ООО"Завод УКРБУДМАШ" 36034, Украина, г.Полтава ул. Садовского 8

тел/факс: +38 0532 66-86-45; моб. +38 050 5210300; +38 050 1363266

Мы рады приветствовать Вас на одном из сайтов ООО "Завод УКРБУДМАШ"

Сушка масла - Регенерация трансформаторных масел

СУШКА РАСПЫЛЕНИЕМ В ВАКУУМЕ

Наиболее совершенный и экономичный способ сушки масла распылением его в вакууме при невысокой температуре заключается в том, что раствор масла с водой распыляется форсункой в бак, в котором создается разрежение.- При этом из масла удаляются свободная и растворенная влага, а также растворенный воздух. При тонком диспергировании масла оно быстро отдает свою влагу. Сухое масло в виде капель выпадает на дно вакуумного бака.

Эффективность и скорость сушки повышаются при нагреве масла, так как увеличивается испарение влаги. Потери масла от испарения при этом незначительны. Скорость испарения воды из масла зависит также от разности между давлением насыщенного водяного пара при данной температуре и остаточным давлением в вакуумном баке.

Устаповки для вакуумной сушки масла имеются нескольких типов. В Мосэнерго были разработаны установки для вакуумной сушки масла в стационарном и передвижном вариантах.

Рис. 7. Принципиальная схема передвижной установки для вакуумной сушки масла:
1 — фильтр; 2, 7 — ротационно-зубчатые насосы; 3 — манометр; 4 — электрообогрев; 5 — форсунки; 6 — вакуумный бак; 8 — холодильник; 9 — вакуумметр; 10 — сборник воды;
11— вакуум-насос.

Рнс. 8. Механическая форсунка для распыления масла при сушке масла в вакууме: 1 — корпус; г — вкладыш.

На рис. 7 приведена принципиальная схема передвижной установки производительностью 0,5 лг3/ч. Установка состоит из бака для сушки масла в вакууме, вакуум-насоса, двух ротационно-зубчатых насосов, холодильника, сборника воды и фильтра. На баке длиной 1,5 м и диаметром 0,7 м имеется обмотка для индукционного обогрева. Обводненное трансформаторное масло, нагретое до 60° С, насосом подается по двум маслопроводам через форсунки в бак, работающий при остаточном давлении 160—260 мм рт. ст. Высушенное масло скапливается на дне бака, а затем откачивается насосом в емкость.

Сушку масла можно проводить по замкнутому циклу, подключив установку непосредственно к силовому трансформатору.
Установки для вакуумной сушки масла более производительны и надежны в работе, чем центрифуги. Кроме того, расход электроэнергии для этих установок в 3—4 раза меньше.

На рис. 8 изображена механическая форсунка для распыления масла в вакуумном баке. Вкладыш форсунки выполнен в виде двухходового винта. При работе он создает вращательное движение жидкости, и при определенной скорости ее истечения за выходным отверстием образуется пленка раствора, которая под действием волнообразных колебаний распадается на отдельные капли.

На рис. 9 приведена принципиальная схема передвижной вакуумной установки, разработанной ОРГРЭС для сушки трансформаторных масел. Установка может размещаться на трехтонной автомашине или двухосном автомобильном прицепе и состоит из бака-дегазатора емкостью 200 л, двух вакуумных и одного шестеренчатого насосов, бака для хранения масла, фильтров, электроподогревателя и ловушки для масла.

Рис. 9. Схема передвижной установки ОРГРЭС:

I — бак для вакуумной обработки масла; 2 — ловушка для масла; з — вакуум-насосы; 4 — масляный насос; s — бак для хранения высушенного масла; 6 — фильтр для сушки инертного газа; 7 — воздухоочистительный фильтр, 8 — электроподогреватель; 9 — масляный фильтр; 10 — баллон с инертным газом.

Зачастую сушку масла проводят в обычных баках (емкостью до 3 лг3) с индукционным подогревом при 50—60° С и остаточном давлении до 300 мм рт. ст. установка такого типа (рис. 10) может быть изготовлена в небольших электрохозяйствах.

Рис. 10. Установка для сушки трансформаторного масла:

1 — стальная бочка; 2 — пять бухт провода АПР-500 (2,5 м2) по 40 витков; з — киперная лента; 4 — крестовина для подвески, бухт (доски 20 X 80 лш); 5 — пробка с колонкой для мановакуумметра и шланга вакуум-насоса.

