Способ вакуумной очистки масла и установка для его осуществления

 

Изобретение относится к способу вакуумной очистки масла и установке для его осуществления и может быть использовано в электрических трансформаторах с естественной циркуляцией охлаждающей среды. Способ заключается в чередовании сепарационного и компрессионного циклов. Сепарационный цикл включает непрерывный отвод масла и дегазацию при пониженном давлении. Компрессионный цикл включает сжатие примесей путем повышения уровня масла и возврат очищенного масла в процесс. Установка содержит вакуумный сепаратор с масляным душем, над которым установлен аккумулирующий сосуд, отделенный от сепаратора перегородкой с обратным клапаном. Установка снабжена гравитационным сепаратором, соединенным посредством сифона с аккумулирующим сосудом. Установка имеет верхний и нижний датчики уровня, контактор и реверсивный насос. 2 с.п. ф-лы, 3 з.п, ф-лы, 1 ил. и «е е

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (д1) 4 В 01 0 19/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (89) С$234325 (48) 11.12.84 (21) 7773088/23-26 (22) 25.08.83 (31) PV 7801-82 (32) 03.11.82 (33) CS (46) 23.08.88. Бюп. И- 31 (71) Икода, предприятие концерна (СS) (72) Йозеф Альтманы, Яромир Ратислав и Яромир Ратислав (CS) (53) 66.069.84(088.8) (54) СПОСОБ ВАКУУМНОЙ ОЧИСТКИ МАСЛА

И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к способу вакуумной очистки масла и установке для его осуществления и может быть использовано в электрических трансформаторах с естественной циркуляцией

„.SU 1417907 А1 охлалщающей среды. Способ заключается в чередовании сепарационного и компрессионного циклов. Сепарационный цикл включает непрерывный отвод масла и дегазацию при пониженном давлении. Компрессионный цикл включает сжатие примесей путем повышения уровня масла и возврат очищенного масла в процесс. Установка содержит вакуумный сепаратор с масляным душем, над которым установлен аккумулирующий сосуд, отделенный от сепаратора перегородкой с обратным клапаном. Установка снабжена гравитационным сепаратором, соединенным посредством сифона с аккумулирующим сосудом. Установка имеет верхний и нижний датчики уровня, контактор и реверсивный насос. 2 с.п. ф-лы, 3 з.п. ф-лы, 1 ил. 141 790 7

Изобретение касается способа ваку- . умной очистки масляных содержаний, при которой устраняются нежелательные газообразные и жидкие примеси из этих содержаний, особенно выгодно для дегазации и обезвоживания масел в технологических комплексах, например электрических трансформаторах с естественной циркуляцией охлаждающей сре- fp ды, а также касается оборудования, посредством которого можно вакуумную чистку осуществлять.

Известные способа дегазации и обезвоживания технологических комплексов, 15 которые используют в качестве охлаждающих, смазывающих, изоляционных или рабочих жидкостей масло, можно разделить по использованию химических и физических принципов (с их помощью огра-20

Ничивается или устраняется загрязнение масел в емкости) и по типу рабочего режима, который по своему характеру может быть активным или пассивным. 25

-В рамках активного режима очистительных установок из масляных емкостей устраняются загрязняющие примеси за технологическим комплексом центрифугированием, фильтрованием или ваку- 30 умированием масла, в то время как в рамках пассивного рабочего режима очистительной установки интенсивность загрязнения масляных содержаний в большинстве случаев лишь ограничена.

Одним из наиболее распространенных методов активного устранения газообразной и водной фракции, который используется для ухода за масляным содержимым масляного хозяйства паровых труб, является сепарация этих фракций центрифугированием масляного содержимого. Этот физический принцип устранения веществ на основе их различной плотности иногда дополняется и усиливается устранением газообраз45 ных и паровых загрязнений из пространства центрифуги при сниженном давлении (заявка ФРГ ¹ 30053 18, кл. В 01 D 57/00, 1981) .

