[发明专利]适用于高海拔地区的电气设备密封舱系统有效

专利信息
申请号: 202010575689.6 申请日: 2020-06-22
公开(公告)号: CN111755644B 公开(公告)日: 2022-07-22
发明(设计)人: 曹睿;王环;王哲;黄新科;陈卓;王一波 申请(专利权)人: 中国科学院电工研究所;国网湖北省电力有限公司
主分类号: H01M50/244 分类号: H01M50/244;H01M50/251;H01M10/42;H01M10/48;H01M10/613;H01M10/615;H01M10/627;H01M10/633;H01M10/635;H01M10/6563;H01M10/6566;G06F30/20;G06F119/08
代理公司: 北京科迪生专利代理有限责任公司 11251 代理人: 关玲
地址: 100190 *** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 适用于 海拔 地区 电气设备 密封 系统
【权利要求书】:

1.一种适用于高海拔地区的电气设备密封舱系统,其特征在于:所述的密封舱系统由密封舱(1)、富氧制备单元、压缩空气单元、控制气流单元、温度传感器和控制器(8)组成;

所述的密封舱(1)保温、防水、气密、承压,依据地理环境水平安装;

所述的压缩空气单元除空压机(14)外均安装在密封舱(1)内底部,空压机(14)置于密封舱(1)外;

所述的控制气流单元分为上控气流组(17)和下控气流组(16),上控气流组(17)和下控气流组(16)分别安装在密封舱(1)内的顶部和底部;

所述的富氧制备单元除富氧空气袋(2)置于密封舱(1)外顶部以外,其余部件均置于密封舱(1)内顶部靠近边缘一侧,富氧空气袋(2)安放在密封舱(1)右侧顶部,置于高海拔环境中;

所述的温度传感器安装在密封舱(1)内的电气设备(18)上,经通讯线路与控制器(8)连接,输出温度数据;

所述的控制器(8)嵌入密封舱舱门(11)上,通过数据输入、输出接口分别与所有的传感器及受控的压缩空气单元、富氧制备单元和控制气流单元的设备连接;

所述的富氧制备单元由富氧空气袋(2)、膜氮氧分离装置(4)、富氧空气瓶(22)、富氧空气输出管道(7)和减压排气阀(3)组成;富氧空气袋(2)具有保温功能,安放在密封舱(1)右侧顶部,置于高海拔环境中;富氧空气瓶(22)安装在密封舱(1)内靠近顶部一侧,富氧空气瓶(22)的两侧分别有进气口(21)和出气口(23),进气口(21)内有气体逆止阀;膜氮氧分离装置(4)安装在密封舱(1)的顶部与富氧空气袋(2)的底部之间,膜氮氧分离装置(4)的上部置于富氧空气袋(2)内,膜氮氧分离装置(4)的下部与控制气流单元的三通阀门连接;所述的膜氮氧分离装置(4)利用密封舱(1)内的压缩空气的压力与富氧空气袋(2)环境压力差,降低密封舱(1)内空气含氧量,分离出的富氧空气被压缩到富氧空气袋(2)和富氧空气瓶(22)中;

减压排气阀(3)安装在富氧空气袋(2)的上部,暴露于大气环境中,减压排气阀(3)的底部与富氧空气袋(2)内部连通,减压排气阀(3)的开闭受富氧空气袋(2)内气体压力控制;减压排气阀(3)的控制端与控制器(8)连接,控制器(8)控制减压排气阀(3)的开闭;富氧空气输出管道(7)沿密封舱(1)内顶部的一侧铺设,富氧空气输出管道(7)的一端与富氧空气袋(2)底部出气口(5)连接,富氧空气输出管道(7)的另一端接入密封舱(1)内顶部同侧的富氧空气瓶(22)的进气口(21),富氧空气瓶(22)的出气口(23)经富氧空气输出管道与分别安装在密封舱舱门(11)内的富氧排气阀门(9)和密封舱舱门(11)外的富氧排气阀门(10)连接;

