Дипломная (вкр): Регенерация трансформаторных масел

Для этого собранную конструкцию, изображенную на (устройство, формирующее на выходе волновода 1 узкую диаграмму направленности, размещают, например, на расстоянии 5 см над узким горлом 13 емкости 14.

При этом вращающееся магнитное поле 12, сформированное потоком отрицательных ионов 9, стекаемых с поверхности полого конуса с отверстием в вершине 2, размещенном в волноводе 1, через узкую площадь горла 13 входит в полость емкости 14, в которой воздействует на молекулы воды 15 путем притягивания 16 их к вращающимся силовым магнитным линиям (с размещением молекул воды 17 на силовых линиях магнитного поля) и центробежными силами коагулирует молекулы воды 17 в слой коагулированной воды 19. Продукты старения 18 под действием собственного веса выпадают в осадок на дно емкости 14, а различие в плотностях трансформаторного масла 20 и воды приводит к расслоению и подъему трансформаторного масла 20 в емкости 14 над слоем коагулированной воды 19.

После регенерации отработанного трансформаторного масла разработанным устройством производят удаление воды и продуктов старения из емкости (не показано).

В ОАО «Тюменьэнерго» филиал «Тюменские распределительные сети «Южное территориальное производственное отделение проводились испытания по регенерации отработанного трансформаторного масла разработанным устройством, генерируемое вращающееся электромагнитное поле. Физико-химический анализ проб масел выполнялся по СО 34.45-51.300-97. В эксперименте использовалось масло для класса напряжения 110 кВ.

Таблица 4 - Результаты испытаний

Диэлектрическая прочность трансформаторных масел в основном определяется наличием волокон и воды, поэтому механические примеси и вода в таких маслах должны полностью отсутствовать.

Техническим результатом настоящего изобретения является эффективная регенерация трансформаторного масла путем коагуляции молекул воды и продуктов старения вращающимся электромагнитным полем. Предложенное устройство, по результатам эксперимента, позволяет осуществить требование к трансформаторному маслу путем его регенерации. Данное изобретение является актуальным[5].

В патенте №2517180 предлагается: Устройство термогравитационной очистки турбинных и трансформаторных масел от механических примесей и воды

Устройство термогравитационной очистки турбинных и трансформаторных масел от механических примесей и воды, содержащее первую емкость, систему отвода масла из первой емкости, систему подачи масла в первую емкость, включающую ламинирующее поток масла устройство, расположенное в первой емкости выше уровня ее донной части, отличающееся тем, что дополнительно содержит вторую емкость, систему отвода масла из второй емкости, систему подачи масла во вторую емкость, включающую ламинирующее поток масла устройство, расположенное во второй емкости выше уровня ее донной части, при этом система отвода масла из первой емкости связана с системой подачи масла во вторую емкость, система подачи масла в первую емкость снабжена подогревающим устройством, система отвода масла из второй емкости дополнительно снабжена фильтром, а первая емкость снабжена верхней стенкой; верхняя торцевая стенка первой емкости и нижняя торцевая стенка второй емкости совмещены; вторая емкость расположена непосредственно над первой емкостью.

Устройство термогравитационной очистки турбинных и трансформаторных масел от механических примесей и воды по п.1, отличающееся тем, что в фильтр в системе отвода масла из второй емкости выполнен фторопластовым (рисунок 2).

Первая емкость 1, система 2 отвода масла из первой емкости, система 3 подачи масла в первую емкость, ламинирующее устройство 4, нижняя торцевая стенка 5 первой емкости, донная часть 6 первой емкости, верхняя торцевая стенка 7 первой емкости, вторая емкость 8, система 9 отвода масла из второй емкости, система 10 подачи масла во вторую емкость, нижняя торцевая стенка 11 второй емкости, донная часть 12 второй емкости, верхняя торцевая стенка 13 второй емкости, ламинирующее устройство 14, нагреватель 15, фильтр 16, насос 17.

Рисунок 2 - Устройство термогравитационной очистки турбинных и транспортных масел от механических примесей и воды

Устройство термогравитационной очистки турбинных и трансформаторных масел от механических примесей и воды работает следующим образом.

