一種針對(duì)除濕設(shè)備準(zhǔn)確性檢測(cè)的裝置設(shè)計(jì)

陳炳貴，王海霞

(1,2福建電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，福建泉州，362008)

1 引言

隨著工業(yè)的快速發(fā)展， 電氣設(shè)備的應(yīng)用已涉及到各個(gè)領(lǐng)域，電氣設(shè)備的應(yīng)用環(huán)境千差萬(wàn)別，對(duì)其可靠性的要求也隨之提升。濕度和溫度綜合形成的冷凝水是造成設(shè)備失效的的一個(gè)重要原因。當(dāng)濕度超過(guò)80%以上時(shí)，電氣設(shè)備內(nèi)部的金屬結(jié)構(gòu)件會(huì)加速銹蝕，降低其機(jī)械強(qiáng)度，電氣元件的絕緣性能會(huì)大大降低，造成電氣設(shè)備爬電、閃絡(luò)和跳閘等事故，給企業(yè)生產(chǎn)和居民生活帶來(lái)不良影響[1,2,3]。

在電力設(shè)備中的封閉開(kāi)關(guān)柜及各種配電箱中表現(xiàn)更為突出。為了解決濕度對(duì)電氣設(shè)備的影響，電氣設(shè)備內(nèi)安裝自動(dòng)除濕裝置，即當(dāng)濕度達(dá)到濕度傳感器的設(shè)定值，啟動(dòng)加熱裝置，進(jìn)行除濕，當(dāng)濕度達(dá)到規(guī)定值以下時(shí)，停止加熱。濕度傳感器的靈敏性和可靠性成為保證除濕裝置準(zhǔn)確動(dòng)作的關(guān)鍵課題[4,5]。

之前對(duì)電力設(shè)備中的濕度檢測(cè)單元的準(zhǔn)確性測(cè)試不夠準(zhǔn)確，一般通過(guò)吹氣或者放一杯開(kāi)水放在溫濕度傳感器附近等方法來(lái)檢測(cè)濕度傳感器的準(zhǔn)確性，這種方法在一定程度上也可以使用，但存在隨意性和表面性，其準(zhǔn)確性及便捷性太低。基于以上存在的問(wèn)題，文章致力于設(shè)計(jì)一種裝置對(duì)濕度檢測(cè)單元的準(zhǔn)確性進(jìn)行不定期測(cè)試，降低設(shè)備運(yùn)行隱患。

2 裝置的結(jié)構(gòu)原理

裝置的主要功能是測(cè)試濕度檢測(cè)單元的可靠性和準(zhǔn)確性，為了實(shí)現(xiàn)此功能，裝置可以隨時(shí)制造出不同濕度的標(biāo)準(zhǔn)恒定濕度的空氣，并且裝置可以準(zhǔn)確的顯示制造出來(lái)的空氣的濕度。為了實(shí)現(xiàn)以上功能，裝置主要由超聲波換能器、霧化汽體傳送管道、漏斗型橡皮罩、標(biāo)準(zhǔn)的濕度傳感器、濕度顯示模塊、濕度智能調(diào)節(jié)模塊組成。如圖1所示。

2.1 裝置主要組部件的作用

(1)濕度傳感器：檢測(cè)裝置漏斗型橡皮罩處空氣濕度。

(2)超聲波換能器：超聲波換能器一般為壓電陶瓷元件，能將超聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換為超聲機(jī)械振動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生高頻諧振，當(dāng)水吸收了這部分能量后，產(chǎn)生隆起，并在隆起的周圍發(fā)生空化作用，從而產(chǎn)生沖波，沖波在換能器的作用下，以換能器的頻率不斷反復(fù)振動(dòng)，產(chǎn)生有限振幅的表面張力波，這種波的波動(dòng)飛散使水霧化[6]。