Т: личные пассивные методы защиты масляных содержаний исгользуются в устройствах, подключаемьж к цепям охлаждения масляных электрических трансформаторов. Наиболее известными и в настоящее время наиболее распространенными системами являются такие, которые используют для понижения содержания воды в масле соответствующие осушители, например силикагель. Аналогично для понижения относительной влажности масел используется вымораживание (заявка ФРГ № 2746 148, кл. В 01 D 57/00, 1978), Другим пассивным методом защиты масляного содержания является его отделение от окружающей среды или герметизация при помощи резиновой оболочки, или при помощи создания азотной подушки над уровнем масла (патент CIilA ¹ 4316805, кл. В 01 D 57/00, 28.03.1982).

Описанные методы чистки и защиты масла в технологических комплексах имеют некоторые недостатки. Основной недостаток активных методов устранения загрязняющих примесей из масла, заключающихся в центрифугировании, фильтровании или вакуумировании, заключается в том, что они отвечают работе с временным циклом чистки, а соответствующие установки сконструированы именно с учетом этого обстоятельства. Например, у охладительных цепей электрических трансформаторов при использовании некоторых из этих активных методов дегазация и обезвоживание охладительных масел производится, исключенител;.;но во время контроля, причем лишь при отключенном состоянии трансформатора из сети. Если уход за этим маслом необходим во время вне запланированного контроля, трансформатор должен быть выключен из работы и сети на время, необходимое для осуществления центрифугирования, фильтрования или вакуумирования масляного содержимого. Ввиду того что чистка масла не производится обязательно при каждом контроле, интервалы чистки масла в ряде случаев . неопределенные, а поэтому нет возможности обеспечить соответствующее состояние масляного содержания для дальнейшей работы трансформатора. Такая же ситуация и у других технологических оборудований, даже у тех, где к чистоте масла не ставятся высокие требования. !

Пассивные способы защиты масляных содержаний приносят с собой также ряд функциональных недостатков. Как сушители, так и вымораживатели расположены так, чтобы они могли понижать относительную влажность в воздушном пространстве над уровнем масла в емкости. Они препятствуют более высокой степени насыщения масла водой, но не

1417907 оказывают влияние на насьшгение масла газами, которые содержат- ÿ в воздухе, и газами, которые образуются внутри масляного содержания в результате условия эксплуатации. При герметизации поверхности масла в емкости, не имеется доступа воздуха и водяных паров к масляному содержанию, но и создается препятствие для выхода паров, которые возникают в масляном содержании технологического оборудования во время работы. Опасность состояния насыщения масел газами особенно у электрических трансформаторов общеиз- 15 вестна. Проявляется она особенно при относительно быстрых изменениях температуры трансформатора и обычно имеет выход газа и масла в форме пузырьков, что вызывает заметное понижение электрической прочности изоляционной масляной среды. В благоприятных условиях происходит выключение трансформатора за счет газового реле, в осложненных случаях происходит элект- 2 рический пробой внутри станка, авария с большим ущербом не только у самого трансформатора, но и во всей распределительной системе.

Описанные недостатки существенно ограничивают использование способа вакуумной очистки масляного содержания, а также устандвки для его осуществления, содержащей вакуумный сепаратор с встроейным масляным душем и обратным вентилем, аккумуляционный сосуц, подключенный к вакуумному сепаратору, гравитационный сепаратор и трубопровод, который это оборудование соединяет с масляным насосом и цепями масляного хозяйства.

Цель изобретения — создание спосо", ба постоянной очистки масла в условиях эксплуатации технологического оборудования, который предотвращает 45

soap=-ждение технологического оборудования и преждевременное ухудшение качества масла.

Способ вакуумной очистки масла заключается в том, что в сепарационном цикле масло с газообразными и жидкими примесями поступает в закрытый сосуд, в котором в результате откачки очищенного масла образуется давление ниже атмосферного, которое доходит до уровня парциалвного давления газообразных, а также до уровня давления насыщения жидких примесей.

В результате понижения давления до приведенного уровня происходит кипение примесей, в процессе которого испарения поднимаются на поверхность масла в сосуде, образуя парогазовую подушку.

Во время компрессионного цикла вследствие нагнетания масла с газообразными и жидкими примесями быстро повышается давление выше атмосферного и тем самым происходит вытеснение отделенных испарений из сосуда. Одновременно в сосуд поступает масло с газообразными и жидкими примесями.