所述的压缩空气单元由空压机(14)、空气过滤器(13)、电加热器(12)、氮气传感器(20)和气压差传感器(19)组成;空压机(14)的控制端通过控制电缆与控制器(8)连接;空气过滤器(13)与电加热器(12)置于密封舱(1)底部靠近转角处,空气过滤器(13)的进气口与空压机(14)的减压阀连接,空气过滤器(13)的出气口与电加热器(12)的空气进口连接,电加热器(12)的空气出口与下控气流组(16)的主干管道(25)连接;空压机(14)内还含有压缩空气瓶(15)和减压阀;空压机(14)将空气压缩到压缩空气瓶(15)中,压缩空气瓶(15)的气体经减压阀排出;

气压差传感器(19)和氮气传感器(20)安装于密封舱(1)顶部的中心位置,气压差传感器(19)的数据输出端和氮气传感器(20)的数据输出端通过通讯线与控制器(8)连接,监测密封舱(1)内、外气压差的变化和湿度H%、氮气含量N2%;氮气传感器(20)中包含湿度传感器;

所述的控制气流单元由上控气流组(17)、下控气流组(16)、三通阀门、上控气流组(17)的进排气阀Kuxy、下控气流组(16)的进排气阀Klxy和轴流风机K3-2组成;其中,三通阀门内含有切换阀门K3-1和轴流风机K3-2;三通阀门的第1通道与富氧制备单元的膜氮氧分离装置(4)连接;三通阀门的第2通道与轴流风机K3-2的一端连接,轴流风机K3-2的另一端与下控气流组(16)连接;三通阀门的第3通道与上控气流组(17)连接;

上控气流组(17)为树状结构,主干管道(26)与三通阀门的第3通道连接,每条树状分支管道末端都装有一个进排气阀Kuxy,多条树状分支管道末端的进排气阀Kuxy均吊挂在密封舱(1)内顶部;其中,上控气流组(17)中的主干管道(26)上安装有气体流速传感器(6);

下控气流组(16)为树状结构,主干管道(25)分别与电加热器(12)空气出口和轴流风机的一端连接,每条树状分支管道末端都装有一个进排气阀Klxy,多条树状分支管道末端的进排气阀Klxy均铺设在密封舱(1)内的底部;

控制气流单元的上控气流组(17)中所有进排气阀Kuxy和下控气流组(16)中所有进排气阀Klxy都与控制器(8)连接,并依据密封舱(1)内每台电气设备(18)的最佳控温范围,控制上控气流组(17)中与测温点所在电气设备(18)对应的进排气阀Kuxy和下控气流组(16)中与测温点所在电气设备(18)对应的进排气阀Klxy打开或关闭;

上控气流组(17)通过切换阀门K3-1的切换,经过轴流风机K3-2与下控气流组(16)连接;在轴流风机K3-2作用下,密封舱(1)内空气对流,气流经过下控气流组(16)、密封舱(1)内、上控气流组(17)、三通阀门到达轴流风机K3-2,实现气流内循环;

当上控气流组(17)通过切换阀门K3-1的切换与富氧制备单元的膜氮氧分离装置(4)连接,在压缩空气单元排气的作用下,密封舱(1)内空气对流,密封舱(1)外的空气经过压缩空气单元的空气过滤器(13)和电加热器(12)、下控气流组(16)、密封舱(1)内换热,再经过上控气流组(17)、切换阀门K3-1切换、富氧制备单元的膜氮氧分离装置(4)、富氧空气袋(2)和富氧空气瓶(22),再经减压排气阀(3)排出,实现气流外循环;

由此,通过切换阀门K3-1的切换实现密封舱(1)内的气流内循环和气流外循环两种循环换热工作模式;

当执行气流内循环换热工作模式时,控制器(8)控制切换阀门K3-1的切换,断开上控气流组(17)与膜氮氧分离装置(4)的气流通路,接通上控气流组(17)与下控气流组(16)的气流通路,上控气流组(17)中的某个进排气阀Kuxy和下控气流组(16)中的某个进排气阀Klxy打开时,气流在轴流风机K3-2的作用下加速对对应区域的气体扰动,实现对该区域内电气设备(18)的温度调节;