(3)濕度指示：顯示漏斗型橡皮罩處空氣濕度。

(4)控水閥：調(diào)節(jié)水箱中水向下流的流量，主要通過(guò)水位控制傳感器來(lái)控制閥門的啟閉及流量。

(5)霧量調(diào)節(jié)旋鈕：通過(guò)調(diào)節(jié)超聲波換能器的參數(shù)，調(diào)節(jié)超聲波換能器產(chǎn)生霧量的大小。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)濕度控制制造

水箱中儲(chǔ)存一定量的水，通過(guò)控水閥流入下部結(jié)構(gòu)的凹槽中，控水閥通過(guò)水位控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)啟閉。凹槽中部安裝一只超聲波換能器，當(dāng)凹槽中的水位沒(méi)過(guò)超聲波換能器時(shí)，水位控制器關(guān)閉控水閥，完成加水過(guò)程。

打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，超聲波換能器開(kāi)始工作，將凹槽中的水霧化為1微米到5微米的超微粒子，通過(guò)汽管裝置，將水分子擴(kuò)散到漏斗型橡皮罩中，在控制模塊設(shè)置所需標(biāo)準(zhǔn)的空氣濕度，當(dāng)漏斗型橡皮罩出口處達(dá)到這一濕度的時(shí)，濕度傳感器將信號(hào)反饋給控制模塊，超聲波轉(zhuǎn)換器候停止工作，不再產(chǎn)生氣體，反之繼續(xù)產(chǎn)生氣體，直至達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。氣體產(chǎn)生的速度可以通過(guò)物量調(diào)節(jié)旋鈕來(lái)控制。這樣就完成了標(biāo)準(zhǔn)恒定濕度空氣的產(chǎn)生過(guò)程，裝置通過(guò)濕度指示器實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前濕度的值。

圖1 裝置的結(jié)構(gòu)示意圖

2.3 檢測(cè)濕度單元

用這些標(biāo)準(zhǔn)濕度的空氣來(lái)測(cè)試裝在設(shè)備中的濕度檢測(cè)單元，通過(guò)濕度顯示單元上的顯示數(shù)值與測(cè)試工具上的顯示的數(shù)值進(jìn)行對(duì)比來(lái)確定設(shè)備上濕度檢測(cè)單元的好壞與準(zhǔn)確度。

3 裝置的控制原理

裝置的控制原理框圖如圖2所示。它主要由電源、單片機(jī)、濕度智能調(diào)節(jié)模塊、超聲波換能器、標(biāo)準(zhǔn)空氣、濕度傳感器、數(shù)碼顯示管組成。單片機(jī)發(fā)出濕度要求指令，濕度智能調(diào)節(jié)模塊接受指令進(jìn)行參數(shù)的計(jì)算并輸出指令至超聲波換能器，超聲波換能器根據(jù)指令給定的參數(shù)開(kāi)始工作制造指定濕度的標(biāo)準(zhǔn)空氣，濕度傳感器檢測(cè)當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)空氣的濕度，并將信號(hào)反饋給單片機(jī)，進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示和糾偏至數(shù)碼顯示管顯示指定濕度為止，完成閉環(huán)控制。

圖2 裝置的控制原理框圖

4 結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)前電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)通信技術(shù)、新材料技術(shù)等得到了高速發(fā)展，并得到了廣泛應(yīng)用，其中也廣泛應(yīng)用在電氣設(shè)備的除濕技術(shù)上，因此，有大量的研究致力于如何提高電氣設(shè)備的除濕技術(shù)，并得到了突破，無(wú)論是那種除濕技術(shù)，無(wú)外乎是檢測(cè)濕度，進(jìn)行加熱直至達(dá)到要求。但暫無(wú)針對(duì)除濕技術(shù)準(zhǔn)確性可靠性的檢測(cè)的研究，文章填補(bǔ)了研究領(lǐng)域的空白，設(shè)計(jì)了一種檢測(cè)除濕設(shè)備準(zhǔn)確性的裝置，該裝置簡(jiǎn)單可行，即可以制作為便攜式裝置，也可以與在線檢測(cè)技術(shù)相結(jié)合制作成為在線檢測(cè)裝置，在電力系統(tǒng)的除濕領(lǐng)域有廣泛的發(fā)展前景。