Дипломная (вкр): Регенерация трансформаторных масел

Способ регенерации отработанных трансформаторных масел с использованием карбида кальция, отличающийся тем, что отработанное масло последовательно пропускают через три слоя, при этом в первом слое используют карбид кальция марок КМ или 2/25 или отсев карбида кальция, в котором осуществляют осушку и нейтрализацию кислых примесей; во втором слое - смесь кварцевого песка мелких фракций с размером частиц от 0,1 до 0,63 мм с глиноземом или мелкозернистым силикагелем марок МСКГ или АСКГ в массовом соотношении (1-10):1, в котором осуществляют адсорбцию и фильтрацию; в третьем слое - крупнозернистый силикагель марки КСКГ или его смесь с кварцевым песком крупной фракции с размером частиц от 1,6 до 7 мм, в котором одновременно с перколяцией осуществляют дегазацию с использованием вакуума, которая продолжается в тонком слое масла до сбора очищенного масла [9].

В патенте №2487921 предлагается : способ замедления окисления трансформаторного масла.

Изобретение относится к способу замедления окисления трансформаторного масла, находящегося в электроустановке. Способ предусматривает операции: производят размещение полого усеченного конуса с отверстием на вершине на торце волновода, осуществляют размещение волновода с полым усеченным конусом в электроустановке, заполненной трансформаторным маслом. При этом с поверхности волновода и полого усеченного конуса стекают ионы, формируя в окружающем пространстве вращающееся магнитное поле, свободные радикалы, находящиеся в хаотичном состоянии, переходят на силовые линии вращающегося магнитного поля, расстояние между свободными радикалами сокращается, свободные радикалы объединяются в кластеры, происходит рекомбинация свободных радикалов в нейтральные молекулы, снижается концентрация свободных радикалов в трансформаторном масле, в результате снижения концентрации свободных радикалов происходит замедление окисления трансформаторного масла. Использование настоящего способа позволяет замедлить окисление трансформаторного масла путем рекомбинации свободных радикалов масла во вращающемся магнитном поле (рисунок 6).

Рисунок 6 - Схема способа замедления окисления трансформаторного масла: 1 - полый усеченный конус, 3 - отрицательные ионы, 4 - поток отрицательных ионов, 9 - стабильные углеводородные молекулы трансформаторного масла, 10 - нейтральные молекулы, образованные рекомбинацией свободных радикалов (в кластерах), 11 - структурная ассоциация молекул воды, 12 - волновод, 13 - область распространения потока ионов, 14 - электроустановка.

Изобретение относится к электротехнической промышленности, в частности к области эксплуатации трансформаторного масла в электроустановках, и может быть использовано при хранении масла [].

4. Анализ информации периодических изданий

За последние 10 лет усилилась тенденция применения для наземной техники синтетических, полусинтетических, гидрокрекинговых масел, загущенных вязкостными присадками и содержащих пакет присадок зарубежных фирм. Обычно применяются моторные масла компаний Agip, Mobil, Castrol и ЛУКОЙЛ.

Химический состав отработанных масел, как и базовых масел, изменился, они характеризуются низким содержанием ароматических углеводородов, в них содержатся изопарафиновые структуры, кислотные и кислородосодержащие соединения, коксовые отложения и металлы [14 - 16].

Как известно, отработанные масла в настоящее время представляют существенную экологическую опасность. Эти материалы составляют порядка 60% от всего загрязнения нефтепродуктами, или 20% от общего техногенного загрязнения. В РФ, в отличие от западных стран, от 25 до 75 % всех отработанных масел сбрасывается на почву и, соответственно, в водоемы. На регенерацию поступает всего 14-15%. Аналогичные цифры для Европейского Союза составляют соответственно 20...25 и 25...30% [12].

На сегодняшний день основным направлением утилизации отработанных масел является их использование в виде компонентов котельных топлив или обычное сжигание. Так, в США до 90 % собираемых отработанных минеральных масел сжигается в виде топлива. Удовлетворение энергетических потребностей за счет сжигания отработанных масел незначительно. Кроме того, отработанное масло, как правило, содержит вредные примеси (свинец, серу, хлор, хром, барий, кадмий), которые попадают в атмосферу при сжигании [13].