此时空气对流通路为:切换阀门K3-1→轴流风机K3-2排气→下控气流组(16)→密封舱(1)内→上控气流组(17)→切换阀门K3-1,箭头所示为空气流动方向;

当执行气流外循环换热工作模式时,控制器(8)控制切换阀门K3-1的切换,接通上控气流组(17)与膜氮氧分离装置(4)气流通路,同时轴流风机K3-2停止工作,断开与下控气流组(16)的气流通路;此时空压机(14)中的压缩空气瓶(15)将压缩空气经减压阀减压、空气过滤器(13)过滤,经电加热器(12)进入下控气流组(16);

当上控气流组(17)中的某个进排气阀Kuxy和下控气流组(16)中的某个进排气阀Klxy打开时,压缩空气进入密封舱(1)内,并在控制器(8)的控制下使密封舱(1)内的压力保持在αPNO~100KPa范围内,α为空气密度比值系数,PNO为密封舱(1)所处的环境的大气压力;此时在压缩空气单元排气压力与密封舱(1)之间的压力差的作用下或密封舱(1)与富氧气空气袋(2)之间的气压差作用下,加速对应区域的气体扰动,实现对该区域内的电气设备(18)温度调节,同时在富氧空气袋(2)和富氧空气瓶(22)获得富氧空气;

其中,当控制器(8)监测到密封舱(1)某一测温点的温度Wxyz小于电气设备下限温度WSl与换热下限系数δl的乘积,即WxyzδlWsl时,电加热器(12)工作,加热空气,保障密封舱(1)内电气设备(18)的正常工作温度;

空气对流通路为:压缩空气单元排气→空气过滤器(13)→电加热器(12)→下控气流组(16)→密封舱(1)内→上控气流组(17)→三通阀门→膜氮氧分离装置(4)→富氧空气袋(2)和富氧空气瓶(22)→减压排气阀(3),箭头所示为气流流动方向;

所述的控制器(8)由CPU组成;控制器(8)的输入接口通过数据线与每个温度传感器、气压差传感器(19)和氮气传感器(20)的输出端口连接;控制器(8)的输出接口通过控制线与控制气流单元的进排气阀Kxy、减压排气阀(3)、空压机(14)、电加热器(12)连接;

所述的控制器(8)对所述电气设备密封舱系统的控制过程如下:

1)建立测温点与控温关联函数

依据密封舱(1)内电气设备的摆放位置、换热监测点位置坐标、密封舱(1)内与富氧空气袋(2)内压力差Pdff、气流流速FR、湿度H%,建立测温点与控温关联函数f(Wxyz,Kuxy,Klxy,Pdff,FR,H%);

2)气流内循环换热工作模式下的控制过程;

①电气设备定向换热

控制器(8)监测到某一测温点的温度Wxyz≥δuWsu时,依据测温点与控温关联函数f(Wxyz,Kuxy,Klxy,Pdff,FR,H%),控制气流单元打开上控气流组(17)和下控气流组(16)对应的进排气阀,气流在轴流风机K3-2作用下,在温度为Wxyz的测温点所在电气设备(18)上产生定向对流空气,加速该区域气体扰动;

所述定向换热是通过控制气流的路径和方向,约束气流只在该温度Wxyz的测温点所在电气设备(18)上流过,对电气设备(18)定向换热;

②气流内循环和气流外循环换热工作模式转换

当密封舱(1)内压力αPNO≤PNi≤100KPa、POiPNi,控制器(8)监测到温度传感器测得的平均温度Wavg接近密封舱(1)内压力PNi与压力上限值PNmax之比电气设备(18)工作温度的上限值WSU和温差系数β三者的乘积,即时,所述的电气设备(18)密封舱(1)由气流内循环换热工作模式转换为气流外循环换热工作模式;

当压力αPNOPNi时,减压排气阀(3)排气,使PNiλPOi,确保气流外循环换热工作模式的执行;

3)气流外循环换热工作模式下的控制过程

①密封舱舱门(11)处于打开状态时

控制器检测到PNO=PNi时,控制减压排气阀(3)排空富氧空气袋(2)内的气体;