Сущность устройства для реализации этого способа заключается в том, чтс его представляет вакуумный сепаратор, к кбторому присоединен аккумулирующий сосуд, причем в вакуумном сепараторе установлен масляный душ, соединенггый при помощи трубы с источником масла с.примесями. Между вакуумным сепаратором и аккумулирующим сосудом находится перегородка с обратным клапаном, причем аккумулирующий сосуд снабжен гравитационным сепаратором. В аккумулирующем сосуде установлен сифон, обратный конец которого помещен в гравитационном сепараторе, который присоединен к источнику масла с примесями через нисходящий трубопровод, -оторый вместе со сливным трубопроводагг и трубой масляного душа выходит из общего узла. K вакуумному сепаратору присоединен нижний датчик уровня, соединенный через нижнюю сигнальную линию с контактором. Далее к аккумулирующему сосуду присоединен верхний датчик уровня, соединенный через верхнюю сигнальную линию также с контактором, вывод которого через управляющую линию присоединен к регулирующим органам реверсивного насоса. Реверсивный насос присоединен подключающей трубой к источнику масла с примесями и соединительным трубопроводом к вакуумному сепаратору.

Вакуумная сепарация газообразных и жидких примесей масла продолжается компрессией отделенных газов и паров и способна понижать концентрацию saгрязнений в масляном содержании технологического оборудования как минимум на порядок, по сравнению с содержанием этих загрязнений в масле в нормальных атмосферных условиях, причем так, что нежелательные примеси активно и непрерывно отводятся

5 14 во время работы за предельt технологического оборудования.

Предлагаемая установка приспосабливается к изменению концентрации загрязняющих примесей в масляном содержании в результате изменения периода сепарационного цикла. Если про— изойдет повышение концентрации содержащихся загрязнений, происходит со. кращение времени сепарационного цикла, а поэтому и повышение отвода газообразных и паровых загрязнений.

У электрических трансформаторов, охлаждаемых маслом, обеспечено постоянно низкое содержание воды и газов в масле, а тем самым и его высокая электрическая прочность, значительное понижение содержания кислорода замедляет процесс старения масла и изоляционных материалов, продолжает их долговечность. Общее понижение содержания газов устраняет опасность прорыва газов при изменениях температуры и ограничивает. таким образом отключение трансформатора газовым реле, в более серьезных случаях предотвращается авария трансформатора, которая при прорыве газов вероятна, особенно у машин, работающих на напряжении 100 кВ и выше. Предлагаемая установка по изобретению является составной частью технологического оборудования и находится постоянно в работе во время нормальной эксплуатации технологического оборудования, например т-урбины, трансформатора, гидравлической масляной системы и т.п., сохраняет постоянно высокую чистоту масла во все время работы.

Установка для вакуумной очистки масляных содержаний содержит только одну движущуюся деталь, реверсивный насос, и является достаточно прочной, чтобы выдержать непрерывную работу в течение времени эксплуатации технологического оборудования, составной частью которого она является.

При исключении из работы не влияет на технологическое оборудование, к которому подключена.

На чертеже изображено оборудование для вакуумной чистки охладительного масла, подключенное к охлаждающей цепи электрического трансформатора с естественной циркуляцией охладительного масла.

Установка состоит из резервуара 1 масла, вакуумного сепаратора 2 с ак17907 кумулирующим сосудом 3 из гравитаци-. онного сепаратора 4, из контактора 6, из реверсивного насоса 7 и из комплек,а труб 17, 32, 42 и 52, которые соединяют это оборудование с резервуаром 1 электрического трансформатора. Из этого резервуара выходит труба 52 масляного душа 5, на котором

10 изготовлено разветвление 12 для подключения сливного трубопровода 32 и нисходящего трубопровода 42. Труба 52 масляного душа 5 снабженафильтром 56, дроссельной заслонкой 55 и масляным душем 5, который вставлен в вакуумный сепаратор 2. Нисходящий трубопровод 42 снабжен ограничивающей заслонкой 45 и подключен к гравитационному сепаратору 4, в днище ко20 торого расположен обезвоживающий вентиль 40. Из гравитационного сепаратора 4 выходит сифон 14, в пространстве этого гравитационного сепаратора 4 герфорированный, который кончается