В качестве бака для масла рекомендуется [12] стандартная стальная бочка емкостью 200 л. Обычную винтовую пробку заменяют такой же, но с колонкой для присоединения вакуум-насоса и мановакуумметра. Для нагрева бочки индукционными токами на поверхность ее наложена обмотка из 200 витков провода А ПР-500 сечением 2,5 мм2. На установке для сушки масла следует предусмотреть ограждение; вход блокируется на катушку магнитного пускателя, включающего обмотку.

Рнс. 11. Схема сушки трансформатора:

1 — трубчатый холодильник; 2— бачок для конденсата; з — вакуумный бак; 4 — вакуум-насос.

Изготовление вакуумных аппаратов для сушки масла собственными силами отдельных предприятий приводит к кустарничеству и применению недоработанных конструкций установок. Необходимо наладить серийное производство таких установок в кратчайший срок. Положительное решение этого вопроса в масштабе народного хозяйства нашей страны даст огромный экономический эффект. При серийном выпуске вакуумных установок для сушки масла в комплекте с фильтрпрессами их можно использовать вместо центрифуг с минимальными затратами средств и рабочей силы при значительно большей производительности и эффективности. Целесообразно создать конструкции вакуумных установок (стационарных и передвижных) производительностью от 1 до 10 м3/ч и более.

Московский машиностроительный завод «Реготмас» приступил к серийному производству вакуумно-адсорбционных установок РТМ-200, которые могут быть использованы не только для адсорбционной регенерации отработанных масел, но и для вакуумной сушки и фильтрования свежих и загрязненных трансформаторных масел.

В В/К «Реготмас» спроектирована передвижная установка УТМ, предназначенная для фильтрования, обезвоживания и перекачки трансформаторного масла при централизованном ремонте трансформаторов, масляных выключателей и другого маслонаполненного оборудования. Смонтированная на двухосном прицепе с закрытым кузовом установка приспособлена к работе в летних и зимних условиях. В комплект установки УТМ входит следующее оборудование: маслоочистительная установка ПСМ1-3000, вакуум-насос ВН-1МГ, шестеренчатый насос РЗ-ЗО, трубчатый холодильник, вакуумный бак и бачок для конденсата. В кузове прицепа установлены электрораспределительный щит и слесарный верстак с тисками и электрозаточным станком.

Сушка трансформатора при централизованном ремонте подстанционного оборудования проводится по схеме, изображенной на рис. 11. Вакуум-насос 5 через холодильник 1 и вакуумный бак 4 отсасывает влажный воздух из трансформатора. Проходя через трубчатый холодильник, воздух охлаждается; при этом влага конденсируется. Вода по наклонной трубе стекает в бачок 3 для конденсата, а воздух, свободный от влаги, через вакуумный бак 4 вакуум- насосом 5 выбрасывается в атмосферу.

Рис. 12. Технологическая схема очистки трансформаторного масла на установке ПСМ1-3000:

1 — фильтр грубой очистки; г — шестеренчатые насосы; 3 — электроподогреватель; 4 — вакуумный бак; 5 — вакуум-насос; 6 — маслосепаратор СМ 1-3000; 7 ~ фильтрпресс; 8 — поддон; 9 — сборник масла.

Обезвоживание и фильтрование масла проводят на песте эксплуатации маслонаполненного оборудования без слива масла из него при помощи установки ПСМ1-3000 производительностью 3000 л/ч, смонтированной в кузове установки УТМ. В комплект установки ПСМ1-3000 входит следующее оборудование: масло- сепаратор СМ 1-3000, вакуум-насос, два шестеренчатых насоса, электроподогреватель с баком, фильтрпресс и щит управления (рис. 12). Маслоочистительная установка ПСМ1-3000 при помощи резиновых шлангов с наконечниками присоединяется к трансформатору (или резервной емкости с маслом).

