一种新型免维护吸湿器的应用研究分析

一种新型免维护吸湿器的应用研究分析

乔海滨张源渊

（呼和浩特供电局内蒙古呼和浩特010010）

摘要：免维护吸湿器是近年来产生的一种新型自动装置，用来取代传统的变压器吸湿器。该设备可以有效的防止空气中的水分、杂质进入电力变压器（或电抗器等注油式电气设备），同时还避免了常规吸湿器维护过程中常见的更换硅胶、清洗油杯等大量的日常维护工作。文章以德国Messko品牌的免维护吸湿器为研究对象，从结构、工作原理、空气路径、除湿效果等方面对比了Messko免维护吸湿器和常规吸湿器。

关键词：免维护；吸湿器；电力变压器

1、结构及工作原理

1.1常规吸湿器的结构及工作原理

目前广为使用的常规吸湿器结构如图1所示。包括安装法兰、硅胶罐、硅胶颗粒、和油杯几个主要的部分组成。其中安装法兰用来和变压器储油柜上的空气管路连接；硅胶罐内充满了硅胶，用于吸附将空气中的水分；安装在吸湿器底部的油杯内注有变压器油，可以将空气中的灰尘等杂质滤除，避免呼吸通路因灰尘聚集而堵塞。

图1常规吸湿器结构图

1.2免维护吸湿器的结构及工作原理

本文提出的免维护吸湿器结构如图2所示。其大体可分为安装法兰、温湿度传感器、玻璃外壳、金属网内胆、硅胶颗粒、排水底座和控制盒等几部分组成。

安装法兰用来和变压器储油柜的空气管路连接。

温湿度传感器用来实时测量空气管路中的温度和湿度数据，并将这些数据送到智能控制单元中，作为启动加热的判断条件。

智能控制单元可以实时采集空气管路的温湿度数据，当空气湿度超过预设值时，自动启动加热，通过内置在加热内胆中的加热片将硅胶颗粒烘干使其恢复活性。

图2免维护吸湿器

硅胶颗粒存放在防加热内胆中，用来吸附空气中的水分。

加热内胆是一个圆柱体金属网，里面充满了硅胶颗粒，并内置有加热片；在加热内胆外侧设有一个同轴的玻璃外壳，一方面起到密闭作用，另一方面便于水蒸气在玻璃外壁上冷凝。

吸湿器底部安装有一个排水底座，用来将冷凝水排出吸湿器。排水底座内部设有金属滤网（如图3所示），可以将空气中的灰尘滤除。冷凝水排出时，可以将滤网冲刷干净，避免空气通路堵塞。

图3金属滤网

2、空气路径对比

由于结构设计的区别，免维护吸湿器与常规吸湿器在空气进入变压器的路径上有很大不同。其具体差别如图4所示：

图4空气路径对比图

在常规吸湿器中，硅胶颗粒充满了整个玻璃外壳，因此进入变压器的空气是直接从吸湿器底部进入，经过硅胶颗粒后从吸湿器顶端的呼吸管路进入变压器。这种情况下，仅仅是硅胶罐中下部的硅胶颗粒和空气进行接触，不利于发挥全部硅胶颗粒对水分的吸附能力。

而在免维护吸湿器中，硅胶颗粒是放置在一个圆柱状的金属网加热内胆中，加热内胆外侧同轴设有玻璃外壳保证吸湿器的密封。潮湿空气进入吸湿器之后，将弥散在整个玻璃外壳和加热内胆之间。潮湿空气可以从网状内胆的任何位置自由进出，并经过干燥后进入吸湿器顶端的呼吸通道中。这个特殊的设计可以最大限度的利用硅胶颗粒的吸附能力。

关于不同设计下空气和硅胶颗粒的接触面积，通过分析两种吸湿器尺寸，可得出以下数据结果：

10公斤常规吸湿器，硅胶罐直径为0.168m，其截面积仅为0.022m2。

以一种DB200型免维护吸湿器为例，加热内胆长度约0.4m，直径约0.12m，计算得出空气和硅胶颗粒的接触面积可以达到0.15m2。

不同的结构设计，会带来不同的除湿应用效果。为了对比免维护吸湿器和常规吸湿器的吸湿效果，我们进行了比对实验。

3、常规吸湿器和不通电免维护吸湿器的除湿效果对比

免维护吸湿器在不通电状态（或非加热状态）下，也可看做是常规吸湿器。为了对比不通电状态下的免维护吸湿器和常规吸湿器的除湿效果，我们在实验室选取了下面两款设备在实验室进行了比对，实验条件及结果如表1所示：

从表1可以看出，经过为期一周的实验后，常规吸湿器的出气湿度为39.3%，而免维护吸湿器的出气湿度为25.3%。这说明即使在不启动加热的情况下，免维护吸湿器的吸湿效果也要远远好于常规吸湿器。

同时，我们根据实验条件和结果绘制了两种吸湿器的湿度变化曲线，如图5所示。

从图中可看出，两台吸湿器的实验条件在相同的（相同的环境温度、进气湿度、气流速度、实验周期）条件下，在前两天的输出气流湿度基本相同，均为8%左右。但从第三天开始，常规吸湿器的出气湿度就开始超出免维护吸湿器，而且差距越来越大。

4、免维护吸湿器在现场的效果

为了测试免维护吸湿器运行使用效果，我们将一台DB200型免维护吸湿器安装在了变压器上，并进行了为期4个月的测试（测试时间为2016年12月11日起，至2017年4月8日结束）。利用数据分析软件，我们获取到了如图6所示的免维护吸湿器运行状况图。

从图6可以看出，在进行测试的4个月时间内，免维护吸湿器的温湿度传感器测得的相对湿度值均介于0%-5%之间；而免维护吸湿器共启动加热1次（2017年2月16日），加热后测得相对湿度为1%。

在测试的4个月时间内，共开放加热窗口46个(时间窗口为变压器呼气时间)，2017年2月16日启动加热的时间也处于加热窗口中。

图6免维护吸湿器运行状况图

5、结论

综合上述测试结果可看出，此类免维护吸湿器从设计思路、工艺水平、吸湿效果等方面，均优于常规吸湿器，可以取代常规吸湿器进行使用，具有推广的价值。

作者简介

乔海滨，男，本科，工程师，主要从事变电检修管理工作。

张源渊，男，硕士研究生，工程师，主要从事变电运行及无功电压管理工作。