Исходя из этого, необходимость дальнейшего развития методов очистки отработанных масел, совершенствованию системы мониторинга в России и разработка законодательных актов, регулирующих обращение смазочных материалов являются актуальными.

Известно, что традиционными способами регенерации отработанных масел являются фильтрация, центрифугирование, вакуумная дистилляция для сильнозагрязненных масел и щелочная коагуляция гидроксидами, карбонатами натрия [17].

Необходимо отметить, что ряд новых технологий реализован на основе уже теоретически известных предложений: резонансный электромагнитный крекинг с получением топливных фракций, деструктивная радиационная переработка с получением топливных и масляных фракций. Обе технологии базируются на эффекте деструкции молекул под действием физических факторов.

Известна также технология переработки отработанных масел путем разделения на вибрирующей мембране с термообработкой.

Много работ посвящено использованию новых синтетических фильтрующих материалов. Однако, действующие производства по регенерации, в частности, трансформаторных масел базируются на использовании природных сорбентов - бентонитовых глин, основные месторождения которых сосредоточены на Украине и Армении.

Регион Поволжья богат месторождениями опал-кристобалитовых пород, которые также можно использовать для очистки и регенерации отработанных масел. Регион Поволжья богат месторождениями опал-кристобалитовых пород, которые также можно использовать для очистки и регенерации отработанных масел. Однако эти породы не нашли должного применения в силу нерешенности некоторых вопросов. Так использование диатомитов в виде фильтровальных порошков (кизельгура) не позволяет получать высокие скорости фильтрации. При высоких скоростях фильтрации возникают проблемы с кислотным числом. Использование фракционированного крупнозернистого диатомита невозможно ввиду его малой механической прочности [12].

Существуют допустимые показатели годности масел, это содержание топлива и воды в масле - отсутствие, щелочность - pH≥6, и изменение вязкости не более 25% [16].

Технологии переработки отработанных масел совершенствуются: так, если вначале технология, в основном, состояла из способа кислотно-контактной очистки, то в настоящее время все больше применяется последовательная вакуумная дистилляция, тонкопленочное испарение, гидроочистка. Для удаления металлов из отработанных масел применяют композиции коагулянтов и поверхностно активные вещества, контроль процесса осуществляется проверкой зольности, кислотного числа и содержания металлов (Cu, Na, Pb, и др.) [15].

Существуют маслорегенерирующие установки серии LGUER, позволяющие получать регенерированные масла с выходом 75 - 95%; применяются 3 химических реактива (растворимое секло (10-25%), активированная глина (1-3%) и тетраэтилен (0,5-1,5%)) на установках очистка масла осуществляется партиями, можно регенерировать как моторные, так и смешанные масла [17].

Исходя из экологических требований, в последние годы в разработке технологий очистки масел произошли изменения. Так новые технологии уже не содержат стадий сернокислотной обработки. Предложены технологии, включающие отгонку топливных фракций и воды, тонкопленочное испарение, фракционирование, смешение и фасовку [11].

Эффективность существующих методов регенерации трансформаторного масла.

Для продления срока службы силовых масляных трансформаторов проводятся диагностические обследования. Одним из таких методов являются своевременная регенерация масла трансформатора. Традиционная технология предполагает слив отработанного масла и отправку его на регенерацию. Если масло успешно регенерируются, тогда регенерированного масла заливает обратно в бак силового трансформатора. А если масло не регенерируемое, тогда масло отправляется на утилизацию и в бак силового трансформатора заливается новое масло. Как правило, сразу же после заливки регенерированного или нового масла в силовой трансформатор класс чистоты масла резко ухудшается на 1-2 класса. Например, масло 9 класса чистоты приобретает 11 класс чистоты. Это связано с попаданием в масло загрязнений, переходящих от целлюлозной изоляции. В связи с этим, возникает вопрос не только очистки масла, но и целлюлозной изоляции силового трансформатора. Предлагаемый метод в работе [23] проводит очистку отработанного трансформаторного масла в режиме циркуляционной прокачки. Данный метод осуществляется с созданием мобильной установки и позволит провести регенерацию не только масла, а также очистку целлюлозной изоляции и сократить лишних финансовых затрат на перевозки отработанного и регенерированного (или нового) масла. При разработке данной мобильной установки, возникает вопрос очистки отработанных трансформаторных масел от увлажнения и различных загрязнения в отдельности. В отработанном трансформаторном масле может содержаться вода, образующаяся в процессе старения масла и изоляции, а также попадавшейся из окружающей среды. В отработанном масле также может находиться различные механические примеси, являющийся нерастворенными веществами, содержащиеся в виде осадка или во взвешенном состоянии. Это - волокна, пыль, продукты растворения в масле компонентов, применяемых в конструкции трансформатора (лаков, красок и т. п.). Технология регенерации отработанных трансформаторных масел от воды и механических примесей должна быть эффективной, экономически выгодной и малоотходной.