②密封舱舱门(11)处于关闭状态时

当控制器(8)监测到密封舱舱门(11)关闭,某一测温点温度传感器测得的温度Wxyz小于电气设备工作温度下限WSl与换热下限系数δl的乘积,即WxyzδlWSl时,控制器(8)控制压缩空气单元排气,气体经过滤和加热,向密封舱(1)内通入热空气;由于POiPNi,密封舱(1)内的空气通过膜氮氧分离装置(4)将氮氧分离,在密封舱(1)内保留氮气,富氧空气被压缩到富氧空气袋(2)中;当POiPOX,富氧空气自动压缩到富氧空气瓶(22)中;

当控制器(8)监测到Wxyz≥δlWSl时,电加热器(12)停止工作;

③电气设备定向换热

当控制器(8)监测到密封舱(1)内某个测温点的温度Wxyz≥δuWsu时,控制器(8)依据测温点与控温关联函数f(Wxyz,Kuxy,Klxy,Pdff,FR,H%),控制打开气流单元测温点所在的电气设备对应的进排气阀,此时在压缩空气单元排气压力作用下,气流在该温度Wxyz的测温点所在的电气设备(18)上产生定向对流空气,加速对对应区域的气体扰动;

④降低密封舱内的空气中氧气含量

当控制器(8)监测到密封舱(1)内N286%、POi≥PNi时,控制减压排气阀(3)排气,使PNiλPOi;此时富氧空气瓶(22)内压力POX=POi_max

⑤气流外循环和气流内循环换热工作模式转换

当控制器(8)监测到密封舱(1)内N286%和αPNO≤PNi≤100KPa时,此时富氧空气袋(2)内压力PβPOi≤PNi,控制器(8)执行气流内循环换热工作模式,为电气设备(18)换热;

其中,f(Wxyz,Kuxy,Klxy,Pdff,FR,H%)测温点与控温关联函数;H%为密封舱内湿度;FR为控制气流单元气流流速;Wxyz为某个测温点的温度传感器测得的温度;Kuxy为上控气流组(17)的进排气阀;Klxy为下控气流组(16)的进排气阀;x、y、z分别代表上、下控气流组和温度传感器位置坐标,x、y、z为整数,(x,y,z)≥1;Pdff为密封舱内与富氧空气袋内压力差;α为空气密度比值系数;δu为换热上限系数,0δu≤1;δl为换热下限系数0δl≤1;WSl为电气设备(18)工作温度下限;WSU为电气设备(18)工作温度上限;β为温差系数,为定值β≤1;N2为氮气;PNi为密封舱(1)内的压力;PNmax为密封舱(1)内的压力上限值;POi为富氧空气袋(2)内部压力;POX为富氧空气瓶(22)内压力;Pβ为减压排气阀(3)压力阈值;PNO为密封舱(1)所处环境的大气压力;

建立测温点与控温关联函数的方法如下:

依据密封舱(1)内电气设备的摆放位置及电气设备(18)换热监测点坐标位置安装温度传感器,建立温度传感器测量的每个测温点与上控气流组(17)的进排气阀Kuxy和下控气流组(16)的进排气阀Klxy的关联关系,通过对密封舱(1)内压力PNi与富氧空气袋(2)内压力POi的差,即Pdff=PNi-POi、气流流速FR、湿度H%、对电气设备(18)换热监测点的气体换热仿真,得到测温点与控温关联函数f(Wxyz,Kuxy,Klxy,Pdff,FR,H%);

控制器(8)实时监测测温点温度,以及氮气传感器(20)、气体流速传感器(6)、空气湿度、气压传感器(19)的数据,并依据密封舱内的氮气含量N2百分比、压力PNi、气体流速FR、每个测温点检测的温度Wxyz和富氧气袋内的压力POi,给出对应的控制策略;

