理风机8、过滤网9、排水口10、控制箱11、冷凝器12、触控屏13、再生区a、除湿区b。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照附图1-4，高压柜洁净干空气交换系统，包括柜体1，柜体1的内底壁上设置有冷凝器12，柜体1的侧壁上固定有能够转动的除湿转轮2，除湿转轮2通过转轮电机2.1进行驱动，除湿转轮2为硅胶转轮，硅胶转轮采用无机陶瓷纤维加陶瓷原料烧结成蜂巢状圆柱体精密切割而成，整个转轮就是一个高效吸湿体，再生可达140℃以上加热温度。可以处理100％湿空气并且不脱落，不变形，可以多次清洗，具有很强的吸湿性，厚度为200mm，直径为300mm，具有高达82％的活性硅胶上胶率，保证除湿机转轮出色的吸湿能力。

柜体1位于除湿转轮2上方的侧壁上贯通连接有向外延伸的送风口4。

柜体1的顶壁上开设有再生空气进口3，再生空气进口3通过软管将再生空气引入到除湿转轮2中，且再生空气进口3的出口处还设置有加热器2.2，加热器2.2能够对再生空气进行加热，方便进行后续除湿。

除湿转轮2的下方还设置有再生风机6和处理风机8，再生风机6上设置有第二软管，第二软管将除湿转轮2中处理后的湿热再生空气导入冷凝器12中，且冷凝器12通过第三软管将冷凝后的再生空气经柜体1上连接的再生空气出口5向外排出；

柜体1位于除湿转轮2和冷凝器12之间的侧壁上开设有进风孔，且进风孔上设置有过滤网9，过滤网9能够对进入柜体1内的空气进行净化，且柜体1靠近过滤网9的内壁上设置有冷却器7，冷却器7将进入柜体1中的空气进行降温，且冷却器7的下端设置有排水口10。通过处理风机8能够将外界的空气引入到柜体1内，能够使得柜体1内形成微正压，能够确保除湿没有死角，使柜外湿空气完全不可能进入柜体1内。

过滤网9为板式或袋式。过滤效率符合GB/T14295-93。过滤器滤料为阻燃型涤纶无纺布。

本实施例中，除湿转轮2通过隔板1.1分为两个区域：一为处理空气端270度扇形区域的除湿区b；一为再生空气端90度扇形区域的再生区a。

除湿转轮2在除湿过程中，不断缓慢转动。当处理空气区域的除湿区b吸收或吸附了水分子，变成饱和状态后，将自动转到再生空气区域的再生区a，进入再生过程。在再生过程中，再生空气经加热后，进入再生区a，在高温状态下，转轮吸收或吸附的水分子被脱附，散失到再生空气中。再生空气由于在脱附过程中散发了热量，自身温度降低，变成了含湿量较大的湿空气。湿空气则由再生风机6和冷却器7进行处理后排至再生空气出口5外。

在上述边除湿边再生过程中，空气不断除湿，除湿转轮2不断被再生，如此反复，连续除湿。除湿转轮2的转速很慢，一般以12-24周/小时的转速转动，能耗极小，处理空气的含湿量可低于0.0007g/kg。

经过除湿转轮2除湿，可除去空气中70％的湿度，除湿转轮2的出口空气的露点比进气空气的露点低10-15℃。

柜体1的其中一个角落内设置有温度传感器和湿度传感器，通过温度传感器和湿度传感器能够检测到柜体1内的温湿度指标。

柜体1的内底壁上还设置有控制箱11，控制箱11内设置有PLC控制器，且柜体1的侧壁上端设置有触控屏13，PLC控制器能够与柜体1内的各传感器和各种电器设备以及触控屏13进行电性连接。

具体工作流程如图3和4所示，再生空气经再生空气进口3进入到柜体1中，在再生风机6的作用下进入到除湿转轮2中的加热器2.2中加热到120度左右，然后进入除湿转轮2中的a内，使除湿转轮2内吸收的水分被高温空气带出，然后通过冷凝器12对湿热空气进行冷凝降温，部分湿热水蒸气会形成液体水并排出，其他空气再经再生风机6和再生空气出口5排出。