25 в аккумулирующем сосуде 3. Этот аккумулирующий сосуд 3 подключен к верхней части вакуумного сепаратора так, что вместе образуют один сосуд, разделенный внутри перегородкой 23 с д0 вставленным обратным клапаном 33. Нижняя часть вакуумного сепаратора 2 снабжена нижним датчиком 21 высоты уровня, в то время как верхняя часть аккумулирующего сосуда 3 снабжена верхним датчиком 31 высоты уровня

35 и деаэрационным сосудом 30. В его верхнюю часть входит также сливная труба 32. Нижний датчик 21 высоты уровня связан с контактором 6 нижней сигнальной линией 26, в то время как верхний датчик 3 1 высоты уровня связан с контактором 6 верхней сигналь-. ной линией 36. Выход контактора 6 подключен к элементам управления ре45 версивного насоса 7 линией управления 67, Реверсивный насос 7 оснащен с одной стороны соединительной трубой 27, которая соединяет его с нижней частью вакуумного с -.паратора 2, 50 с другой стороны — соединительной трубой 17, которая соединяет его c резервуаром 1 трансформатора.

Работа оборудования для вакуумной очистки масляных содержаний основана

55 на непрерывном чередовании сепарационного и компрессионного циклов.

Установка для вакуумной очистки масляных содержаний переведена в сепарационный рабочий цикл в заключи"

17907 8 куумкого сепаратора 2. Сепарационкый рабочий цикл завершен, когда уровень

40 чин, как например сечение протекания у дроссельной зас токки 55, но от вре- . мени общепеременной разницы величин давления между внешним атмосферным давлением и достигнутым уровнем вакуума в парогазовой подушке.

В результате понижения давления на приведенном уровне наступает кипение примесей во всем объеме вакуумного сепаратора 2 и газообразная и паровая фракции примесей проникают через слой масла и собираются в форме газопаро-, вой подушки кад понижающимся уровнем масла, Процесс вакуумной сепарации значительно интенсифицируется, когда из масла выплывает масляный душ 5, через который постоянно протекает масло с примесями в пространство ва50

55 тельной фазе предшествующего компрессионного рабочего цикла так, что в результате вытекакия масла из вакуумного сепаратора 2 в аккумулирующий сосуд 3 в последнем повышается уровень масла вплоть до уровня включе— ния верхнего датчика 31 высоты уровня. Это вызывает электрический сигнал, который этим верхним датчиком 31 высоты уровня посылается в верхнюю сигнальную линию 36 и по ней в контактор 6, который по линии управления 67 дает команду элементам управления реверсивного насоса .7 для обращения его хода, а тем самым для пуска сепарациоккого цикла. Это означает, что реверсивный насос 7, который до сих пор качал масло во внутреннее пространство вакуумного сепаратора 2, начинает теперь из этого пространства через соединительную трубу 27 и соединительную трубу 17 откачивать масло обратно в резервуар 1 трансформатора. В результате обратного втекания масла из пространства аккумулирующего сосуда 3 в пространство вакуумного сепаратора 2 закрыт обратный клапан 33, и в пространстве вакуумного сепаратора 2 происходит понижение общего давления на уровень парциальных давлений газообразных примесей и далее вплоть до уровня давления насыщенности жидких примесей. Скорость понижения уровня масла в вакуумном сепараторе 2 определена разницей объемов между втекаемостью масляного душа 5 и поглощаемостью реверсивного насоса 7, причем втекание через масляный душ 5 зависит ке только от статических вели5 !

О

30 масла достигнет уровнч включения нижнего датчика 21 высоты уровня.

Это состояние вызывает в нижнем датчике 21 электрический сигнал, который по нижней сигнальной линии 26 поступает в контактор 6, почле чего этот контактор 6 дает команду посредством линии управления 67 элементам управления реверсного насоса 7 для обращения его хода. Тем самым начинается компрессионный рабочий цикл.