Для уменьшения степени вязкости масло подогревают нагревателем 15 до 70°C (предельно допустимая температура нагрева согласно требованиям стандартов ОАО «Газпром» и предприятий энергетического комплекса). Предварительно подогретое нагревателем 15 очищаемое масло подается насосом 17 через систему 3 подачи в первую емкость 1 с выбранной скоростью. Скорость подачи масла выбирается в зависимости от степени обводненности и загрязненности подлежащего очистке масла. Попадая в первую емкость 1, масло проходит через ламинирующее устройство 4, в результате чего скорость течения масла на выходе из ламинирующего устройства 4 по отношению к скорости на входе в него снижается в 25 раз. Режим течения жидкости зависит от числа Рейнольдса и характеризуется критическим числом Рейнольдса ReKp, ламинарное течение возможно лишь при соотношении Re<ReKp. Конструкция ламинирующих устройств 4 и 14, размеры и формы емкостей 1 и 8 подбираются таким образом, чтобы обеспечивать такое соотношение, т.е. внутри первой 1 и второй 8 емкостей течение масла происходит в ламинарном режиме. Масло, заполнив первую емкость 1, проходит систему 2 отвода масла из первой емкости 1 и за счет нагнетаемого насосом 17 давления в первой емкости 1 поступает в систему 10 подачи масла во вторую емкость 8. Попав в систему 10 подачи масла во вторую емкость 8 масло, пройдя через ламинирующее устройство 14, начинает заполнять вторую емкость 8 до достижения системы 9 отвода масла из второй емкости 8. В системе 9 отвода масла из второй емкости 8 масло проходит через фторопластовый фильтр 16, где очищается от волокон, парафинистых соединений объемным весом меньше 1 г/см³ . Таким образом, весь процесс движения масла в устройстве термогравитационной очистки турбинных и трансформаторных масел от механических примесей и воды осуществляется при помощи одного насоса 17. Во время заполнения емкостей 1 и 8 маслом скорость заполнения выбирается таким образом, чтобы содержащиеся в масле механические примеси объемным весом 1 г/см³ и выше (металлические частицы от износа машины, кварц, окалина) а также вода, содержащаяся в масле, успели осесть в виде осадка в донные части 6 и 12 емкостей 1 и 8 в 3-4 раза быстрее, чем масло начнет выходить из второй емкости 8 в емкость чистого масла. При данном методе очистки турбинных и трансформаторных масел были учтены и использованы требования ГОСТ 6370-83, ГОСТ 12068-66, стандартов ОАО «Газпром», разработанные расчетным путем таблицы теоретических скоростей осаждения твердых мехпримесей в зависимости от вязкости масел в гравитационном поле. При нагревании масла до 70°C вязкость, например турбинного масла ТП-22С, равняется 10 сСт. Твердая частица круглой формы согласно таблице будет осаждаться со скоростью 126 мм/час. Другой формы такого размера частица будет осаждаться медленнее. Следовательно, при заполнении маслом емкостей 1 и 8 устройства выбирается скорость заполнения с учетом вышеуказанных фактов. Устройство позволяет производить очистку от всякого рода механических примесей до значений содержания их в масле до 0,005% и ниже, что согласно ГОСТ 6370-83 считается как отсутствие механических примесей или соответствует 9-10 классу промышленной чистоты по ГОСТ 17216-2001, и от воды до значения «отсутствие» согласно требованиям ГОСТ 2477-65. Согласно ГОСТ 12068-66 нагретое до температуры 70°C масло должно деэмульгировать приблизительно за 200 с. Масло, поднимаясь к системе 9 отвода масла из второй емкости 8, проходит полностью процесс деэмульсации, а водно-масляная эмульсия и свободная вода осаждается в донные части 6 и 12 первой и второй емкостей 1 и 8. Устройство позволяет очищать масла исключительно от наносящих вред примесей, оставляя при этом в их составе все присадки, обеспечивающие требуемые эксплуатационные свойства маслам. Применение второй емкости 8 с расположенным в ней ламинирующим устройством 14 позволяет значительно повысить степень очистки масла, т.к. такая конструкция позволяет свести к минимуму вероятность попадания части механических примесей и воды в систему 9, завершающую отвод очищенного масла. Также применение второй емкости 8 с расположенным в ней ламинирующим устройством 14 позволяет осуществлять глубокую очистку масла, проводя при этом всего один цикл его нагрева и перекачки. Возможность применение для эффективного функционирования устройства всего одного насоса 17 и одного нагревателя 15 снижает энергопотребление устройства, повышает его технологичность и надежность за счет сокращения до минимума номенклатуры используемого в составе устройства механического оборудования. Применение в системе 9 отвода масла из второй емкости 8 (системе отвода очищенного масла) фильтра 16 позволяет очищать масло от парафинистых соединений объемным весом меньше 1 г/см³, которые не поддаются термогравитационной очистке.

