19.5. Сушіння, чищення й дегазація трансформаторного масла

У процесі тривалої експлуатації характеристики масла погіршуються, тому при ремонті його піддають обробці: видаляють механічні домішки, вологу («сушать») і розчинені гази, шляхом регенерації відновлюють підвищену кислотність масла.

Очищення масла від вологи й механічних домішок. Для видалення з масла вологи й механічних домішок застосовують центрифуги (рис. 19.15). Барабан, розташований у герметично закритому корпусі 1, складається з великої кількості конусоподібних тарілок з отворами. Тарілки розташовані паралельно одна над одною на спільному вертикальному валу на відстані одна від одної, що дорівнює декільком десятим часткам міліметра. Призначення тарілок – розділити рідину на ряд тонких шарів і тим самим збільшити інтенсивність очищення.

Для входу масла в центрифузі є центральний вхідний отвір. Крім того, є три вихідні рукави: верхній – для зливання масла при раптовій зупинці центрифуги або надмірному забрудненні барабана, середній – для виходу очищеного масла й нижній – для зливання відділеної води. Масло нагнітається в центрифугу й викачується з неї двома шестеренними насосами 2. Оскільки найбільш інтенсивне видалення вологи з масла відбувається при температурі 50...55 °С, те центрифуга має електричний підігрівач 4.

Для затримання великих механічних домішок і запобігання влучення їх в апарат на вхідному патрубку мастилопроводу встановлений фільтр 5 з тонкої металевої сітки. Центрифуга приводиться в обертання мотор-редуктором 3 через пасову передачу. Продуктивність центрифуги при швидкості барабана 6800 об/хв становить 1500 л/год.

Якщо в маслі багато води, то шляхом відповідної перестановки тарілок центрифугу переналаштовують на режим видалення води. Для очищення масла з невеликим змістом води центрифуга повинна працювати в нормальному режимі, тобто в режимі видалення вологи й механічних домішок. Щоб під час роботи центрифуги зменшити кількість розчиненого в маслі повітря застосовують вакуум-центрифуги, у яких масло при очищенні перебуває під вакуумом.

Іншим способом очищення є фільтрування масла, при якому воно продавлюється через пористе середовище, що має велику кількість дрібних отворів (у них затримується вода й механічні домішки). У якості фільтруючого матеріалу застосовують спеціальний фільтрувальний папір, картон або спеціальну тканину – бельтинг. Фільтрування здійснюється у фільтр-пресі (рис. 19.16), який складається з ряду чавунних рам, пластин і закладеного між ними фільтрувального паперу. Пластини й рами чергуються між собою. Увесь комплект разом з фільтрувальним папером затиснуто двома масивними плитами й гвинтом.

Рами, пластини й папір мають у нижніх кутах по два отвори (рис. 19.17): А – для входу брудного масла й Б – для виходу очищеного масла. Пластини по обидва боки мають поздовжні й поперечні канали, що не доходять до країв, завдяки яким їх поверхня покрита більшою кількістю усічених пірамід. Всередині рам 3 утворюються камери 1 для неочищеного масла. Камери щілинами 2 у кутах рам з’єднуються із загальним наскрізним отвором 4, у який нагнітається брудне масло. Просочившись крізь фільтрувальний папір 5, очищене масло надходить до ґрат пластин 6 і по наявних у них канавкам попадає у наскрізний отвір 7 і далі на вихід із преса. Паралельне вмикання камер створює більшу фільтрувальню поверхню й збільшує продуктивність преса.

У фільтр-прес масло нагнітається насосом під тиском (4...6)·10⁵ Па. Необхідність підвищення тиску масла в процесі роботи фільтр-преса показує, що фільтрувальний папір засмітився і його необхідно замінити. Для грубого очищення масла до його поступлення у фільтр-прес служить спеціальний сітчастий фільтр, розмішений на вхідному патрубку. Для відбору проб очищеного масла на вихідному патрубку є кран.

Сушіння масла в цеолітових установках. При цьому широко розповсюдженому способі сушіння масла здійснюється шляхом однократного фільтрування масла через шар молекулярних сит, виконаних зі штучних цеолітів. Зазвичай цеолітова установка (рис. 19.18) складається із трьох-чотирьох адсорберів 6, що працюють паралельно, і містять по 50 кг цеолітів кожний. Адсорбер являє собою порожній металевий циліндр, повністю заповнений цеолітами. Для збільшення поверхні контакту цеолітів з маслом розмір адсорбера підбирають так, щоб відношення висоти засипання гранульованих цеолітів до його діаметра було не меншим за 4:1. У нижній частині адсорбера є денце з металевої сітки, яке служить опорою для молекулярних сит. Верхня горловина адсорбера закрита знімною металевою сіткою. Масло через нього перекачується насосом.