Очистка масла проводится по замкнутой схеме: бак трансформатора (спускной кран) — маслосепаратор — фильтрпресс — расширитель — трансформатор. Очищаемое масло из трансформатора через фильтр грубой очистки шестеренчатым насосом подается в электроподогреватель. Нагретое до 60—65° С масло из электроподогревателя поступает в барабан маслосепаратора, где от масла отделяются вода и механические примеси, а затем в вакуумный бак, работающий при остаточном давлении 60—140 мм рт. ст. Водяные пары из вакуумного бака отсасываются вакуум-насосом, а обезвоженное масло шестеренчатым насосом подается на фильтрпресс. Фильтрованное масло поступает в расширитель и далее в трансформатор.

Подсчитано, что годовая экономия от внедрения в народное хозяйство, например, 50 установок УТМ составит 84 600 руб.

СУШКА НЕГАШЕНОЙ ИЗВЕСТЬЮ

Заслуживает внимания метод сушки трансформаторного масла негашеной известью (СаО). Для сушки берется свежая, высококачественная негашеная известь, которая легко гасится водой, превращаясь в пушонку.

Влажное масло с электрической прочностью 14—20 кв/см пропускают через адсорбер (600 X 1200 мм) с негашеной известью со скоростью 300 л}ч при температуре 18—20° С. С повышением скорости пропускания масла до 500 л[ч электрическая прочность его повышается до 50 nejcM, но стабильность несколько снижается. Для получения более стабильного масла и предотвращения уноса известковой пыли и продуктов взаимодействия очищенного масла с известью целесообразно применять в адсорбере (на выходе очищаемого масла) предохранительный слой из отбеливающей глины. Толщина слоя до 200 мм, размер крупки 2,5—7 мм.

В Ереванэнерго сушка трансформаторных масел с применением негашеной извести проводилась в производственных условиях на трех силовых трансформаторах емкостью 20, 25 и 30 т масла. Расход негашеной извести при этом составил 0,2%. Во всех случаях электрическая прочность масла после сушки повышалась с 14—24 до 50—60 nejcM. Другие свойства масла практически оставались без изменения.

Рис. 13. Изменение кислотных чисел масел при эксплуатации в трансформаторах после сушки:

1,2,3 — с помощью центрифуги или фильтрпресса; 4, 5, 6 — с применением негашеной извести.

Масла после сушки негашеной известью были залиты в трансформаторы и на протяжении нескольких лет за ними проводился лабораторный контроль. На рис. 13 показано изменение кислотных чисел масел за длительный период их эксплуатации в трансформаторах. Из приведенных данных видно, что стабильность масел, обработанных СаО, значительно выше, чем масел, высушенных обычными методами. Следует отметить, что сушке негашеной известью подвергались масла из малосернистых нефтей и без антиокислительных присадок.

При применении описанного метода сушки необходимо в лабораторных условиях проверить его конкретно для данных масла и СаО, т. е. их совместимость, а также возможность получения стабильного масла. Контроль осуществляется путем определения в пробах зольности и тангенса угла диэлектрических потерь; для осушенных масел определяют общую стабильность против окисления. В золе масел после обработки негашёной известью должны отсутствовать соли кальция. Сушка масла негашеной известью осуществляется под тщательным наблюдением обслуживающего персонала.

СУШКА С ПОМОЩЬЮ МОЛЕКУЛЯРНЫХ СИТ

Синтетические цеолиты (молекулярные сита) в последние годы все более широко применяются в различных отраслях народного хозяйства. Наиболее крупным потребителем цеолитов являются нефтехимические производства и нефтепереработка. Молекулярные сита сравнительно широко используются и для сушки трансформаторных масел и других специальных жидкостей. Заманчиво их применение и для очистки кислых нефтяных масел [13—17].

Молекулярные сита — новый тип адсорбентов. Они характеризуются однородной структурой внутренних пор, размеры которых соизмеримы с размерами молекул; это позволяет применять их для разделения и очистки газовых и жидких систем, используя различия в размере и форме составляющих молекул.

а б

Рис. 14. Синтетический цеолит: а — модель кристалла (1 — полость; 2 — окно); б — гранулы цеолита.

Цеолиты обладают рыхлой кристаллической структурой, образованной имеющими общие атомы кислорода тетраэдрами Si04 и А104 (рис. 14); в пустотах располагаются катионы Me и молекулы воды. Цеолиты способны обменивать содержащуюся в них воду па другие жидкости (спирт, аммиак и т. п.), а катионы Me — на различные другие катионы. В отличие от конструкционной (т. е. входящей в основной состав вещества) воды так называемая цеолитная вода ведет себя как сорбированная. При нагревании цеолитов она удаляется постепенно, причем даже в случае полного обезвоживания основная структура их не разрушается.