其中,H%为密封舱内湿度;FR为控制气流单元气流流速;Wxyz为测温点的温度传感器测得温度;Kuxy为上控气流组(17)的进排气阀;Klxy为下控气流组(16)的进排气阀;x、y、z分别代表上、下控气流组和温度传感器位置坐标,x、y、z为整数,(x,y,z)≥1;Pdff为密封舱(1)内与富氧空气袋内压力之差;

气流内循环换热工作模式下的控制过程如下:

控制器(8)控制三通阀门中的切换阀门K3-1断开上控气流组(17)与膜氮氧分离装置(4)气流通路,接通上控气流组(17)与下控气流组(16)的气流通路,轴流风机K3-2工作;控制器(8)通过氮气传感器(20)、气压差传感器(19)和温度传感器,实时监测分析密封舱(1)内的压力PNi、富氧空气袋(2)内的压力POi、平均温度Wavg和密封舱(1)内的空气中氮气含量N2%;

气流内循环通路为:三通阀门→轴流风机K3-2排气→下控气流组(16)→密封舱(1)内吸热→上控气流组(17)→三通阀门,箭头所示为空气流动方向;

所述的电气设备(18)定向换热的过程如下:

控制器(8)监测到某一测温点的温度Wxyz大于等于电气设备(18)工作温度的上限值WSU与换热上限系数δu的乘积,即Wxyz≥δuWsu时,控制器(8)依据电气设备(18)工作温度的上限值WSU、测温点与控温关联函数f(Wxyz,Kuxy,Klxy,Pdff,FR,H%),控制打开上控气流组(17)中与测温点所在电气设备对应的进排气阀Kuxy,将气体排出,控制打开下控气流组(16)中与测温点所在电气设备对应的进排气阀Klxy,将气体吸入,并控制轴流风机K3-2的排气流速,气流在轴流风机K3-2作用下,在温度Wxyz的测温点所在电气设备(18)周围产生由上至下的定向对流空气,加速该区域气体扰动,降低该电气设备(18)的温度;

具体如:在没有其它电气设备(18)遮档的条件下,对温度Wxyz测温点所在的电气设备(18)换热时,控制器(8)依次打开所述电气设备(18)上方的上控气流组(17)进排气阀Kuxy及下方的下控气流组(16)进排气阀Klxy,顺序如下:

①打开上控气流组(17)的第一进排气阀KU43和下控气流组(16)的第一进排气阀KL31,产生通过温度Wxyz测温点所在的电气设备(18)的气流Q1

②打开上控气流组(17)的第二进排气阀KU42和下控气流组(16)的第二进排气阀KL32,产生通过温度Wxyz测温点所在的电气设备(18)的气流Q2

③打开上控气流组(17)的第三进排气阀KU41和下控气流组(16)的第三进排气阀KL33,产生通过温度Wxyz测温点所在的电气设备(18)的气流Q3

④打开上控气流组(17)的第四进排气阀KU33和下控气流组(16)的第四进排气阀KL41,产生通过温度Wxyz测温点所在的电气设备(18)的气流Q4

⑤打开上控气流组(17)的第五进排气阀KU32和下控气流组(16)的第五进排气阀KL42,产生通过温度Wxyz测温点所在的电气设备(18)的气流Q5

⑥打开上控气流(17)组的第六进排气阀KU31和下控气流组(16)的第六进排气阀KL43,产生通过温度Wxyz的测温点所在的电气设备(18)的气流Q6

气流内循环和气流外循环换热工作模式转换过程如下:

当密封舱(1)内压力PNi大于等于环境大气压力PNO与空气密度比值系数α的乘积,并小于等于100KPa,即αPNO≤PNi≤100KPa,且富氧制备单元的富氧空气袋(2)内的压力POiPNi时,控制器(8)监测到温度传感器测得的平均温度Wavg接近密封舱(1)内压力PNi与压力上限值PNmax之比电气设备(18)工作温度的上限值WSU,及温差系数β三者的乘积,即时,为提高换热效率,控制所述的电气设备密封舱由气流内循环换热工作模式转换执行气流外循环换热工作模式,通过压缩空气单元空压机(14)内的压缩空气瓶(15)中冷空气置换密封舱(1)内的热空气;

