一种再生呼吸装置中的干燥剂的方法
【专利摘要】本发明涉及一种再生呼吸装置中的干燥剂的方法。一种再生与容器连通的呼吸器中的干燥剂的方法，该方法包括：产生温度信号，该温度信号是在多个周期内与容器和呼吸器中的至少一个关联的温度，每个周期具有预定持续时间，并且当温度信号的二阶导数达到峰值时再生干燥剂。
【专利说明】—种再生呼吸装置中的干燥剂的方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及变压器(transformer)。更具体地说,本发明涉及一种用于对被吸入变压器中的膨胀箱中的空气进行除湿的呼吸器。
【背景技术】
[0002]在本领域中，用于对进入充油式变压器的膨胀容器的空气进行除湿的呼吸器是常规的。此类呼吸器包括吸收来自进来空气的湿气的吸湿介质，即干燥剂。能够例如通过加热来再生(regenerate)该介质，以使得在饱和之后能够重新使用之。
[0003]如常规已知的，在再生呼吸器中的干燥剂之前在变压器中具有正压是重要的，以使得从干燥剂带走的湿气将被从呼吸器中呼出。通过测量压力、真空、流量、或温度中的一个或多个来常规地完成确定正压是否存在。
[0004]关于这些方法，基于温度的监视一般较便宜，原因在于温度传感器比较便宜。确定正压的温度监视一般包括:按某一时间间隔通常每小时地进行连续温度测量。然后一般大约数天内的一系列这些测量可以被用来预测对于再生而言是最佳的正压场景。例如美国专利第7，833，312号采取了此类方法。
[0005]然而，使用常规温度方法的一个缺点是，其依赖于变压器载荷周期的重复性，所述重复性并不总是一定的。
[0006]因而，在本领域中存在对确定变压器中正压的时机和存在的更可靠方法的需要。
[0007]在本领域中还存在对基于温度测量的此类方法的需要。
【发明内容】
[0008]本发明通过提供用于确定变压器中的正压的改进方法来弥补前述现有技术的不足。
[0009]在一个方面中，本发明涉及一种再生与容器连通的呼吸器中的干燥剂的方法。该方法包括使用温度传感器来测量与容器和呼吸器中的至少一个关联的温度。该方法还包括在多个周期内重复测量步骤，每个周期具有预定时间；产生温度信号，所述温度信号是每个周期的测量温度；确定温度信号关于时间的二阶导数；以及当温度信号关于时间的二阶导数达到峰值时，再生与容器连通的呼吸器中的干燥剂。
[0010]在另一个方面中，关于时间来取温度信号的一阶导数和二阶导数。当温度信号关于时间的一阶导数在两个连续周期内为正并且二阶导数在该两个连续周期的第一个处在给定时间间隔内处于峰值时，再生干燥剂。
[0011]在本发明的另一个方面中，进入和/或离开呼吸器的空气的温度被用来确定温度信号。
[0012]在本发明的另一个方面中，容器中的顶部空间的温度被用来确定温度信号。
[0013]在本发明的另一个方面中，容器中的油的温度被用来确定温度信号。
[0014]参考以下详细描述和附图将理解本发明的这些和其他方面以及特征，其中描述和图示了本发明的优选实施例。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为温度信号、温度信号关于时间的一阶导数、以及温度信号关于时间的二阶导数的绘图。
【具体实施方式】
[0016]如上所述，本发明涉及例如在充油式变压器中再生被用来使进入膨胀容器的空气变干的干燥剂。尽管本描述一般将就变压器而言，但本领域中一般技术人员也可以理解其他使用。
[0017]如上所述，包含干燥剂的呼吸器被广知为当容器中的压力下降到周围压力之下的水平时从进入充油式变压器的空气中去除湿气。在吸收一定量的湿气后，干燥剂必须被再装填或更换。
[0018]现有技术的可再装填式呼吸器包括使干燥剂加温到干燥剂将把湿气“放弃”到周围环境的温度的诸如加热器之类的热源。当箱内部的压力增加时，开启加热器来再生干燥齐U，以使得从呼吸器中呼出所放弃的湿气。
[0019]在本公开的一个优选实施例中，使用温度传感器来确定呼吸器的呼气阶段。温度传感器可以被布置在任何数量的位置中，包括但不限于变压器中的油中、变压器中的顶部空间中、以及呼吸器的气流中。本发明中能够使用其中可以获得与变压器的功能关联的准确温度的任何位置。
[0020]优选地，温度传感器被编程为在预定时间间隔取温度读数。例如，可以每分钟、每五分钟、每小时等等地读取温度。间隔不必是一致的间隔。例如，可以在一些时段期间每分钟地并且在其他间隔中每五分钟地取温度。