В литературе описаны десятки синтетических цеолитов различных типов и форм, однако наиболее распространены так называемые цеолиты общего назначения: КА, NaA, СаА, СаХ (первая буква указывает на преобладающий в цеолите металл). В большинстве случаев они используются в виде таблеток, цилиндриков или шариков размером 2,0—5,0 мм. Поры их представляют собой сферические полости диаметром 11,4 к для цеолитов типа А и около 11,9 А для цеолитов типа X.

Эти полости соединены узкими отверстиями, называемыми окнами. Эффективные диаметры окоп существенно различаются для цеолитов разных типов (от 4 до 9 А).

Очень важным фактором для адсорбции цеолитами является их большое сродство с полярными молекулами, что объясняется, по-видимому, электростатическим характером адсорбционной связи поверхности цеолитового каркаса и адсорбируемых молекул. Следует отметить, что цеолиты всех типов имеют очень жесткий и прочный каркас, не подвергающийся деформациям при нагреве и охлаждении. Это обеспечивает устойчивую избирательность адсорбции и многократность использования цеолитов.

Для сушки трансформаторных масел применяют цеолиты типа NaA и СаА, изготовляемые по МРТУ-6-61-906—66. Техническая характеристика их приведена ниже:

NaA

СаА

NaX

СаХ

Насыпная плотность, г/смз, не менее

0,68

0,62

0,60

Размер гранул, устанавливаемый по соглашению с потребителем. лш.

2-4

До 4

Предел прочности

0,50

при раздавливании, кГ/мм%, не менее.

0,55

0,45

0,40

при истирании, %, не менее

таблеток диаметром 4 мм

Динамическая активность по парам воды полностью обезвоженного поглотителя, мг/s

140

120

160

150

Потери при прокаливании. %

3,8

2,7

2.1

Цеолиты типа А и X являются активными влагопоглотителями и характеризуются высокой избирательностью. Установлено [18], что натриевая форма цеолита адсорбирует 0,32 см3)г воды, 0,26 см*]г метилового спирта; адсорбция же более крупных молекул (к-гексана, изооктана и бензола) происходит в незначительной степени. Кальциевая форма цеолита адсорбирует 0,32 cMzjs воды, 0,28 смъ)г метилового спирта, 0,22 см3/г н-гексана; изооктан и бензол ею почти не адсорбируются.

Технология получения синтетических цеолитов, разработанная сравнительно недавно, описана в специальной литературе [19, 20]. Перед использованием на адсорбционных установках цеолиты необходимо просушить (термическая активация, см. ниже). После сушки цеолиты засыпают в герметичную тару или специальные адсорберы с последующим заполнением их сухим маслом во избежание снижения адсорбционной способности цеолита.

За последние годы в специальной литературе приводится много работ по сушке молекулярными ситами типа NaA различных нефтяных фракций и индивидуальных углеводородов: трансформаторных масел, олефинов, спиртов и др.

По сравнению со всеми существующими способами сушки трансформаторных масел, основанными, как правило, на нагревании их до температуры, при которой испаряется вода, сушка с применением молекулярных сит имеет значительные преимущества. Сушка масла путем короткого замыкания тока приводит к местным перегревам и частичному разложению. Сушка в вакууме эффективна, но для нее требуется сложная аппаратура, большой расход электроэнергии и сравнительно много времени. Нагрев до высоких температур приводит к интенсивному окислению и понижению изоляционных свойств масла. Только с промышленным освоением производства синтетических цеолитов появилась реальная возможность глубокой сушки трансформаторных масел адсорбционным методом.

Молекулярные сита применяют в обычных адсорбционных системах со стационарным слоем адсорбента; регенерация осуществляется путем нагрева (термическая регенерация). Как правило, система состоит не менее чем из двух адсорберов, один из которых включен в процесс сушки или очистки жидкого потока, а второй — в процесс регенерации адсорбента. По размерам и сложности адсорбционные системы сильно различаются, по система для сушки трансформаторных масел обычно состоит из двух установок: собственно аппаратуры для очистки масла и установки для регенерации и термической активации цеолита. Адсорберы на установках очистки (сушки) и регенерации взаимозаменяемы.

