| 标题 | 基于半导体制冷技术的端子箱智能除湿装置设计及应用 |
| 范文 | 刘钊 刘超君 王治玲 赵俊光 魏坤涌 摘 要：本文在分析端子端传统加热除湿方式及其缺点的基础上，结合半导体制冷除湿技术的工作原理和优点，设计了端子箱智能除湿装置，通过与传统除湿方式运行的对比情况，说明该方案达到了预期除湿效果。 关键词：端子箱；半导体；制冷；除湿 1 绪论 电力系统多种电气柜安放在室外，内部含有大量的接线端子、电缆等，由于制造厂家加工工艺水平和现场使用特点，难以做到完全密闭，从而导致大气的湿热空气积累到电气柜内，当气温骤降时，电气柜内就会产生凝露，时间较长后，容易引起短路、锈蚀等问题，影响机械和电气性能。因此包括端子箱在内的电气柜有效除湿一直是电力设备运行维护管理的一项重要工作。 2 传统除湿措施和缺点 传统除湿使用电阻丝加热器或灯泡加热结合温湿度控制器方式实现自动控制，当加热器工作时，端子箱内温度不断升高，空气包含水分的能力越强，水蒸发得越快，从而促使设备上的凝露蒸发，防止水气在箱内端子排等上凝露，预防闪络、短路等事故。 该种除湿方式的缺点是不能从根本上解决凝露问题：一是由于端子箱是一个相对密闭的空间，空气中的水分一直停留在箱体内部，当环境温度降低时，空气的饱和水汽压降低，多出的水分又会凝结成凝露，达不到除湿的目的和效果；二是加热器长期开启会加快端子箱内部线路的老化，也会使加热器很容易损坏。 3 半导体制冷除湿技术 半导体制冷技术是20世纪50年代发展起来的一门介于制冷技术和半导体技术边缘的学科，它利用特种半导体材料构成的PN结，形成热电偶对，产生帕尔帖效应，即通过直流电制冷的一种新型制冷方法。帕尔帖效应是法国物理学家帕尔帖1834年发现的，当有外加直流电流流过由两种不同导电材料构成的回路时，两触点之一将产生吸热现象，而另一触点则产生放热现象。[1] 除湿是将潮湿空气中水蒸汽冷却至露点湿度以下将水汽凝结出来达到的，关键是冷却空气，因此可将热电的制冷效应应用于除湿。采用通风机加速空气流动，半导体制冷片将湿空气反复通过冷端热交换器加以冷却，待温度降至露点温度以下时，水汽在冷端热交换器上凝结排入盛水箱，除湿后低温空气由通风机强制引向制冷片热端，将热端热量带走，最后经过除湿处理的空气出风口排出。[2] 半导体制冷器件不使用制冷剂，运行时不会发生震动产生噪音，制冷片冷热惯性小，不需要太多时间就可以完成制冷，器件价格较低廉，性能优越，具有广泛的应用前景。[3] 4 装置构成及工作过程 4.1 装置结构 如图1，端子箱除湿装置由电源模块、控制系统、传感器、显示及按键、通信模块、凝水排水系统构成。 电源模块：采用高稳定性电源，由220V电源供电。 控制系统：采用高性能单片机，对显示及按键模块、传感器采集的温湿度数据处理后，与设置的温湿度定值进行比较，当环境湿度大于系统设置值时，控制系统启动除湿操作。 传感器：包括温湿度传感器，为系统数据采集提供来源。 显示及按键：采用数码管与Led指示灯、按键相结合，主要完成当前环境温湿度的显示以及对控制参数配置。 通信模块：包括无線通信模块，实现除湿装置数据远传，在远方实现显示和控制，可采用移动、联通、电信的通信网络。 凝水排水系统：在控制系统启动除湿操作后，潮湿空气在半导体制冷除湿器件形成露珠，当露珠达到一定量时排到外部。 4.2装置工作过程 除湿装置上电后，通过显示及按键面板设置工作参数，或者直接使用默认配置，当传感器测到的环境湿度大于系统阀值时，启动除湿，在加热空气温度的同时强制形成空气循环，让潮湿空气在半导体制冷器件上形成露珠，当露珠达到一定量时通过排水系统排到外部；当湿度逐渐下降到阀值以下后，停止除湿工作。 5 除湿装置应用情况 在一个端子箱安装智能除湿装置一台，就近另一端子箱安装监测温湿度的智能除湿装置（不开启智能除湿控制）并用传统加热器除湿，取一天数据进行对比。两个端子箱的温湿度等相关数据通过无线通信网络传送到后台显示查看。两种除湿装置均设置为湿度45%至60%，当湿度超过60%时启动除湿；当湿度低于45%时，关闭除湿操作。 图 2、图 3分别是智能除湿和传统加热除湿的环境温湿度曲线图。智能除湿机根据湿度变化有规律的启停，端子箱湿度在45%至60%之间，大部为50%，环境温度在20℃至22℃。使用传统加热除湿端子箱环境湿度在40%至64%之间，在启动加热器除湿后，湿度下降变化较快，环境温度也在20℃至22℃。采用智能除湿装置除湿，湿度随着除湿机的启停很好控制在某个范围之内，不会出现骤升与骤降，除湿效果稳定，除湿系统无需长时间连续运行，装置具有更长的使用寿命。 6 结语 将半导体制冷技术应用到端子箱除湿，设计了智能除湿装置，并通过现场运行，解决了传统加热除湿方式不能有效除湿的问题。 参考文献： [1]曹振华.一种新型制冷方式——半导体制冷技术刍议[J].洁净与空调技术，2017，（01）：106107. [2]周斌全.除湿技术在变电设备运行中的应用[D].东南大学，2015. [3]池桂君.半导体制冷技术原理与应用[J].四川水泥，2016，（06）：313. 作者简介：刘钊（1973），男，重庆人，硕士，高级工程师，研究方向：电力系统及其自动化。 |
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