Техническое решение относится к области машиностроения и может быть использовано для очистки турбинных масел, содержащих различные присадки и трансформаторных масел, применяемых в качестве рабочих жидкостей на газоперекачивающих агрегатах компрессорных станций, на турбогенераторах ТЭЦ, в силовых трансформаторах и высоковольтных выключателях [7].

В патенте №2454455 предлагается: Способ регенерации отработанного трансформаторного масла и очищения его от продуктов старения

вершину усеченного полого конуса направляют на трансформаторное масло соосно емкости.

регенерация масла осуществляется за счет воздействия стекающих с поверхности волновода и полого усеченного конуса ионов и молекул воды, которые окружают указанные поверхности, за счет чего происходит взаимодействие ионов молекул воды с радикалами трансформаторного масла, коагуляция продуктов старения и выпадание их на дно емкости, в результате чего происходит регенерация отработанного трансформаторного масла и очистка его от продуктов старения (рисунок 3).

1 - емкость, 2 - молекулы воды (магнитные диполи), 3 - трансформаторное масло, 4 - продукты старения (продукты старения - это загрязнение, которое формируется в процессе износа трансформатора - твердыми материалами, растворенными в масле), 5 - вода чистая, 6 - траектория движения отрицательных ионов, 7 - отрицательные ионы, 8 - усеченный полый конус, 9 - волновод, 10 - сливной патрубок.

Рисунок 3 - схема излучения вращающихся отрицательных ионов усеченным полым конусом в отработанное трансформаторное масло, находящееся в емкости.

Изобретение относится к способу регенерации отработанного трансформаторного масла и очищения его от продуктов старения, находящегося в емкости, предусматривающему операции: установку над емкостью трансформаторного масла волновода, в котором располагают усеченный полый конус. При этом вершину усеченного полого конуса направляют на трансформаторное масло соосно емкости. Регенерация масла осуществляется за счет воздействия стекающих с поверхности волновода и полого усеченного конуса ионов и молекул воды, которые окружают указанные поверхности, за счет чего происходит взаимодействие ионов молекул воды с радикалами трансформаторного масла, коагуляция продуктов старения и выпадание их на дно емкости, в результате чего происходит регенерация отработанного трансформаторного масла и очистка его от продуктов старения.

Настоящий способ позволяет улучшить электрическую прочность отработанного трансформаторного масла, уменьшить влагосодержание и повысить класс чистоты продукта путем коагуляции продуктов старения во вращающемся ионном поле [8].

В патенте №2394878 предлагается: Способ регенерации отработанных трансформаторных масел

Использование: в нефтехимической промышленности, промышленной энергетике и объектах, использующих трансформаторное масло (рисунок 4).

Установка состоит из адсорбера 1, содержащего первый верхний слой сорбентов из смеси кварцевого песка мелкой фракции с глиноземом 3, перегородку с фильтрующим материалом 4, второй нижний слой с крупнозернистым сорбентом или смесью крупнозернистых сорбентов 5, перегородку с фильтрующим материалом 6, наклонной трубки 7, верхняя и нижняя части которой соединены с единой вакуумной магистралью, вакуумной линии 8, связанную с вакуумным агрегатом, обеспечивающим остаточное давление 2-200 мм рт.ст., резервуара для приема очищенного масла 9 и ловушки 10.

Рисунок 4 - Установка для регенерации отработанного трансформаторного масла

Способ осуществляют следующим образом.

Подлежащее регенерации отработанное трансформаторное масло 2 (после предварительного отстаивания от шлама и воды или (и) пропускания через фильтр грубой очистки) подается в верхнюю часть адсорбера 1. Проходя через первый верхний слой смеси мелкозернистых сорбентов 3, обладающий большим гидравлическим сопротивлением, масло очищается за счет фильтрации и перколяции. Из верхнего слоя масло через перегородку с фильтрующим материалом 4, разделяющую верхний и нижний слои сорбентов, поступает во второй нижний слой 5, в котором за счет создаваемого разрежения (2-200 мм рт.ст.) происходят «вскипание» газообразных примесей и непрерывное образование мелких масляных пузырьков и их разрушение в свободном объеме между гранулами крупнозернистого сорбента. В нижней части адсорбера продолжается сорбция примесей, содержащихся в масле, дегазация масла, которой способствуют процессы непрерывного образования и разрушения мелких масляных пузырьков. Так как масло из верхнего слоя сорбентов поступает в нижний с небольшой скоростью за счет высокого гидравлического сопротивления верхнего слоя. Это способствует эффективному разрушению пены и предотвращает попадание масла (вместе с пеной) в вакуумную магистраль. Из нижней части адсорбера в приемную емкость масло медленно стекает по наклонной трубке 7, в которой продолжается процесс дегазации. Для более эффективного отделения газообразных фракций примесей от масла, предотвращения их вторичного попадания в регенерируемое масло трубка 7 соединяется с единой вакуумной магистралью 8 после адсорбера и перед приемной емкостью. В ловушке 10 собираются жидкие примеси.