Адсорбционная сушка трансформаторного масла протекает в несколько стадий.

1. Термическая активация цеолита путем прокаливания при 350—400° С в течение 4—5 ч. При температуре около 200° С активированный адсорбент заливают сухим маслом.

2. Собственно сушка. Эта стадия протекает достаточно эффективно при 16—20° С. Чтобы каждая единица объема масла как можно дольше соприкасалась с осушителем, отношение высоты адсорбера (высоты слоя молекулярных сит) к диаметру должно быть возможно большим (обычно 3 : 1 или 4:1).

3. Регенерация отработанного цеолита. На установке при применении цеолитов, как правило, адсорбер является и десорбером. Температурный режим и прочие условия соответствуют первой стадии. Сорбционные свойства молекулярных сит восстанавливаются полностью, практически без потерь адсорбента.

На рис. 15 приведена схема передвижной установки конструкции Мосэнерго для адсорбционной сушки трансформаторного масла. Обводненное масло из сырьевого бака (трансформатора) насосом с определенной скоростью подается снизу в адсорбер, включенный в схему сушки, через фильтр тонкой очистки с целью предохранения поверхности цеолита от засорения. Проходя сквозь слой активированного адсорбента, масло осушается. При засыпке в адсорбер цеолит частично разрушается. Во избежание попадания механических примесей в масло, осушенное масло снова пропускают через фильтр топкой очистки. После этого оно направляется в трансформатор или маслосборник сухого масла, снабженный цеолитным патроном, предохраняющим масло от обводнения.

Процесс сушки трансформаторного масла цеолитами изучали в Московском химико-технологическом институте им. Д. И. Менделеева. Сушку масла проводили в динамических условиях при 25° С на лабораторном стенде с адсорбционными колонками, заполненными цеолитом NaA. В результате сушки электрическая прочность масла возросла с 20 до 120 кв/см.

Рис. 15. Передвижная установка конструкции Мосэнерго для сушки масла: 1 — тележка; 2 — адсорберы; з — трубопроводы; 4 — вентили.

В тресте «Главэлектроцентромонтаж» трансформаторные масла сушат на передвижной адсорбционной установке с цеолитами NaA. Установка смонтирована на двухосном автомобильном прицепе и состоит из четырех параллельно работающих адсорберов, масляного насоса РЗ-4,5, электронагревательной печи, фильтров предварительной и тонкой очистки (фильтрпресса, установленного после адсорберной батареи). Электронагревательная печь включается в работу при температуре масла, подвергаемого сушке, ниже +25° С. Кроме указанного оборудования в фургоне размещены электрический щиток, аппарат для определения электрической прочности, столик для записей, ящик для шлангов и другие вспомогательные и запасные материалы. Масляные баки вновь вводимых трансформаторов заправляют через цеолитовую установку (200 кг цеолита), которая позволяет осушать от 300 до 600 т трансформаторного масла. После сушки электрическая прочность масла достигает 58—60 кв)см при исходной 10—20 кв/см, а содержание воды снижается с 0,01 до 0,001 — 0,0014%. Контроль за работой установки осуществляется по электрической прочности масла.

Молекулярные сита в адсорберах подвергают термической активации (для свежих цеолитов) или регенерации (для отработанных) на специальной стационарной установке. Для этого адсорберы с отработанными цеолитами (т. е. насыщенными водой) снимают с установки и отправляют на централизованную регенерацию в специальной установке обжига, схема -которой приведена па рис. 16. Температура воздуха при обжиге 300—400° С, продолжительность обжига 12—14 ч.

Рис. 16. Принципиальная схема установки для восстановления отработанных цеолитов:
1 — индукционная печь; 2 — кран-укосина; 8 — стойка для адсорберов с цеолитом; 4 — адсорбер; 5 — водяной охладитель; а — вакуум- насос; 7 — вентиль для регулировки потока воздуха; 8 — отстойник конденсата.

