Трансформаторное масло (стр. 62 )

К сожалению, до сих пор мало изучено, какие именно продукты окисления масла (кислоты, перекиси и т. д.) поглощаются теми или иными адсорбентами. Можно сослаться лишь на работу [Л. 14-26], в которой приводятся данные о том, что алюмогель не поглощает перекись бензоила, хотя некоторые другие перекиси адсорбируются на нем. В [Л. 14-1] указывается, что окись алюминия лучше поглощает из масла соединения кислого характера и хуже высокомолекулярные смолистые соединения, а силикагель — наоборот. Замечено, что коллоидные частицы мыл в маслах, присутствие которых обусловливает высокие диэлектрические потери, лучше всего адсорбируются естественными отбеливающими землями, например зикеевского месторождения [Л. 14-27, 14-28]. Следует отметить, что подбор адсорбентов осуществляется в большинстве случаев эмпирическим путем, тогда как изучение закономерностей поглощения различных продуктов окисления адсорбентами позволило бы обоснованно выбирать тип адсорбента или сочетание различных адсорбентов.

Для регенерации трансформаторных масел могут использоваться как естественные, так и искусственные адсорбенты. Первые обычно отличаются меньшей эффективностью, но более дешевы, чем вторые.

Наиболее распространенными искусственными адсорбентами являются силикагель и окись алюминия. Отечественной промышленностью выпускается несколько сортов силикагеля; из них пригодны для регенерации масел только крупнопористые сорта: КСК—крупный силикагель крупнопористый, ШСК — шихта, силикагель крупнопористый, МСК—мелкий силикагель крупнопористый, АСК — активированный силикагель крупнопористый. Окись алюминия выпускается под марками «активная окись алюминия» сорта А-1 и А-2 (стержни или зерна с высокой механической прочностью) и окиси алюминия «носитель» (стержни с малой механической прочностью).

Известно много разновидностей естественных адсорбентов. Наиболее распространенным из них в отечественной практике является «зикеевская опока». По своему химическому составу опока представляет собой сочетание различных окислов, в основном окиси кремния (до 80%) с небольшим количеством окиси алюминия, железа, кальция, магния и пр. Для регенерации трансформаторных масел могут применяться и другие местные отбеливающие земли. Пригодность их для этих целей определяется опытным путем на основании сравнительных испытаний эффективности данной земли и, например, силикагеля, который может служить эталоном (табл. 14-3).

В случае тонкоразмолотых адсорбентов регенерацию масла осуществляют методом непосредственного контактирования с последующей фильтрацией смеси масла с отбеливающей землей через фильтр-пресс. При наличии зернистого адсорбента регенерацию масла можно производить способом перколяции, т. е. фильтрацией его через слой зерен адсорбента.

Регенерация трансформаторного масла с кислотным числом 0,16 мг КОН/г с использованием естественных адсорбентов [Л. 14-25]

Таблица 14-3

Наименование адсорбента	Расход на обработку,% вес.	Показатели восстановлениямасла после
Кислотное число, мг КОН/г	Цвет, единицы оптической плотности
Зикеевская опока	7	0,05	0,60
Крымский кил	7	0,06	0,67
Уфимский адсорбент	7	0,05	0,60
Инзерская темная земля	7	0,07	0,62
Вулканический пепел камчатский	5	0,08	—
Зикеевская земля Чистопольского района	7	0,06	0,57
Вольская мука	7	0,05	0,45
Владимирский туф	5	0,10	—
Силикагель „КСК"	3	0,01	0,39

Для этих целей служат специальные аппараты — адсорберы. Адсорбер представляет собой цилиндр со съемным дном и крышкой (рис. 14-16). Для лучшего распределения масла по всему сечению адсорбера в его нижней части смонтирована цилиндрическая коробка с отверстиями по периферии. Зерна адсорбента удерживаются на перфорированном дне адсорбера. В верхней части адсорбера укреплено фильтрующее устройство, предназначенное для очистки масла от частиц адсорбента, а также имеется трубка для выпуска воздуха. При сливе масла из адсорбера, а также при выгрузке из него адсорбента он может легко опрокидываться. Это обеспечивается наличием двух шкворней, приваренных перпендикулярно обечайке адсорбера, которые вращаются в подшипниках опорной рамы станины.

Рис. 14-16. Адсорбер для восстановления масла. 1 — корпус адсорбера; 2 — коробка с отверстиями по ее периферии; 3 — перфорированное дно адсорбера с сеткой; 4 — фильтрующее устройство в верхней части адсорбера; 5 — вход масла; 6 — выход масла; 7 — трубка для выпуска воздуха; 8 — станина; 9 — цапфы для поворота адсорбера.