此时,当控制器(1)监测到气压差传感器(19)所示其所在的密封舱(1)内压力PNiαPNO时,控制器(8)控制富氧制备单元的减压排气阀(3)排气,使密封舱(1)气体压力PNi大于富氧气袋(2)内的气体压力POi与压力控温系数λ乘积,即PNiλPOi,确保气流外循环换热工作模式有效执行,同步提高密封舱(1)气体的压力,增加气体密度,保证控温效果;

其中,Wxyz为测温点的温度传感器测得的温度,x、y、z分别代表温度传感器位置的坐标,x、y、z为整数,(x,y,z)≥1;WSl为电气设备(18)工作温度下限;WSU为电气设备(18)工作温度上限;β为温差系数,为定值,β≤1;δu为换热上限系数,0δu≤1;δl为换热下限系数0δl≤1;N2为氮气;PNi为密封舱(1)内的压力;PNmax为密封舱(1)内的压力上限值;α为空气密度比值系数;POi为富氧空气袋(2)内部压力;POX为富氧空气瓶(22)内压力;PNO为密封舱(1)所处的环境大气压力;H%为密封舱(1)内的湿度;FR为控制气流单元气流流速;

气流外循环换热工作模式下的控制过程如下:

控制器(8)控制三通阀门中的切换阀门K3-1,接通上控气流组(17)与膜氮氧分离装置(4)的气流通路,断开上控气流组(17)与下控气流组(16)的气流通路,轴流风机K3-2停止工作;控制器(8)通过氮气传感器(20)、压差传感器(19)和温度传感器,实时监测分析密封舱(1)内的压力PNi、富氧空气袋(2)内的压力POi、平均温度Wavg、和密封舱(1)内的空气中氮气含量N2%;

气流外循环通路为:压缩空气单元排气→空气过滤(13)→电加热器(12)→下控气流组(16)→密封舱(1)内吸热→上控气流组(17)→三通阀门→膜氮氧分离装置(4)→富氧空气袋(2)和富氧空气瓶(22)→减压排气阀(3),箭头所示为空气流动方向;

密封舱舱门(11)处于打开状态时,控制器(8)通过气压差传感器(19)检测到密封舱(1)内外压力相等,即PNO=PNi时,此时控制器(8)控制减压排气阀(3)打开,将富氧制备单元的富氧空气袋(2)的气体排空;此时由于富氧空气瓶(22)气体逆止阀(21)的作用,富氧空气瓶(22)内的压力POX保持与富氧空气袋(2)气体最大压力POi_max时刻的压力相等,即POX=POi_max,提供工作人员供氧;空压机(14)依据设定的压缩空气瓶(15)的压力值自动启停工作;

当控制器(8)监测到密封舱舱门(11)处于关闭状态,某一测温点的温度传感器测得的温度Wxyz小于电气设备(18)的工作温度下限WSl与换热下限系数δl的乘积,即WxyzδlWSl时,控制器(8)控制压缩空气单元排气,经压缩空气单元的空气过滤器(13)过滤和电加热器(12)加热,向密封舱(1)内通入空气,使密封舱(1)内的温度升高;由于富氧制备单元的富氧空气袋(2)气体压力POi为该环境的大气压力PNO,即POi=PNO,密封舱(1)内压缩空气压力PNi大于富氧空气袋(2)气体压力POi,即POiPNi,密封舱(1)内的压缩空气通过富氧制备单元的膜氮氧分离装置(4),将氮气隔离保留在密封舱(1)内,富氧空气被压缩到富氧空气袋(2)中;当富氧空气袋(2)气体压力POi大于富氧空气瓶(22)内的压力POX时,即POiPOX,富氧空气自动压缩到富氧空气瓶(22)中,保持富氧空气瓶(22)的气体压力αPNO≤POX≤100KPa

当控制器(8)监测到各测温点的温度Wxyz均大于等于电气设备(18)的工作温度下限WSl,即Wxyz≥δlWSl时,令电加热器(12)停止工作;

