CC BY
36
УДК 621.3.048
АДСОРБЦИОННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ ТРАНСФОРМАТОРНОГО МАСЛА
Л.Р. ХАБИБУЛЛИНА, Р.Г. ИБРАГИМОВ, В.П. ТУТУБАЛИНА
Казанский государственный энергетический университет
Разработана модернизированная адсорбционная установка для улучшения качественных характеристик трансформаторного масла, полученного из сернистых нефтей.
В трансформаторном оборудовании нефтяные трансформаторные масла, являясь теплоотводящей и изолирующей средой, работают в условиях высокой напряженности электрического поля и высоких температур. Поэтому основными требованиями, предъявляемыми к трансформаторным маслам, являются высокая электрическая прочность, стабильность к окислению, газостойкость в электрическом поле и низкие диэлектрические потери, которые достигаются путем тщательной очистки от высокоциклических ароматических углеводородов и сернистых соединений, сушки и дегазации масла перед заливкой в трансформаторное оборудование на стадии изготовления или ввода в эксплуатацию [1 - 3].
Для повышения эксплуатационных свойств трансформаторного масла используется очистка его адсорбентами. В качестве адсорбентов эффективно использовать крупнопористые силикагели марки АСК. В результате адсорбционной очистки масла происходит его стабилизация и улучшаются эксплуатационные характеристики масла [4].
Процесс адсорбционной очистки масла осуществляют в адсорбционных колоннах периодического или непрерывного действия с последующей регенерацией адсорбента горячим воздухом с температурой 200 - 250 °С.
Для улучшения качественных характеристик трансформаторного масла, полученного из сернистых нефтей, нами была разработана модернизированная адсорбционная установка. В установке, с целью интенсификации удаления газообразных продуктов и водяных паров, используется вакуум, который создается вакуумным насосом. Вакуум позволяет улучшить процесс дегазации масла при одновременной его глубокой осушке. Принципиальная технологическая схема адсорбционной очистки масла приведена на рисунке.
Технологическая схема работает следующим образом. Трансформаторное масло из масляного подогревателя 5 поступает на фильтр 6, а затем насосом 7 подается в адсорбционные колонны 1 или 2, в которых находятся съемные контейнеры с силикагелем марки АСК. Трансформаторное масло пропускается через силикагель, находящийся в контейнерах, до момента проскока полициклических ароматических углеводородов и сернистых соединений, который фиксируется резким увеличением показателя преломления от пп20 = 1,4610 до пп20 = 1,5670. Полициклические ароматические углеводороды и сернистые соединения адсорбируются силикагелем, находящимся в контейнере, а трансформаторное масло через фильтр тонкой очистки 8 направляется насосом 9 в сборник 10. В контейнерах 3 и 4 вакуум создается вакуумными насосами 13 и 14. Парогазовые продукты конденсируются в холодильниках 11 и 12 и удаляются.
© Л.Р. Хабибуллина, Р.Г. Ибрагимов, В.П. Тутубалина Проблемы энергетики, 2003, № 9-10
Вакуум в адсорбционной колонне создается двухступенчатым ротационным вакуумным агрегатом. Верхняя часть адсорбера, заполненная силикагелем марки АСК, соединена с вакуумным насосом. Нижняя часть адсорбера присоединена ко второму вакуумному насосу, что позволяет создать в нижней части адсорбера остаточное давление в 7-10 раз меньше, чем в верхней части. Это способствует повышению интенсификации процесса дегазации масла, а также его глубокой сушке.
