Трансформаторное масло (стр. 59 )

1 — содержание воды в масле 0,00045% вес;2—то же 0,00150% вес; 3 — то же 0,00450% вес Рис. 14-4. Принципиальная схема установки для вакуумной сушки масла на трансформаторном заводе.1 — емкость для подогрева и сушки масла; 2 — трубы парового обогрева; 3 — теплоизоляция;4- направляющий конус для разбрызгивания масла; 5- трубопроводы для масла с задвижками; 6 — вакуумная линия с задвижками; 7—вентили для соединения котлов с атмосферой; 8 — вход влажного масла; 9 — выход сухого масла.

Рис. 14-3. Зависимость электрической прочности трансформаторного масла, содержащего различные концентрации влаги, от температуры (определение производилось в дисковых электродах по VDE [Л. 14-3]).

Для получения масла, содержащего менее 0,0005% влаги, требуется многоступенчатый процесс, осуществляемый при температуре 40—60° С и давлении 10-2—10-3 мм рт. ст. Однако на практике такая глубокая сушка масла требуется довольно редко. Высокая электрическая прочность масла, мало меняющаяся при изменении температуры, наблюдается уже при содержании влаги в масле менее 0,0015% вес. (рис. 14-3). Применение при сушке трансформаторного масла относительно глубокого вакуума, а следовательно, проведение этого процесса при более низкой температуре позволяют достичь значительной экономии тепла. В связи с этим вакуумная сушка масла получила широкое распространение. В частности, такой способ используют на трансформаторостроительных заводах при подготовке масла для технологических и других целей. Типичная схема заводской установки для сушки трансформаторного масла производительностью около 100 т сухого масла в сутки приведена на рис. 14-4.

В одной из емкостей, нагреваемых снаружи, создается вакуум. Масло при 60—80° С из другой емкости посредством сифона перетекает в первую емкость; при этом оно разбрызгивается. После заполнения первой емкости создается вакуум во второй емкости, и масло перетекает в нее. Процесс повторяется несколько раз до тех пор, пока в конденсаторе вакуумного насоса перестанет накапливаться влага.

Рис. 14-5. Принципиальная схема установки для сушки трансформаторного масла путем распыления его в вакууме.1 — из нагревателя; 2 — форсунки; 3 — бак для сушки и его теплоизоляция; 4 — вход влажного масла; 5 — выход сухого масла; 6 — линия к вакуумному насосу: 7 — смотровое окно.

Известны установки, в которых тонкое распыление масла в процессе вакуумной сушки осуществляется с помощью форсунок, работающих при давлении 8—10 ат (рис. 14-5). Такая схема предложена давно [Л. 14-4] и осуществлена на ряде трансформаторных заводов и в некоторых энергосистемах. Во избежание засорения форсунок масло перед сушкой необходимо очищать от крупных механических примесей. При выборе глубины вакуума и температуры сушки следует иметь в виду, что при снижении давления понижается также температура кипения трансформаторного масла. В частности, при давлении 1 —10 мм рт. ст. масло кипит в пределах температур от 120 до 260° С (рис. 14-6).

Помимо описанных методов сушки трансформаторных масел, широко применяемых на практике, известны и некоторые другие, которые еще не получили большого распространения в электротехнической промышленности и энергосистемах. В [Л. 14-6] указывается на возможность отделять воду от масла, используя принцип коалесценции.

Коалесценция — процесс, при котором мелкие капли воды собираются в крупные. Последние легко выделяются из масла. При пропускании влажного масла через устройство, состоящее из различных видов фильтрующих материалов с определенными размерами отверстий (порошки, стекловолокно и т. п.), происходит коалесценция и удаление влаги. Подобного рода фильтры применяются для обезвоживания топлив в авиации; их используют для удаления влаги из масла в работающих трансформаторах [Л. 14-7].

Электрообезвоживание нефти широко применяется в промышленности. Например, в [Л. 14-8] описана конструкция сепаратора, в котором поток увлажненного нефтепродукта делится на мелкие струи; последние проходят через участки, где они подвергаются действию электрического поля. В результате воздействия поля мелкодисперсные частицы воды сливаются в более крупные, выпадают на дно сепаратора и затем удаляются. Остаточное количество влаги в случае маловязких продуктов не превышает нескольких тысячных долей процента.

Рис 14-6 Номограмма VOP для определения температур кипения трансформаторного масла (эта фракция выкипает в пределах температур 300—400° С при 760 мм рт. ст.) три давлениях ниже атмосферного [Л.14-5].

В последние годы в практику осушки различных жидкостей и газов входят так называемые молекулярные сита.

Синтетические цеолиты получают на специальных установках из соответствующих по составу смесей водных растворов окислов Na2O А12О3 и SiO2 путем их продолжительного нагревания при100° С до образования кристаллов. После соответствующей обработки и активации (сушки) такие кристаллы готовы к применению. Высокая активность синтетических цеолитов как осушителей объясняется их большим сродством с молекулами полярных соединений [Л. 14-9].