[0021]在一时间段内的温度读数产生了温度信号，即作为时间的函数的温度信号。图1中图示此类温度信号为标题“温度图案”的温度曲线102。在图1的图示中，为了易于缩放而降低了实际温度读数(换言之变压器中的油温一般要高得多，即如所图示的，其从大约70到大约80摄氏度波动，而不是从大约-2至大约7度)，但曲线的形状是准确的。如所图示的，为每个一小时的温度周期提供数据点。这可以表示每小时所取的单个温度测量，或者所绘制的测量可以包含在该周期期间所取的多个温度测量，其中例如绘制值是平均值。
[0022]现有技术的再生式呼吸器关注温度图案，并且当温度即在两个连续周期之间升高时再生其干燥剂。图1还包括被标记“温度梯度”的温度梯度曲线104，其绘制温度曲线102在每个周期的斜率。换言之，温度梯度曲线104表示温度信号关于时间的一阶导数。
[0023]图1中还图示被标记“梯度变化率”的梯度变化率曲线106，其表示温度信号关于时间的二阶导数。
[0024]使用来自图1中所图示的曲线的信息来提供对容器中的增加的压力的更好理解和更一致的估计，并且因而更好地指示应该何时再生呼吸器中的干燥剂。
[0025]在本发明的一个实施例中，梯度变化率曲线106在给定时间内达到峰值的时间是启动再生过程的触发。例如，如图1中所图示的，在第一个24小时时段即第一天中，梯度变化率曲线106在第11个小时期间达到峰值。在第二天中，其在第12个小时期间达到峰值。在这些峰值出现处启动再生过程是确保呼吸器呼气的优选时机。
[0026]因而，在该实施例中，当检测到梯度变化率峰值测量时，启动再生过程。实际上，这意味着当检测到峰值梯度变化率时，开启加热器或其他的加温设备以加温干燥剂。加温干燥剂将水分驱离干燥剂，并且湿气将通过离开的空气而被带出呼吸器。
[0027]虽然刚描述的实施例考虑在每个峰值梯度变化率处再生干燥剂，但该过程也可以要求确定该峰值处于某一水平处或之上。例如，关于变化的温度的历史数据可能示出某一阀值量之下的“峰值”实际上不是应该触发再生的“峰值”。控制仅在温度关于时间的二阶导数达到一定阈值之上的峰值水平时才完成再生，这有助于避免非实际峰值的相对较高值处的错误的再生。
[0028]在另一个实施例中，通过回顾预定量的时间来确定温度的二阶导数的峰值是最高点。在该实施例中，该系统可以被编程以当在任何时间处确定了二阶导数在某一长度的时间上是最大的时候启动再生序列。例如，当二阶导数的值大于之前24小时内的任何二阶导数的值时可以启动再生过程。将该方法应用于图1，并且假设在第一天的第11个小时启动了再生，在接下来的24个小时即第一天的第12个小时到第二天的第11个小时内的二阶导数的每个值都小于第一天的第11个小时处的值，因此再生不会开始。第二天的第11个小时也不是先前的24个小时内的最高值，原因在于第二天的第10个小时更高。然而第二天的第12个小时处的二阶导数的值大于来自先前的24个小时的任何值，因此在第二天的第12个小时处开始再生过程。
[0029]在刚描述的实施例中，可能存在其中再生未发生的日期。例如，在第一天和第二天的数据点被交换的情况下，第二天中将不发生再生。在该场景中，第11个小时处的“峰值”将低于前一天的第12个小时处的值，因此其不会触发再生。
[0030]作为进一步的修改，可以组合前述实施例中的多于一个。例如，可能期望进行回顾以确定峰值的存在并且确保该峰值大于阀值。在又其他的实施例中，可以使用回顾时段，但是在某一预定量时间内执行了再生的情况下，再生将不会发生。例如可以确定的是，例如如果在前12个小时内完成了再生，即使确定了 “峰值”，也不会使再生开始。
[0031]还可以对以上所描述的方法做出其他修改。在另一个实施例中，依赖于温度关于时间的一阶和二阶导数这二者的值来触发再生。具体地，再生器可以被控制成当温度关于时间的二阶导数在给定时间周期内处于其峰值并且一阶导数的符号在相同周期以及一个或多个连续周期内为正时进行操作。再次来看图1，梯度变化率曲线106在第一天的第11个小时和第二天的第12个小时期间达到峰值。此外，温度梯度即温度的一阶导数在第一天的第11个小时和第12个小时内以及在第二天中的第12和13个小时内为正。因而，在第一天的第12个小时的读取之后以及在第二天的第13个小时的读取之后，触发再生将引起干燥剂的成功再生。尽管该实施例使用正温度梯度的两个连续周期来确定应该触发再生，但也可以使用更多的周期，并且对于进一步确保再生将令人满意地被完成而言可能是有用的。
