CN102679528A - 绝缘油真空加热装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种绝缘油真空加热装置，包括换热器，换热器的第一换热支路串接在绝缘油管路中，换热器的第二换热支路通过预热管构成闭合回路，预热管上安装有由控制器控制并对预热管内预热介质进行加热的预热器，预热管上还安装有由控制器控制的循环泵，换热器的第二换热支路输入端安装有与控制器输入端电连接的温度传感器。换热器包括壳体，壳体内设有将壳体内腔密封分隔成第一换热腔和第二换热腔的分隔板，第一换热腔串接在绝缘油管路中，第二换热腔串接在预热管中。采用这种结构的绝缘油真空加热装置，结构合理，加热温度适中，加热速度较快，能够有效避免绝缘油裂解，且操作方便，有助于提高绝缘油加注效率和质量。

Description

绝缘油真空加热装置

技术领域

本发明涉及一种绝缘油真空加热装置。

背景技术

绝缘油真空滤油系统是对绝缘油进行脱气脱水处理的主要设备。真空滤油系统主要包括：油泵、真空脱气罐、真空泵、电加热装置、过滤器及控制系统等组成。其工作过程是油泵将储油罐或者变压器中的绝缘油抽出，经粗滤后由加热器加热到60℃左右，进入真空罐，利用油、水、气在真空度下不同的饱和压力特性，由真空泵将挥发出来的水、气抽出真空罐，液态的绝缘油由排油泵抽出真空罐，经精滤器后送回储油罐或者变压器中。

对绝缘油进行加热，可以大大缩短真空脱气脱水的时间，显著降低处理后绝缘油中含气含水率。但是，绝缘油从微观上看是由不同分子量的碳氢化合物分子组成的, 分子中含有CH4、CH2 和CH 化学基团, 并由C—C键键合在一起。当对油液施加不同的能量时, 由于能量的传递, 经常会发生C—H键和/或C—C键断裂, 伴随生成少量活泼的氢原子和不稳定的碳氢化合物的自由基。在油液裂变过程中, 这些氢原子或自由基通过复杂的化学反应重新进行化合,从而形成氢气和低分子的烃类气体, 如甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等气体, 或者生成碳的固体颗粒及碳氢聚合物(X - 蜡) , 这就是油液的裂解。自然条件下油液的裂解非常缓慢而轻微, 裂解产生的气体常常是10 - 6 (μL /L) 级的, 因而对一般的油液来讲其裂解常常被忽略。绝缘油加热过程中, 由于发生的能量传递比较大,因此可以观察到明显而快速的油液裂解。特别是在高温情况下时，会发生剧烈的裂解过程，从而对绝缘油的质量造成严重影响。因此，绝缘油允许的最高使用温度是105℃。

目前传统真空滤油系统中加热绝缘油的装置主要包括蒸汽加热装置和电加热装置，其中电加热装置由于使用便捷，设备体积小，投资少而被广泛采用。而且在工作场所不固定，真空滤油系统需要随工作地点移动的情况下，只能采用电加热装置。典型的绝缘油电加热装置类似于壳管式换热器，每根电加热管置于一根直径大于电加热管的隔离管内，管外为流动的绝缘油，绝缘油与电加热器间通过隔离管传热，由数根到数十根加热管并联构成加热装置。这种加热装置存在如下缺陷：第一，电加热管表面的温度有数百度，当电加热管局部区域与隔离管直接接触时，该处隔离管表面的温度会很高；第二，隔离管外流过的绝缘油的流速不一，在折流板死角及两端处会存在油流死区，该区域也会存在局部高温；上述第一、二点缺陷，会导致绝缘油产生剧烈裂解，影响加热后的油品质量。第三，为了避免隔离管表面温度过高，必须限制隔离管表面单位面积的功率密度小于1.5W/cm2，这就限制了单根电加热管的总功率，导致电加热管的根数增多，整个加热装置的体积庞大。第三点缺陷会造成装置运输不便，给现场工作增加不必要的人力物力。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述不足提供一种结构合理，加热温度适中，加热速度较快，能够有效避免绝缘油裂解，且操作方便的绝缘油真空加热装置。