Для підігрівання масла є електронагрівник 3, що являє собою металевий бачок, обладнаний манометром 4, термосигналізатором, електронагрівальними елементами і штуцерами для приєднання мастилопроводів. Установка має два фільтри 5, один з яких встановлений на вході в адсорбер (служить для очищення масла від механічних домішок), а інший – на виході сухого масла з адсорбера (служить для затримки гранул і крихт цеолітів, якщо відбувається пошкодження металевої сітки у верхній горловині адсорбера).

Для сушіння потрібно приблизно 0,1...0,15% синтетичних цеолітів від маси оброблюваного масла. За один цикл фільтрування пробивна напруга масла підвищується з 10...12 до 58...60 кВ. Сушіння масла здійснюють при температурі 20...30 °С і швидкості фільтрації 1,1...1,3 т/год. Практично на сушіння 50 т масла через установку з 100 кг цеолітів потрібно близько 48 год. Кислотне число й натрова проба масла після фільтрування залишаються без змін.

Цеоліти досить гігроскопічні, тому після закінчення роботи адсорбери повинні залишатися заповненими маслом. Зберігають цеоліти у вологонепроникній тарі. Адсорбційні властивості цеолітів можна багаторазово відновлювати продуванням адсорбера з відпрацьованими гранулами гарячим повітрям температурою 300...400 °С (тривалість продування 4...5 год). Щоб охоронити цеоліти від зволоження, після прожарювання їх заливають сухим трансформаторним маслом і щільно закривають кришкою.

Регенерація кислих масел. Існує ряд хімічних способів глибокої регенерації масел, основним з яких є кислотно-луго-земельний. При цьому способі очищення масло обробляють сірчаною кислотою, яка ущільнює й зв'язує всі нестійкі з'єднання масла в кислий гудрон. Гудрон видаляють шляхом відстоювання, а залишки сірчаної кислоти й органічних кислот нейтралізують обробкою масла лугом. Потім масло промивають дистильованою водою, сушать і для повної нейтралізації обробляють відбілювальною землею. Після остаточного фільтрування отримують відновлене масло.

Для неглибокої регенерації масла в ремонтній практиці застосовують силікагель. Перевагою силікагелю є можливість його багаторазового використання шляхом прожарювання при температурі 300...500 °С. У нестаціонарних ремонтних умовах силікагелем звичайно регенерують слабоокислені масла, що не вимагають глибокого хімічного очищення. Для цього масло багаторазове проганяють через адсорбер – бачок, наповнений просушеним силікагелем, циркуляцію масла, як правило, здійснюють за допомогою насоса центрифуги або фільтр-преса, який включають на вихідній частині адсорбера. Як і при інших видах очищення, масло при регенерації підігрівають.

Дегазація трансформаторного масла. Присутність у маслі кисню викликає його окислення й погіршує діелектричні властивості, пов'язані з виникненням електричних розрядів й іонізації під дією електричного поля. Зазвичай при атмосферному тиску масло містить близько 10% повітря (за обсягом), причому розчинність повітря росте з підвищенням температури масла. Відзначимо, що в повітрі, розчиненому в трансформаторному маслі, співвідношення газів, які воно містить, змінюється. В атмосферному повітрі присутні 78 % азоту й 21 % кисню, а в повітрі, розчиненому в маслі, – 69,8 % азоту й 30,2 % кисню. Перед дегазацією масло осушують, щоб вміст вологи не перевищував 0,001 % (10 г води на 1 м³ масла).

Для дегазації й вакуумування використовуються спеціальні дегазаційні установки. Дегазатор, як правило, складається із двох металевих баків, заповнених кільцями Рашига, які служать для збільшення поверхні розтікання масла. Вакуум у баках створюється вакуумним насосом (як правило типу ВН-6). На кришках баків установлені розпилювачі, проходячи через які масло рівномірне розподіляється по всьому об’єму баків. Стікаючи тонкими шарами по поверхні кілець, масло дегазується. Процес триває, поки залишковий об'ємний вміст газу не буде перевищувати 0,04 %. З дегазатора масло надходить у бак трансформатора, що перебуває під таким же вакуумом, як і дегазатор. При ремонтах застосовують як стаціонарні, так і пересувні дегазаційні установки.

При переведенні трансформаторів на азотний або плівковий захист потрібні вакуумування, дегазація й доведення вмісту вологи в маслі до зазначеної раніше норми. Трансформатор заповнюється дегазованим маслом до висоти 150...200 мм від кришки. Вільний простір над дзеркалом масла заповнюється сухим азотом. Підживлення азотом здійснюють в міру його розчинення в маслі до повного насичення масла азотом.