天地（常州）自動(dòng)化股份有限公司 許明瑤

一種礦用變頻器內(nèi)部濕度控制裝置

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【摘要】本文介紹了一種礦用變頻器內(nèi)部濕度控制裝置，該濕度控制裝置解決了現(xiàn)有煤礦井下加熱除濕技術(shù)存在的除濕效率低、能耗高的問題，并且具有結(jié)構(gòu)緊湊、成本較低、無加熱裝置、快速除濕等特點(diǎn)。介紹了濕度控制裝置工作原理、濕度控制器設(shè)計(jì)以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并通過試驗(yàn)對(duì)該濕度控制器除濕效率進(jìn)行驗(yàn)證，試驗(yàn)證明該濕度控制器除濕效率高，效果良好。

【關(guān)鍵詞】濕度控制裝置；礦用變頻器；變色硅膠；加熱除濕

1 引言

煤礦井下大多為高溫潮濕環(huán)境，礦用變頻器應(yīng)用于該環(huán)境中其防爆殼體內(nèi)部電氣設(shè)備表面容易產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象，導(dǎo)致絕緣性能降低引起電氣短路等危險(xiǎn)故障。因此需要對(duì)礦用變頻器內(nèi)部濕度進(jìn)行控制，防止凝露發(fā)生。本文所涉及的礦用變頻器內(nèi)部濕度控制裝置有效解決了現(xiàn)有除濕方式效率低、存在負(fù)面影響等問題，并且該裝置具有結(jié)構(gòu)緊湊、成本較低、無加熱裝置、快速除濕等特點(diǎn)。

2 濕度控制裝置工作原理

濕度控制裝置主要包括濕度控制器、通風(fēng)裝置以及變色硅膠。其中濕度控制器主要由溫濕度傳感器以及濕度控制板組成，溫濕度傳感器用于檢測(cè)防爆殼內(nèi)溫濕度數(shù)據(jù)并傳送給濕度控制板，濕度控制板計(jì)算防爆殼相對(duì)濕度并預(yù)設(shè)濕度警告值和濕度閉鎖值；變色硅膠是本裝置使用的除濕劑，該除濕劑除濕效果好且對(duì)變頻器沒有負(fù)面影響；通風(fēng)裝置采用通風(fēng)風(fēng)扇，結(jié)合特殊風(fēng)道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)加快濕度控制裝置內(nèi)濕氣流通速率，通過增加外圍繼電器控制電路用于當(dāng)防爆殼體濕度過大時(shí)實(shí)現(xiàn)快速除濕。

3 濕度控制器設(shè)計(jì)

3.1 溫濕度傳感器

溫濕度傳感器選用Sensirion的SHT10型數(shù)字溫濕度傳感器，該傳感器將傳感元件和信號(hào)處理電路集成在一塊微型電路板上，包括一個(gè)電容性聚合體測(cè)濕敏感元件、一個(gè)用能隙材料制成的測(cè)溫元件，與14位的A/D轉(zhuǎn)換器以及串行接口電路實(shí)現(xiàn)無縫連接，輸出完全標(biāo)定的數(shù)字信號(hào)，具有測(cè)量精度高、響應(yīng)迅速、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。其典型應(yīng)用電路如圖1所示。

圖1 溫濕度傳感器典型應(yīng)用電路

圖2 濕度控制板原理圖

3.2 濕度控制板設(shè)計(jì)

濕度控制板設(shè)計(jì)原理如圖2所示?？刂坪诵牟捎肅8051F410單片機(jī)控制核心；濕度信號(hào)調(diào)理電路用于調(diào)理溫濕度傳感器檢測(cè)到的溫度和濕度信號(hào)并傳送給單片機(jī)；電源調(diào)理電路用于對(duì)電路板供電電源進(jìn)行抗干擾及穩(wěn)壓處理，防止變頻器干擾；濕度警告和濕度閉鎖電路用于輸出濕度警告和濕度閉鎖無源信號(hào)提供外部控制。

3.3 軟件設(shè)計(jì)

由溫濕度傳感器對(duì)防爆殼內(nèi)溫濕度實(shí)時(shí)檢測(cè)并傳送給單片計(jì)算相對(duì)濕度，計(jì)算得到的實(shí)時(shí)相對(duì)濕度與相對(duì)濕度預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，滿足相應(yīng)條件時(shí)單片輸出相應(yīng)警告或閉鎖信號(hào)，并控制通風(fēng)風(fēng)扇。并且軟件設(shè)定5%滯環(huán)比較時(shí)間，防止控制器頻繁動(dòng)作。

4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

濕度控制裝置由控制腔體、除濕腔體和通風(fēng)腔體三個(gè)部分組成，如圖3所示。

控制腔體由控制腔外殼、濕度控制板和溫濕度傳感器組成。通過溫濕度傳感器檢測(cè)防爆殼內(nèi)相對(duì)濕度并傳送到濕度控制板。

除濕腔體為一獨(dú)立裝置，由除濕腔外殼、變色硅膠容器和變色硅膠組成。變色硅膠容器由不銹鋼網(wǎng)板焊接而成，其外形如圖2所示為鋸齒狀，不銹鋼網(wǎng)板表面為網(wǎng)孔狀，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有利于濕氣在裝置內(nèi)流通并且濕氣與變色硅膠充分接觸。

通風(fēng)腔體由通風(fēng)腔外殼和通風(fēng)風(fēng)扇組成，通過通風(fēng)風(fēng)扇對(duì)除濕腔體進(jìn)行通風(fēng)，利用除濕腔體特殊風(fēng)道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)快速除濕。

注：1-控制腔蓋板；2-除濕腔拉手；3-裝置外殼；4-通風(fēng)風(fēng)扇；5-溫濕度傳感器；6-控制腔體；7-濕度控制板；8-除濕腔外殼；9-除濕腔體；10-變色硅膠容器；11-變色硅膠；12-除濕腔蓋板；13-裝置固定座。圖3 濕度控制裝置結(jié)構(gòu)圖

5 試驗(yàn)及結(jié)論

本文對(duì)濕度控制裝置除濕性能進(jìn)行驗(yàn)證，通過加濕器對(duì)變頻器防爆殼體內(nèi)部進(jìn)行加濕模擬現(xiàn)場(chǎng)潮濕環(huán)境，采用溫濕度檢測(cè)儀對(duì)防爆殼內(nèi)部相對(duì)濕度變化情況進(jìn)行觀察，將本裝置除濕方法與加熱除濕技術(shù)進(jìn)行對(duì)比并得到表1記錄數(shù)據(jù)。

表1 除濕效率對(duì)比分析

從對(duì)比數(shù)據(jù)表1可以看出，該濕度控制裝置相對(duì)于加熱除濕技術(shù)除濕速率快、效率高，用于礦用變頻器內(nèi)部除濕具有更加良好的效果。

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作者簡(jiǎn)介：

許明瑤（1987—），男，江蘇常州人，助理工程師，現(xiàn)工作于天地（常州）自動(dòng)化股份有限公司，主要從事礦用變頻器設(shè)計(jì)開發(fā)工作。