为解决上述技术问题，本绝缘油真空加热装置包括换热器，换热器的第一换热支路串接在绝缘油管路中，换热器的第二换热支路通过预热管构成闭合回路，预热管上安装有由控制器控制并对预热管内预热介质进行加热的预热器，预热管上还安装有由控制器控制的循环泵，换热器的第二换热支路输入端安装有与控制器输入端电连接的温度传感器。

本结构的绝缘油真空加热装置是通过电控间接加热结构来实现加热温度适中，加热速度较快，能够有效避免绝缘油裂解，且操作方便的。

电控间接加热结构主要包括具有两路换热支路的换热器，换热器的第一换热支路与绝缘油管路串接在一起，并与绝缘油管路上的其他装置一起构成一条能够流通绝缘油的通路，为方便叙述，称之为绝缘油通路或绝缘油回路。换热器的第二换热支路与预热管串接在一起，并与预热管一起构成一个闭合回路，为方便叙述，将该回路称之为预热回路或预热通路。这样，在本绝缘油真空加热装置中，就包含有至少两条独立的通路或回路，且这两条通路或回路通过换热器连接在一起，并通过换热器进行热量交换，也就实现了对绝缘油回路加热的目的。预热管上还串接有预热器和循环泵，预热器和循环泵皆由控制器控制工作。预热器的主要作用，是在控制器的控制下，对预热回路中流经预热器的预热介质进行电加热，从而起到提升预热介质温度的作用，以为换热器提供高温换热介质。循环泵的主要作用，是对预热管中的预热介质进行加压，以促使预热回路中的预热介质循环流动，进而起到加快换热器换热效率的作用。换热器第二换热支路的入口处安装的温度传感器，其主要作用是检测预热器加热后的预热介质的温度，尤其是流进换热器时预热介质的温度，并实时传送给控制器，以为控制器对预热器和循环泵的控制提供判断依据。本绝缘油真空加热装置在工作时，控制器先控制预热器对预热器内的预热介质进行加热，同时控制循环泵低速驱动预热回路中的预热介质流动，这样，经初步预热后的低温预热介质就会在预热回路中循环起来，并通过换热器对绝缘油回路进行低温加热。控制器会根据温度传感器传送来的温度信号，实时单独调整预热器或循环泵的工作状态或同时调整预热器或循环泵的工作状态，以保证预热介质低于105度的温度上限。这样，在预热介质低于105度上线温度的前提下，绝缘油回路中绝缘油温度必定低于105度，也就保证了绝缘油不会发生裂解现象，从而保证了绝缘油真空加热、真空注油时质量的可靠性。控制器通过控制循环泵加速工作，可以使预热回路中的预热介质高速循环，大大提高了换热速度和效率，有助于提高本绝缘油真空加热装置的加热速度。

作为一种实现方式，换热器包括壳体，壳体内设有将壳体内腔密封分隔成第一换热腔和第二换热腔的分隔板，第一换热腔串接在绝缘油管路中，第二换热腔串接在预热管中。

在本换热器中，壳体空腔被分隔板直接分隔为两个并列的第一换热腔和第二换热腔，这两个换热腔的热量交换通过分隔板直接进行，为面换热方式，换热更直接。而且两个换热腔中没有设置换热管之类的部件，阻隔少，没有流通死角，流通顺畅，有效避免了局部高温问题，保证了绝缘油的加热质量。 

作为改进，换热器的第一换热支路输出端安装有与控制器输入端电连接的温度计。

温度计的主要作用，是实时检测换热器第一换热支路输出端的温度，也就是经过换热后的绝缘油温度。控制器接收到该温度信号后，可以及时调整预热器和循环泵的工作状态，使绝缘油的加热温度更加接近理想温度或设定温度，加热精度更高。

作为进一步改进，换热器的第一换热腔和第二换热腔的流向相反设置。

将换热器的第一换热腔和第二换热腔的介质流动方向反向设置，可以使分隔板沿绝缘油的流向逐渐升高。这样，绝缘油在流入第一换热腔时会预先加热，在流出第一换热腔时，能够获得第二换热腔初始端的高温，有助于提高换热效果。

作为改进，预热器上安装有预热泄压阀，换热器第一换热支路输出端还安装有换热泄压阀。

预热器在工作时，预热器内的压力会升高，通过预热泄压阀可以适当降低预热器的工作压力，有助于保障预热器正常工作。换热泄压阀的结构和作用与预热泄压阀的工作原理相同，在此不再细述。