1,2 - адсорбционные колонны; 3,4 - съемные контейнеры с силикагелем;
5 - маслонагреватель; 6 - фильтр; 7 - питательный насос; 8 - фильтр тонкой очистки;
9 - насос; 10 - сборник масла; 11,12 - холодильники; 13,14 - вакуумные насосы
С целью улучшения процесса адсорбции полость контейнера разделена на три секции вертикальными перфорированными пластиками, которые соединены между собой вертикальным сердечником. Таким образом исключается возникновение застойных зон и неравномерность перемещения масла в адсорбере. При достижении предельных эксплуатационных характеристик адсорбент, находящийся в контейнере, подлежит регенерации. С 'Этой целью контейнер с отработанным силикагелем вынимают из адсорбционной колонны и направляют на регенерацию, заменяя новым, что значительно упрощает технологическую схему регенерации, ее конструктивное оформление, делая схему адсорбционной очистки трансформаторного масла брлее компактной и простой в обслуживании.
Физико-химические показатели трансформаторного масла (см. таблицу) на силикагеле и после адсорбционной очистки определяли по действующим ГОСТ на трансформаторное масло.
Анализ экспериментальных данных, приведенных в таблице, показывает, что после адсорбционной очистки трансформаторного масла на силикагеле, физико-химические характеристики масла значительно улучшились, о чем свидетельствует уменьшение величины показателей: снижение содержания серы в 1,82 раза, кинематической вязкости масла на 3,68 %, массовой доли осадка на
18,57 %, температуры застывания масла на 2 °С при одновременном уменьшении влагосодержания масла в 8 раз, газосодержания в 3,8 раза и скорости коррозии медной пластинки в 2 раза.
Таблица
Физико-химические характеристики масла_________________________
Показатели трансформаторного масла До процесса адсорбции После процесса адсорбции ГОСТ
Содержание общей серы, % 0,91 0,5 19121- 73
Содержание полициклических ароматических углеводородов, % 0,17 нет 33-82
Вязкость кинематическая при 40 °С, м2/с 9,310-6 8,97-10-6
Температура вспышки в закрытом тигле, °С 140 140 6356-75
Температура застывания, °С -43 -45 6370-83
Массовое влагосодержание, % 0,008 0,001 7822-75
Объемное газосодержание, % 0,38 0,1 982-80
Коррозия медной пластинки, г/м -0,24 -0,12 859-78 2917-76
Тангенс угла диэлектрических потерь, %, при 90 °С 1,27 0,5 6581-75
Пробивное напряжение, кВ 22.3 30 6581-75
Кислотное число, мг КОН/г масла 0,084 0,01 5985-79
Содержание механических примесей, % отс. отс. 6370-83
Стабильность против окисления: индукционный период, ч 104 150 981-75
количество поглощенного кислорода при 95 °С т=44 ч, мл/100 г масла 62,3 25,2
Массовая доля осадка, % 0,07 0,057 981-75
Таким образом, в результате адсорбционно-вакуумной очистки высокосернистого трансформаторного масла на силикагеле можно получить масло с высокими физико-химическими показателями. Это обеспечит надежную бесперебойную работу трансформаторного оборудования на тепловых электрических станциях при вовлечении в сферу эксплуатации масел, полученных из сернистых и высокосернистых нефтей, что позволит расширить сырьевую базу производства качественных трансформаторных масел.
Summary
The modernization adsorption installation for improvement of the qualitative characteristics of transformer oil is developed.
Литература
1. Липштейн Р. А., Штерн Е.Н. Причины диэлектрических потерь в нефтяном трансформаторном масле при частоте 50 Гц. // Инженерно-физический журнал. - 1960. - №1. - С. 39-43.
2. Brisol E.M. Electrical Insulation treated in oil-oil. // J.Amer. Stasist Assoc. - 1998, V.2. - №1. - P.162 - 165.
3. Липштейн Р.А., Шахнович М.И. Трансформаторное масло. - М.:
Энергоатомиздат, 1983. - 296 с.
4. Хабибуллина Л.Р., Ибрагимов Р.Г., Коваль А.В., Тутубалина В.П. К вопросу стабильности трансформаторного масла. // Известия вузов. Проблемы энергетики. - 2003. - №5 - 6. - С. 144 - 147.
Поступила 16.09.2003