Сущность: очищаемое масло в адсорбере последовательно проходит вначале через слой, состоящий из смеси кварцевого песка мелкой фракции с глиноземом в массовом соотношении (1-5):1, затем - через слой крупнозернистого сорбента (или смеси крупнозернистых сорбентов). Из адсорбера масло в виде тонкой пленки стекает в сборник, при этом на линии сбора очищаемого масла осуществляют дегазацию с использованием вакуума.

Способ регенерации отработанных трансформаторных масел путем последовательной перколяции через два слоя сорбентов, отличающийся тем, что в качестве первого слоя используют смесь кварцевого песка мелкой фракции с размером частиц от 0,1 до 0,63 мм с глиноземом в массовом соотношении (1-5):1, в качестве второго слоя - крупнозернистый сорбент, например силикагель марки КСК, кварцевый песок крупной фракции с размером частиц от 1,25 до 5 мм или их смесь, в котором одновременно с перколяцией осуществляют дегазацию с использованием вакуума, которая продолжается в тонком слое масла до сбора очищенного масла. Способ осуществляют в одном аппарате.

Технический результат - упрощение и удешевление технологии получения очищенного трансформаторного масла, соответствующего требованиям к качеству регенерированных масел [10].

В патенте № 2433165 предлагается: способ регенерации отработанных трансформаторных масел.

На чертеже (рисунок 5) изображена принципиальная схема устройства для регенерации отработанного трансформаторного масла.

Рисунок 5 - Установка для регенерации отработанного трансформаторного масла. Основным аппаратом установки для регенерации отработанного трансформаторного масла является адсорбер, заполненный тремя слоями сорбентов: верхнего 1, среднего 2, нижнего 3, разделенные перегородками с фильтрующим материалом 4; первый верхний слой 1 состоит из карбида кальция, второй слой 2 (средний) состоит из смеси кварцевого песка мелкой фракции с глиноземом или мелкозернистым крупнопористым силикагелем, третий нижний слой с крупнозернистым сорбентом или смесью крупнозернистых сорбентов 3; перегородку с фильтрующим материалом 5, наклонной трубы 6, верхняя и нижняя части которой соединены с единой вакуумной магистралью, вакуумной линии 7, связанную с вакуумным агрегатом, обеспечивающим остаточное давление 10-300 мм рт.ст., резервуара для приема очищенного масла 8 и ловушки 9.

Способ осуществляют следующим образом. Подлежащее регенерации отработанное трансформаторное масло (после предварительного отстаивания от шлама и воды или (и) пропускания через фильтр грубой очистки) подается в верхнюю часть адсорбера. Проходя через первый верхний слой 1, состоящий из мелких кусков технического карбида кальция, масло подвергается осушке, происходит нейтрализация кислых примесей. Из верхнего слоя масло через перегородку с фильтрующим материалом 4, разделяющую верхний и средний слои сорбентов, поступает во второй средний слой 2, в котором масло очищается за счет процессов адсорбции и фильтрации; в нижнем слое 3 за счет создаваемого разряжения (10-300 мм рт.ст.) происходит «вскипание» газообразных примесей и непрерывное образование мелких масляных пузырьков и их разрушение в свободном объеме между гранулами крупнозернистого сорбента. В нижнем слое адсорбера продолжается сорбция примесей, содержащихся в масле, дегазация масла, которой способствуют процессы непрерывного образования и разрушения мелких масляных пузырьков. За счет высокого гидравлического сопротивления среднего слоя сорбентов масло поступает в нижний слой с невысокой скоростью, что способствует эффективному разрушению пены и предотвращает попаданию масла (вместе с пеной) в вакуумную магистраль. Из нижней части адсорбера в приемную емкость масло медленно стекает по наклонной трубе 6, в которой завершается процесс дегазации. Для более эффективного отделения газообразных фракций примесей от масла, предотвращения их вторичного попадания в регенерируемое масло труба 6 соединяется с единой вакуумной магистралью 7 после адсорбера и перед приемной емкостью 8. В ловушке 9 собираются жидкие примеси.