[0032]来看图1，在第10、11、和12个小时处的值的任何一个被提高并且可能是峰值。但是，在第10个小时开始再生将是不合期望的，原因在于在那个时间处温度仍然在降低。而且，温度梯度在第10个小时处为负并且在第11个小时处为正，因此那些时间将不满足该第二个实施例的要求，并且因而将不启动再生。[0033]在先前所描述的实施例中，感兴趣的二阶导数的峰值是在给定时间间隔内的那些峰值。因而，例如一个“峰值”相对于某一时间量，并且可以通过回顾某一预定时间量来实时地确定。尽管回顾时段可以具有任何长度，但在一个实施例中使用24-小时的回顾时段。因而，例如如果在先前的24个小时中不存在更大的值，那么可以确定该二阶导数处于“峰值”。可替代地，可以使用更短的间隔。类似地，在考虑一阶和二阶导数这二者的以上所描述的实施例中，仅在以下情况下开始再生:1)存在针对通过回顾某一时间量所测量的二阶导数的峰值以及2)在该峰值之后存在预定数量的连续的正的一阶导数。以该方式，可靠地完成再生。
[0034]根据本发明的优选算法，控制器能够在加温周期期间容易地并且可靠地再生干燥齐?。在一个优选实施例中，控制器被编程以读取温度信息来自动地开始再生过程。在其他实施例中，用户可以监视温度变化并且使用前述方法来手动地开始再生周期。并且在又其他实施例中，可以自动地执行一些方法同时手动地完成其他方法。例如，数据处理器可以确定存在再生干燥剂的最佳条件，其中控制器例如利用警报来向用户发信号通知，即通知应该启动再生。作为响应，用户能够再生干燥剂。
[0035] 虽然已结合本发明的若干当前优选的实施例来描述了本发明，但本领域技术人员将理解的是可以做出许多修改和改变而不背离本发明的真实精神和范围，所述本发明的真实精神和范围相应地意在仅由所附权利要求来定义。
【权利要求】
1.一种再生与容器连通的呼吸器中的干燥剂的方法，包括: 使用温度传感器来测量与所述容器和所述呼吸器中的至少一个关联的温度； 在多个周期内重复所述测量步骤，每个周期具有预定持续时间； 产生温度信号，所述温度信号是每个周期的测量温度； 确定所述温度信号关于时间的二阶导数；以及 当所述温度信号的二阶导数达到峰值时，再生与所述容器连通的所述呼吸器中的干燥剂。
2.权利要求1的方法，其中每个周期的预定持续时间介于大约15分钟与大约90分钟之间。
3.权利要求2的方法，其中每个周期的预定持续时间是大约60分钟。
4.权利要 求1的方法，其中在大约12小时与大约36小时之间重复所述周期。
5.权利要求4的方法，其中在大约24小时内重复所述周期。
6.权利要求1的方法，其中所述温度传感器测量所述容器中的顶部空间的温度。
7.权利要求1的方法，其中所述温度传感器测量所述容器中的油温。
8.权利要求1的方法，其中所述温度传感器测量来自所述呼吸器的空气温度。
9.权利要求1的方法，进一步包括确定所述温度信号关于时间的一阶导数。
10.权利要求9的方法，进一步包括识别其中所述温度信号关于时间的一阶导数为正的一个或多个周期。
11.权利要求10的方法，其中当所述温度信号关于时间的二阶导数在给定时间间隔内达到峰值并且所述一阶导数的符号在所述温度信号关于时间的二阶导数达到峰值时以及在至少一个紧接着的周期中为正时，执行再生步骤。
12.权利要求11的方法，其中所述给定时间间隔是24小时。
13.权利要求1的方法，进一步包括通过确认所述温度信号关于时间的二阶导数的当前值大于在先前的预定量时间内所计算的每个值来确定所述二阶导数已达到峰值。
14.一种再生与容器连通的呼吸器中的干燥剂的方法，包括: 使用温度传感器来测量与所述容器和所述呼吸器中的至少一个关联的温度； 在多个周期内重复所述测量步骤，每个周期具有预定持续时间； 产生温度信号，所述温度信号是每个周期的测量温度； 确定所述温度信号关于时间的一阶和二阶导数；以及 当所述温度信号关于时间的一阶导数在多个连续周期内为正并且所述温度关于时间的二阶导数在所述多个连续周期的第一个内处于其峰值时，再生与所述容器连通的所述呼吸器中的干燥剂。
15.权利要求14的方法，其中每个周期的预定持续时间介于大约15分钟与大约90分钟之间。
16.权利要求15的方法，其中每个周期的预定持续时间是大约60分钟。
17.权利要求14的方法，其中在大约12小时与大约36小时之间重复所述周期。
18.权利要求17的方法，其中在大约24小时内重复所述周期。
19.权利要求14的方法，其中所述温度传感器测量所述容器中的顶部空间的温度。
20.权利要求14的方法，其中所述温度传感器测量所述容器中的油温。
21.权利要求14的方法，其中所述温度传感器测量进入或离开所述呼吸器的空气温度。
【文档编号】H01F27/14GK103908956SQ201310757167
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2012年12月31日
【发明者】J·J·赫茨 申请人:品质控制有限责任公司