与此同时，外部空气经过过滤网9进入到冷却器7中，将湿空气冷却到9度左右，湿冷空气经过冷却会凝结成液体并通过排水口10排出，同时然后通过处理风机8进入除湿转轮2中的除湿区b，由除湿转轮2将湿空气中的水分吸收(实施例中转轮不断缓慢转动15～18转/小时)，离开除湿转轮2的干燥空气经送风口4送出。通过设置排水口10和冷凝器12能够将空气中的水分尽可能的降低，从而降低湿度和露点。

这种方法除湿效果明显，可明显降低柜内相对湿度和露点温度，避免凝露的产生，除能降低空气湿度、防止凝露产生之外，还能有效的防止设备零部件氧化；工作温度范围宽，可以在零下30℃状态下，持续进行除湿工作。

应用了蜂巢式硅胶转轮进行吸湿的过程中同步对吸湿后的吸附剂进行再生脱水处理，可循环使用，整个吸湿工作可以连续进行。克服了压缩机式除湿机(大约10℃以下就不能工作)不能连续除湿且在低温低湿情况下无能为力的缺点。

可连续提供冷却除湿方式无法实现的露点在10℃以下的超低湿度的干燥空气。

结构简单，驱动部简单，只需除湿转轮2、加热器2.2和再生风机6运转，即可得到干燥空气，所以操作简单。另外，它属于干式除湿型，无需补充吸湿剂，维修保修方便。

在清洁的空气环境下，除湿转轮的性能几乎不会下降或退化，可胜任长年的连续运转。

由于采用陶瓷硅胶材料，在吸湿过程中安全，环保，洁净，无飘逸粉尘及无腐蚀作用。

该装置可壁挂，也可平放，安装方式多样化。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.高压柜洁净干空气交换系统，包括柜体，其特征在于：所述柜体的内底壁上设置有冷凝器，柜体的侧壁上固定有能够转动的除湿转轮，除湿转轮通过隔板分为两个区域，分别为除湿区和再生区；

所述柜体位于除湿转轮上方的侧壁上贯通连接有向外延伸的送风口，柜体的顶壁上开设有再生空气进口，再生空气进口通过软管将再生空气引入到除湿转轮中，且再生空气进口的出口处还设置有加热器；

所述除湿转轮的下方还设置有再生风机和处理风机，再生风机上设置有第二软管，第二软管将除湿转轮中处理后的湿热再生空气导入冷凝器中，且冷凝器通过第三软管与柜体上连接的再生空气出口相连接；

所述柜体位于除湿转轮和冷凝器之间的侧壁上开设有进风孔，且进风孔上设置有净化空气的过滤网，柜体靠近过滤网的内壁上设置有冷却器。

2.如权利要求1所述的高压柜洁净干空气交换系统，其特征在于：所述除湿转轮通过转轮电机进行驱动，除湿转轮为硅胶转轮，硅胶转轮采用无机陶瓷纤维加陶瓷原料烧结成蜂巢状圆柱体精密切割而成。

3.如权利要求1所述的高压柜洁净干空气交换系统，其特征在于：所述除湿区和再生区均为扇形设置，且除湿区和再生区的范围比例为3:1。

4.如权利要求1所述的高压柜洁净干空气交换系统，其特征在于：所述冷却器的下端设置有排水口。

5.如权利要求1所述的高压柜洁净干空气交换系统，其特征在于：所述过滤网为板式或袋式，过滤器滤料为阻燃型涤纶无纺布。

6.如权利要求2所述的高压柜洁净干空气交换系统，其特征在于：所述除湿转轮以12-24周/小时的转速转动。

7.如权利要求1所述的高压柜洁净干空气交换系统，其特征在于：所述柜体的其中一个角落内设置有温度传感器和湿度传感器。

8.如权利要求1所述的高压柜洁净干空气交换系统，其特征在于：所述柜体的内底壁上还设置有控制箱，控制箱内设置有控制器，且柜体的侧壁上端设置有触控屏，控制器能够与柜体内的各传感器和各种电器设备以及触控屏进行电性连接。

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