一种矿用变频器内部湿度控制装置

天地（常州）自动化股份有限公司 许明瑶

一种矿用变频器内部湿度控制装置

天地（常州）自动化股份有限公司 许明瑶

【摘要】本文介绍了一种矿用变频器内部湿度控制装置，该湿度控制装置解决了现有煤矿井下加热除湿技术存在的除湿效率低、能耗高的问题，并且具有结构紧凑、成本较低、无加热装置、快速除湿等特点。介绍了湿度控制装置工作原理、湿度控制器设计以及结构设计，并通过试验对该湿度控制器除湿效率进行验证，试验证明该湿度控制器除湿效率高，效果良好。

【关键词】湿度控制装置；矿用变频器；变色硅胶；加热除湿

1 引言

煤矿井下大多为高温潮湿环境，矿用变频器应用于该环境中其防爆壳体内部电气设备表面容易产生结露现象，导致绝缘性能降低引起电气短路等危险故障。因此需要对矿用变频器内部湿度进行控制，防止凝露发生。本文所涉及的矿用变频器内部湿度控制装置有效解决了现有除湿方式效率低、存在负面影响等问题，并且该装置具有结构紧凑、成本较低、无加热装置、快速除湿等特点。

2 湿度控制装置工作原理

湿度控制装置主要包括湿度控制器、通风装置以及变色硅胶。其中湿度控制器主要由温湿度传感器以及湿度控制板组成，温湿度传感器用于检测防爆壳内温湿度数据并传送给湿度控制板，湿度控制板计算防爆壳相对湿度并预设湿度警告值和湿度闭锁值；变色硅胶是本装置使用的除湿剂，该除湿剂除湿效果好且对变频器没有负面影响；通风装置采用通风风扇，结合特殊风道结构设计加快湿度控制装置内湿气流通速率，通过增加外围继电器控制电路用于当防爆壳体湿度过大时实现快速除湿。

3 湿度控制器设计

3.1 温湿度传感器

温湿度传感器选用Sensirion的SHT10型数字温湿度传感器，该传感器将传感元件和信号处理电路集成在一块微型电路板上，包括一个电容性聚合体测湿敏感元件、一个用能隙材料制成的测温元件，与14位的A/D转换器以及串行接口电路实现无缝连接，输出完全标定的数字信号，具有测量精度高、响应迅速、抗干扰能力强、性价比高等优点。其典型应用电路如图1所示。

图1 温湿度传感器典型应用电路

图2 湿度控制板原理图

3.2 湿度控制板设计

湿度控制板设计原理如图2所示。控制核心采用C8051F410单片机控制核心；湿度信号调理电路用于调理温湿度传感器检测到的温度和湿度信号并传送给单片机；电源调理电路用于对电路板供电电源进行抗干扰及稳压处理，防止变频器干扰；湿度警告和湿度闭锁电路用于输出湿度警告和湿度闭锁无源信号提供外部控制。

3.3 软件设计

由温湿度传感器对防爆壳内温湿度实时检测并传送给单片计算相对湿度，计算得到的实时相对湿度与相对湿度预设值进行比较，满足相应条件时单片输出相应警告或闭锁信号，并控制通风风扇。并且软件设定5%滞环比较时间，防止控制器频繁动作。

4 结构设计

湿度控制装置由控制腔体、除湿腔体和通风腔体三个部分组成，如图3所示。

控制腔体由控制腔外壳、湿度控制板和温湿度传感器组成。通过温湿度传感器检测防爆壳内相对湿度并传送到湿度控制板。

除湿腔体为一独立装置，由除湿腔外壳、变色硅胶容器和变色硅胶组成。变色硅胶容器由不锈钢网板焊接而成，其外形如图2所示为锯齿状，不锈钢网板表面为网孔状，这种结构设计有利于湿气在装置内流通并且湿气与变色硅胶充分接触。

通风腔体由通风腔外壳和通风风扇组成，通过通风风扇对除湿腔体进行通风，利用除湿腔体特殊风道结构设计可以实现快速除湿。

注：1-控制腔盖板；2-除湿腔拉手；3-装置外壳；4-通风风扇；5-温湿度传感器；6-控制腔体；7-湿度控制板；8-除湿腔外壳；9-除湿腔体；10-变色硅胶容器；11-变色硅胶；12-除湿腔盖板；13-装置固定座。图3 湿度控制装置结构图

5 试验及结论

本文对湿度控制装置除湿性能进行验证，通过加湿器对变频器防爆壳体内部进行加湿模拟现场潮湿环境，采用温湿度检测仪对防爆壳内部相对湿度变化情况进行观察，将本装置除湿方法与加热除湿技术进行对比并得到表1记录数据。

表1 除湿效率对比分析

从对比数据表1可以看出，该湿度控制装置相对于加热除湿技术除湿速率快、效率高，用于矿用变频器内部除湿具有更加良好的效果。

参考文献

［1］刘恒伟，刘中良，冯永训，顾克宇，颜廷敏.新型湿空气除湿装置工作性能的实验研究［J］.热科学与技术，2004，02∶143-146.

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［4］喻晓莉，杨健，倪彦.湿度传感器的选用及发展趋势［J］.自动化技术与应用，2009，02∶107-110.

作者简介：

许明瑶（1987—），男，江苏常州人，助理工程师，现工作于天地（常州）自动化股份有限公司，主要从事矿用变频器设计开发工作。