Гранулированные (зерненые) синтетические цеолиты обладают достаточно высокой термической устойчивостью и выдерживают многократную регенерацию при температурах 300—400° С без существенного изменения адсорбционных и механических свойств. При термической обработке, например в течение 6 ч, предел термической стойкости цеолитов составляет: 675° С для NaA, 725° С для СаА и 750° С для СаХ и NaX. Благодаря такой термической стойкости цеолиты способны выдерживать регенерацию. Активацию молекулярных сит перед применением в адсорбционных системах проводят путем пропускания через них нагретого до 350—400° С воздуха в течение 4—5 ч. При 150—200° С активированный адсорбент заливают сухим трансформаторным маслом во избежание увлажнения.

Тепло для термической активации и регенерации цеолитов можно получать в выносных нагревателях, в которых осуществляется нагрев продувочного газа, используемого для обогрева насыщенного адсорбента. В этом случае холодный воздух, подаваемый от воздуходувки или вентилятора, поступает в электронагреватель, где подогревается до 350—400° С. Температура регулируется с помощью контактного термометра с промежуточным реле и магнитным пускателем или термопарой с милливольтметром. Горячим воздухом, направляемым в адсорбер, осуществляют удаление влаги (а при регенерации — выжиг масла) и продувку цеолита.

Широко применяются также схемы с обогревательными устройствами, расположенными непосредственно в слое адсорбента. В случае сушки веществ, подобных трансформаторному маслу, при регенерации цеолита для удаления масла с поверхности пор вторичной структуры кроме выжига используют отдувку водяным паром или отмывку растворителями (что удобно, но связано с большим расходом растворителя). Регенерация молекулярных сит путем продувки горячим воздухом и выжига является наиболее приемлемым способом восстановления их активности.

В промышленности для восстановления отработанных цеолитов применяется оригинальная установка [21), основным узлом которой является специальная печь (электронагреватель), представляющая собой закрытый цилиндр (диаметром 350 мм, высотой 1500 мм и толщиной стенок 8 мм} с индукционным нагревом. В печь вставляется адсорбер с отработанным цеолитом. Воздух прокачивается через адсорбер при помощи вакуум-насоса ВН-2. Температура нагрева в печи контролируется термопарами, закладываемыми внутрь адсорбера с цеолитом. Восстановление цеолита в печи происходит в течение 6—9 ч. В установку входит четыре адсорбера, вентилятор и калорифер для подогрева воздуха. Калорифер представляет собой металлический сварной кожух, внутрь которого вмонтированы нагревательные элементы. Снаружи калорифер теплоизолирован листовым асбестом и шлаковатой. В верхней и нижней стенках калорифера имеются отверстия: нижнее соединено с вентилятором, а верхнее воздухопроводом соединяется с верхней горловиной адсорбера. В патрубке установлен шибер, с помощью которого регулируют количество поступающего на установку воздуха. Температура поступающего воздуха не должна превышать 450° С; регулируют ее путем периодических включений и выключений калорифера.

Исследования показали, что при сушке трансформаторного масла цеолитами типа NaA не происходит каких-либо изменений углеводородного состава, ухудшающих стабильность масла против окисления. Расход цеолита на сушку составляет до 0,2% по отношению к обрабатываемому маслу. Оптимальная скорость адсорбционной очистки масла на цеолитовой установке равна 1 т/ч при пропуске масла через 100 кг цеолита (два адсорбера по 50 кг каждый).

Сушка трансформаторных масел адсорбционным методом не только эффективнее, но и рентабельнее, чем сушка с применением центрифуг, даже вакуумных, являющаяся до настоящего времени наиболее распространенным способом повышения электрической прочности масла в эксплуатационных условиях. Структура себестоимости сушки 1 m масла этими методами приведена ниже (в %):

Цеолитовая
установка

Центрифуга (3—5 тыс. л/ч)

Материалы.

11,0

Заработная плата

25,3

45,4

Электроэнергия

6,3

32,2

Амортизация.

23,7

22,4

Регенерация цеолитов

33,7

—

Итого

100

Удельные капиталовложения па 1 m масла в случае сушки масла на цеолитовых установках определяются в 4,29 руб., а па центрифугах производительностью 3—5 тыс. л/ч — около 13,21 руб. (срок службы цеолитов принят 3 года, что явно занижено). По имеющимся литературным данным, цеолиты после 2000 циклов регенерации сохраняют динамическую активность до 70% от первоначальной.

НАВИГАЦИЯ ПО РАЗДЕЛАМ КНИГИ

Реклама: лица упражнения лифтинг лица