其中,WSl为电气设备(18)工作温度下限;PNi为密封舱(1)内的压力;POi为富氧空气袋(2)内部的压力;α为空气密度比值系数;δu为换热上限系数,0δu≤1;δl为换热下限系数0δl≤1;POX为富氧空气瓶(22)内压力;WSU为电气设备(18)工作温度上限;POi_max为富氧空气袋(2)气体最大压力;PNO为密封舱(1)所处的环境大气压力;

电气设备(18)定向换热过程如下:

当控制器(8)监测到密封舱(1)内某一测温点的温度Wxyz大于等于电气设备(18)工作温度的上限值WSU与换热上限系数δu的乘积,即Wxyz≥δuWsu时,控制器(8)依据电气设备(18)工作温度的上限值WSU和测温点与控温关联函数f(Wxyz,Kuxy,Klxy,Pdff,FR,H%),打开上控气流组(17)中与测温点所在电气设备对应的进排气阀Kuxy,将气体吸入,打开下控气流组(16)中与测温点所在电气设备对应的进排气阀Klxy,将气体排出,此时在压缩空气单元排气压力与密封舱(1)之间的压力差的作用下,或在密封舱(1)与富氧气空气袋(2)之间的气压差作用下,在温度Wxyz测温点所在的电气设备(18)周围产生由下至上的定向对流空气,加速对应区域的气体扰动,实现对该测温点所在的电气设备(18)温度调节,同时降低密封舱(1)内氧气含量,为富氧制备单元的富氧空气袋(2)和富氧空气瓶(22)提供富氧空气;

降低密封舱(1)内的空气中氧气含量的过程如下:

当控制器(8)监测到密封舱(1)内的氮气含量N286%,富氧空气袋(2)内压力POi大于等于密封舱(1)内压力PNi,即POi≥PNi时,控制器(8)控制减压排气阀(3)排气,使密封舱(1)气体压力PNi大于富氧气袋(2)内的气体压力POi与压力与控温系数λ的乘积,即PNiλPOi;此时富氧空气瓶(22)内压力POX等于富氧空气袋(2)内最大时刻的压力POi_max,即POX=POi_max

其中,POi_max为富氧空气袋(2)气体最大压力;α为空气密度比值系数;λ为压力控温系数,依据温度传感器检测到的平均温度Wavg、压力比值系数Pλ和测温点与控温关联函数f(Wxyz,Kuxy,Klxy,Pdff,H%),得到λ=Warg·Pλ·f(Wxyz,Kuxy,Klxy,Pdff,H%);

在富氧空气袋(2)容积VOi、富氧空气瓶(22)的容积VOX和密封舱(1)容积VNi一定时,密封舱(1)内的氮气含量N2%取决于压力比值系数Pλ,所述的压力比值系数Pλ为富氧空气袋(2)内压力POi与密封舱(1)内的压力PNi之比与膜氮氧分离装置(4)的氮氧分离效率η%的乘积,即压力比值系数Pλ越大,密封舱(1)内产生的氮气含量越高,换热速度越快,反之密封舱(1)内产生的氮气含量越低,换热速度越慢;

气流外循环和气流内循环换热工作模式转换过程如下:

当控制器(8)监测到密封舱(1)内的空气氮气含量N286%,并且密封舱(1)内压力αPNO≤PNi≤100KPa时,此时富氧空气袋(2)和富氧空气瓶(22)内的空气中氧气含量增加为:O2≥29%,富氧空气袋(2)内压力POi分别小于等于密封舱(1)内的压力PNi和减压排气阀(3)压力阈值Pβ,即PβPOi≤PNi,此时控制器(8)执行气流内循环换热工作模式,为电气设备(18)换热;

其中,N2为氮气;O2为氧气;POi为富氧空气袋(2)内部压力;PNi为密封舱(1)内的压力;Pβ为减压排气阀(3)的压力阈值;Wavg为温度传感器检测到的平均温度;POX为富氧空气瓶(22)内压力;PNO为密封舱(1)所处环境的大气压力;δu为换热上限系数,0δu≤1;δl为换热下限系数0δl≤1;α为空气密度比值系数。

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