Для осушки трансформаторного масла наиболее пригодны цеолиты типа NaA с размером отверстий 4А; их примерный состав: 0,96 Na2O 1,00 А12О3 1,02 SiO2.

После обработки такими цеолитами остаточное содержание влаги в трансформаторном масле может составлять 0,001—0,003%, а в некоторых случаях даже 0,0003—0,0005% [Л. 14-10]. Обычно подлежащее сушке трансформаторное масло пропускают с соответствующей скоростью порядка 15 см/мин через высокую колонку, заполненную высушенным цеолитом. При этом масло теряет, а цеолит поглощает влагу и его осушающая способность падает. Десорбция воды из цеолита осуществляется продувкой сухим азотом или воздухом (с точками росы — 30 и —60°С), сначала при комнатной температуре, затем при +100° С и далее при +200° С. Окончательное удаление оставшейся влаги производят при температуре +350°С [Л. 14-11].

В [Л. 14-12] приведены схемы непрерывного процесса сушки трансформаторного масла с помощью молекулярных сит.

В нашей стране известен положительный опыт эксплуатации установок по осушке трансформаторных масел цеолитами производительностью 700—800 л сухого масла в час [Л. 14-131.

14-2. ОЧИСТКА МАСЛА ОТ МЕХАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ

Отделение твердой фазы жидкости с помощью декантации (отстоя) представляет собой наиболее простой способ удаления из масла механических загрязнений. Однако низкая производительность отстойников и невозможность удаления очень мелких частиц делают этот способ неприемлемым для производственных целей, когда в короткий срок требуется довести до высокой степени чистоты большие объемы трансформаторного масла.

Удаление из масла механических примесей с достаточной для большинства практических целей скоростью производится путем центрифугирования. Этот способ очистки трансформаторного масла получил широкое распространение в энергосистемах при обслуживании работающих трансформаторов.

В настоящее время известны конструкции центрифуг с автоматической выгрузкой твердого осадка [Л. 14-2]. Однако не все виды загрязнений можно удалить центрифугированием. Например, частицы взвешенного углерода, образующиеся при горении дуги в масле, легкие волокна и т. п. остаются в масле после такой обработки.

Рис. 14-7. Принципиальная схема рамочного фильтр -пресса.1 — фильтровальная бумага (три слоя); 2 — рамка; 3 — нажимная доска; 4 — входной канал для грязного масла; 5 — выходной канал для чистого масла.

Более высокая степень очистки трансформаторного масла достигается при использовании фильтр-прессов. Наиболее распространенным является рамочный фильтр-пресс (рис. 14-7)), в котором в качестве фильтровального материала используют обычную фильтровальную бумагу или картон. В этом случае при фильтрации трансформаторного масла фильтр-пресс задерживает частички примесей размером более 10—15 мк.

Как видно из табл. 14-1, степень очистки масла связана со свойствами фильтрующего материала.

Большим недостатком фильтр-прессов, особенно при использовании в заводских условиях, является необходимость периодической (через несколько часов) остановки их для замены фильтровального материала. Эта операция производится только ручным способом.

Более совершенная фильтрация трансформаторного масла осуществляется с помощью щелевого фильтра, представляющего собой набор бумажных дисков (обычно из бумаги типа пергамент), сжатых пружиной, так что образуется цилиндрическая поверхность (рис. 14-8).

Сравнительная эффективность некоторых материалов при фильтрации в 1 слой [Л. 14-14]

Таблица 14-1

Наименование материала	Тонкость филь - трации, размеры частиц, мк
Фильтровальная диагональ (ГОСТ 504-41)	30—40
Сетка 80/720 (ТУ 1-61)	12 —16
Фильтровальная бумага ФОБ (ГОСТ 7247-54)	15—20
Бумага АФБ-1к (ТУ 374-59)	8—12
Бумага фильтровальная „В"	4—5

Рис. 14-8. Принципиальная схема работы щелевого суперфильтра [Л. 14-15]. а — в режиме фильтрации; б — в режиме очистки; 1 — корпус фильтра; 2 — бумажные диски, между которыми осуществляется фильтрация масла; 3 — центральный стержень квадратного сечения; 4 — нажимные пружины; 5 — вход грязного масла; 6 — выход чистого масла; 7 — выход осадка с фильтра.

Масло под давлением, проходя через зазоры между дисками, очищается от механических частиц, и фильтрат собирается в центральной полой части фильтрующего элемента. Освобождение фильтра от загрязнений производится обратно направленным потоком масла. Фильтры подобной конструкции называют суперфильтрами; они задерживают частицы размером более 5 мк. При использовании таких фильтров имеется возможность автоматизировать процесс. Несмотря на кажущуюся простоту конструкции таких фильтров, изготовление их связано с преодолением значительных технологических трудностей, так как только при очень высоком качестве исполнения фильтрующие элементы могут эффективно работать. Фильтрующие элементы щелевого типа применяются как в передвижных, так и в стационарных установках для очистки трансформаторного масла [Л. 14-15, 14-16, 14-33].