На основе проведенного анализа [24-26] автором предлагается таблица 5, где приводятся эффективность существующих методов регенерации отработанного масла.

Таблица 5 Эффективность существующих методов регенерации отработанного масла

Из таблицы 5 можно сделать вывод, что наибольшей эффективностью, экономичностью и малоотходностью можно достичь с применением мобильной установки комбинированного типа, который включает в себя очистку и от воды и от механической примеси. Для удаления воды можно применять вакуумную осушку. Для удаления механические примеси с крупными размерами предлагается фильтр грубой очистки, с маленькими размерами керамический фильтр [23,27]. Преимуществом керамического фильтра заключается в том, что его можно использовать несколько раз, т. е. сам фильтр является регенерируемым. Предварительный вид мобильной установки комбинированного типа приведен на рисунке 7.

Рисунок 7. Предварительный вид мобильной установки комбинированного типа: 1 - отработанное трансформаторное масло, имеющее в составе воды и механических примесей крупного и мелкого размера; 2 - трансформаторное масло, имеющее в составе механических примесей крупного и мелкого размера; 3 - трансформаторное масло, имеющее в составе механических примесей мелкого размера; 4 - регенерированное трансформаторное масло Принцип работы мобильной установки таковы. Отработанное трансформаторное масло (1), имеющее в составе воды и механических примесей крупного и мелкого размера, проходит через вакуумную установку. В вакуумной установке происходит сушка отработанного трансформаторного масла, т. е. масла очищается от воды (2). Затем передается в фильтр для грубой очистки, где происходит очистка трансформаторного масла от крупных механических примесей (3). Керамический фильтр позволит очистить трансформаторного масла от мелких механических примесей даже меньше 5 мкм (4) [28].

Выводы: Регенерацию масла необходимо провести на месте эксплуатируемого трансформатора с применением мобильных установок, который позволит очистить также целлюлозной изоляции силового трансформатора. Применение мобильных установок комбинированного типа позволит провести очистку отработанных трансформаторных масел от воды и механических примесей. Регенерация отработанных трансформаторных масел на месте эксплуатируемого трансформатора, повышает надежность эксплуатации электрооборудования, и в свою очередь, работу электростанции и электрических сетей.

Заключение

В настоящей работе проведен анализ научной, научно-технической, периодической и патентной литературы.

Актуальность работы заключается в том, что отработанное трансформаторное масло несет в себе серьезную угрозу для окружающей среды и здоровья людей. Оно опаснее, чем сырая нефть, поскольку в нем содержатся измененные в ходе эксплуатации добавки, механические примеси и другие загрязнители.

Изучены общие сведения, классификация, основные показатели товарных и регенерированных трансформаторных масел и их старение в процессе эксплуатации.

Проведен аналитический обзор способов и методов регенерации отработанных трансформаторных масел.

Список использованных источников

1.      Шашкин П.И. Брай И. В. Регенерация отработанных нефтяных масел. Химия, 1970.

.        Бобович Б. Б. Утилизация автомобилей и автокомпонентов. Москва, 2010.

.        П.И. Шашкин. Регенерация отработанных нефтяных масел. Химия, М, 1960.

.        В.П. Коваленко. Загрязнения и очистка нефтяных масел. Химия, М, 1978.

.        http://www.freepatent.ru/patents/2504576 - устройство для регенерации отработанного трансформаторного масла / Савиных Юрий Александрович (RU), Богачков Иван Михайлович (RU), Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тюменский государственный нефтегазовый университет» (ТюмГНГУ) (RU), подача заявки:
2012-09-04, публикация патента: 20.01.2014.