Адсорберы могут применяться при регенерации масла, слитого из оборудования, а также масла в трансформаторах, в том числе и тех, которые находятся в рабочем состоянии (под напряжением). В последнем случае масло через нижний сливной кран трансформатора поступает в адсорбер. Из адсорбера оно насосом прокачивается через фильтр-пресс для заключительной фильтрации, а затем направляется в расширитель трансформатора. Для обеспечения эффективного поглощения продуктов окисления в адсорбере скорость пропуска через него масла устанавливается в пределах 250—350 кг/ч, что контролируется расходомером. Контроль за ходом процесса регенерации осуществляется на основании сравнения величин кислотных чисел масла до и после адсорбера. В нашей стране конструкция адсорберов разработана трестом ОРГРЭС (табл. 14-4). Следует отметить, что зернистый адсорбент из перколяционных аппаратов можно использовать многократно, осуществляя всякий раз восстановление потерявшего свою активность адсорбента. Последнее весьма важно, поскольку искусственные адсорбенты дороги и применение их экономически оправдано лишь при многократном использовании. Восстановление отработанных адсорбентов вначале производится путем продувки их воздухом, нагретым до 200° С. Скорость подачи воздуха регулируется таким образом, чтобы избежать воспламенения масла, стекающего с адсорбента.

Рис. 14-17. Схема аппарата для восстановления отработанного адсорбента [Л. 14-1]. / — воздуходувка; 2 — электроподогреватель; 3 — люк для загрузки адсорбента; 4 — бак-реактиватор; 5 — трубопровод отходящих газов.

Восстановление адсорбента происходит при температуре 500—600° С. Такой разогрев адсорбента обеспечивается за счет тепла, выделяемого при сгорании смолистых соединений и масла, поглощенных адсорбентом. В установке для восстановления отработанных адсорбентов

(рис. 14-17) процесс обжига продолжается до 10—12 ч в зависимости от загрузки печи [Л. 14-1].

Данные, полученные на лабораторной установке (табл. 14-5), показывают, как улучшаются показатели масла после однократного пропуска его через адсорбер.

В случае регенерации масла неглубокой степени окисления (кислотное число 0,16 мг КОН/г) оптимальный расход искусственных адсорбентов составляет 5% вес. При использовании этих же адсорбентов, предварительно активированных аммиаком, одинаковый уровень снижения кислотного числа масла, может быть, достигнут при меньшем расходе адсорбента: 3% вес. Однако такого количества адсорбента оказывается мало, чтобы обеспечить достаточно полное удаление из масла продуктов глубокого окисления. На присутствие последних указывают как более темный цвет масла, так и более низкая окислительная стабильность его, чем в случае очистки масла 5% адсорбента.

Адсорберы конструкции треста ОРГРЭС [Л. 14-1]

Таблица 14-4

Типы адсорберов	Высота, мм	Диаметр, мм	Емкость, л
1	1040	400	120
2	1 540	400	200
3	1 040	600	280
4	1 540	600	400
5	1 540	700	600

Для восстановления масла с кислотным числом 0,6 мг КОН/г оптимальный расход искусственных адсорбентов составляет 10% вес, а с помощью зикеевской земли, даже при расходе 20% вес. не удается достичь необходимого снижения кислотного числа. Применение активированных аммиаком искусственных адсорбентов, и в данном случае обеспечивает соответствующее снижение кислотного числа масла при меньших расходах адсорбента. Однако для достаточно полного извлечения из масла продуктов глубокого окисления расход адсорбента должен быть увеличен. Сопоставление этих фактов позволяет заключить, что роль аммиака, очевидно, сводится к нейтрализации части кислот масла с образованием солей аммония, в связи, с чем при меньшем расходе адсорбента не во всех случаях обеспечивается полное извлечение из масла продуктов глубокого окисления. По-видимому, следует в таких случаях дополнительно обработать масло 1—2% вес. не активированного адсорбента.

Таким образом, при оценке эффективности применения аммиака для активации адсорбентов следует не только основываться на степени уменьшения кислотного числа регенерированного масла, но учитывать также изменение его цвета, стабильности, тангенса угла диэлектрических потерь.

Известен опыт применения активированных адсорбентов в эксплуатационных условиях [Л. 14-29]. В [Л. 14-30] описана установка для регенерации масел активированными аммиаком адсорбентами (силикагель КСК, алюмосиликат, крупка отбеливающей зикеевской земли). В установке имеются четыре адсорбера, из которых в двух осуществляется рабочий цикл, а в остальных производится активация аммиаком (в течение 15—20 мин при давлении 0,2—0,4 ат). Расход адсорбентов, активированных аммиаком, при восстановлении на установке масел с кислотным числом 0,1 мг КОН/г составляет 1 — 1,5%. Следует заметить, что при регенерации масел с помощью активированных аммиаком адсорбентов наряду со снижением расхода последних происходит усложнение технологического процесса в связи с применением дополнительной аппаратуры (баллоны с аммиаком и пр.).