Масло во внутреннее пространство вакуумного сепаратора 2 закачивается реверсивным насосом 7, и втекает в это пространство из масляного душа 5, причем втекание через этот масляный душ 5 постепенно понижается в соответствии с понижением разницы давления между внешним давлением в резервуаре 1 трансформатора и далением в парогазовой подушке, образованной в вакуумном сепараторе 2. Так как компрессионный рабочий цикл представляет собой динамический процесс со значительной скоростью наращивания уровня масла и давления кад этим уровнем, существует реальная опасность обратного потока газов и паров из газопаровой подушки в пространство масляного душа 5 и даже в трубу 52 масляного душа 5. Это может произойти лишь при превьш)екии уровня давления над уровнем внешнего давления в резервуаре 1 трансформатора„ например при задержании открытия обратного клапана 33. Такая ситуация однако исключена удачным расположением масляного душа 5 на достаточное расстоя-. ние под перегородкой 23. Быстрое наращивание давления в парогазовой подушке продолжается вплоть до достижения такого уровня, который необходим для "àñêðûòèÿ обратного клапана 33.

В результате дальнейшего повышения давления произойдет раскрытие этого обратного кла така 33, через который начинает в пространство аккумулирующего сосуда 3 быстро вытекать сжатая смесь газов и паров ° Непосредственно после выдавливакия парогазовой подушки из верхнего пространства вакуумного сепаратора 2 начинает вытекать в аккумулирующий сосуд 3 также масло, а в результате его поступления в этом, пространстве повышается уровень вплоть до уровня включештя верхнего датчи9, 1417907

10 ка 31 высоты уровня, и установка для вакуумной очистки масляного содержания переводится в сепарационный цикл.

Из.пространства аккумулирующего сосуда 3 куда нагнетается масло и где происходит частичная конденсация при прохождении пузырьков паровой фракции через относительно холодное масло, масло с примесями вытягивается сифоном 14 из самого нижнего места в гравитационный сепаратор 4. В относительно спокойной среде гравитационно . го сепаратора 4 происходит дополнительный сепарационный процесс B результате различных плотностей, более легкий компонент, т.е. масло отводится нисходящим трубопроводом 42 обратно в резервуар 1 трансформатора, более тяжелые фракции, в этом случае вода, выпускается из пространства гравитационного сепаратора 4 обезвоживающим вентилем 40 за пределы оборудования для чистки масляных содер-. жаний. формула изобретения

1. Способ вакуумной очистки масла, сепарационный цикл которой включает непрер юный отвод масла из резервуара и выделение газообразных примесей при пониженном давлении в вакуумном сепараторе, отличающийся тем, что после сепарационного цикла масло подвергают компрессионному циклу, включающему сжатие примесей путем повышения уровня масла в вакуумном сепараторе и последующий вывод их из процесса, причем очищенное масло возвращают в резервуар. ,2. Способ по и. 1, отличающ и- и с я тем, что сепарационный и компрессионный циклы периодически повторяют.

3.. Установка для вакуумной очистки масла, содержащая вакуумный сепаратор, аккумулирующий сосуд, резервуар масла, насос, переливные и сливной трубопроводы, отличающаяся тем, что она снабжена гравитационным О сепаратором, аккумулирующий сосуд размещен над вакуумным сепаратором, а вакуумный сепаратор снабжен масляным душем, соединенным с резервуаром масла, перегородкой с обратным клапаНом,. установленной между вакуумным сепаратором и аккумулирующим сосудом, и устройством выпуска газа, при этом сливной трубопровод соединен с резервуаром масла.

4. Установка .по п. 3, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что аккумулирующий сосуд снабжен сифоном, другой конец которого размещен в гравитационном сепараторе, причем гравита25 ционный сепаратор соединен с, резервуаром масла.

5. Установка по п. 3, о т л ич а ю щ а я с я тем, что вакуумный

30 сепаратор снабжен нижним датчиком уровня, аккумулирующий сосуд — верхним датчиком уровня, при этом уста- . новка снабжена соединенным с нижним и верхним датчиками контактором и реверсивным насосом, соединенным с выходом контактора, резервуаром масла и вакуумным сепаратором.

Признано изобретением по результатам экспертизы, осуществленной

Ведомством по изобретательству Чехословацко Социалистической Респуб- . лики.

i 417907

Составитель О.Калякина

Редактор Л.Зайцева Техред М.Ходанич Корректор Г.Решетник

Тираж 642

Заказ 4093/6

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1!ЗО35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4