作为进一步改进，换热器第一换热支路输入端安装有排污阀。

通过排污阀，可以在维护时，将沉淀在绝缘油管路底部的沉渣排放出来，有助于提高绝缘油的质量。

综上所述，采用这种结构的绝缘油真空加热装置，结构合理，加热温度适中，加热速度较快，能够有效避免绝缘油裂解，且操作方便，有助于提高绝缘油加注效率和质量。

附图说明

结合附图对本发明做进一步详细说明：

图1为本发明的结构示意图。

图中：1为换热器，2为绝缘油管路，3为预热管，4为预热器，5为循环泵，6为温度传感器，7为控制器，8为温度计，9为预热泄压阀，10为换热泄压阀，11为排污阀，12为壳体，13为第一换热腔，14为第二换热腔，15为分隔板。

具体实施方式

如图1所示，该绝缘油真空加热装置主要包括换热器1，换热器1的第一换热支路串接在绝缘油管路2中，换热器1的第二换热支路通过预热管3构成闭合回路，预热管3上安装有由控制器7控制并对预热管3内预热介质进行加热的预热器4，预热管3上还安装有由控制器7控制的循环泵5，换热器1的第二换热支路输入端安装有与控制器7输入端电连接的温度传感器6。

包括具有两路换热支路的换热器1，换热器1的第一换热支路与绝缘油管路2串接在一起，并与绝缘油管路2上的其他装置一起构成一条能够流通绝缘油的通路，为方便叙述，称之为绝缘油通路或绝缘油回路。换热器1的第二换热支路与预热管3串接在一起，并与预热管3一起构成一个闭合回路，为方便叙述，将该回路称之为预热回路或预热通路。这样，在本绝缘油真空加热装置中，就包含有至少两条独立的通路或回路，且这两条通路或回路通过换热器1连接在一起，并通过换热器1进行热量交换，也就实现了对绝缘油回路加热的目的。预热管3上还串接有预热器4和循环泵5，预热器4和循环泵5的输入端电连接有控制器7，预热器4和循环泵5皆由控制器7控制工作。预热器4的主要作用，是在控制器7的控制下，对预热回路中流经预热器4的预热介质进行电加热，从而起到提升预热介质温度的作用，以为换热器1提供高温换热介质。循环泵5的主要作用，是对预热管3中的预热介质进行加压，以促使预热回路中的预热介质循环流动，进而起到加快换热器1换热效率的作用。换热器1第二换热支路的入口处安装的温度传感器6，其主要作用是检测预热器4加热后的预热介质的温度，尤其是流进换热器1时预热介质的温度，并实时传送给控制器7，以为控制器7对预热器4和循环泵5的控制提供判断依据。

该绝缘油真空加热装置在工作时，控制器7先控制预热器4对预热器4内的预热介质进行加热，同时控制循环泵5低速驱动预热回路中的预热介质流动，这样，经初步预热后的低温预热介质就会在预热回路中循环起来，并通过换热器1对绝缘油回路进行低温加热。控制器7会根据温度传感器6传送来的温度信号，实时单独调整预热器4或循环泵5的工作状态或同时调整预热器4或循环泵5的工作状态，以保证预热介质低于105度的温度上限。这样，在预热介质低于105度上线温度的前提下，绝缘油回路中绝缘油温度必定低于105度，也就保证了绝缘油不会发生裂解现象，从而保证了绝缘油真空加热、真空注油时质量的可靠性。控制器7通过控制循环泵5加速工作，可以使预热回路中的预热介质高速循环，大大提高了换热速度和效率，有助于提高本绝缘油真空加热装置的加热速度。

换热器1的第一换热支路输出端安装有与控制器7输入端电连接的温度计8。温度计8的主要作用，是实时检测换热器1第一换热支路输出端的温度，也就是经过换热后的绝缘油温度。控制器7接收到该温度信号后，可以及时调整预热器4和循环泵5的工作状态，使绝缘油的加热温度更加接近理想温度或设定温度，加热精度更高。

在本实施例中，换热器1包括壳体12，壳体12内设有将壳体12内腔密封分隔成第一换热腔13和第二换热腔14的分隔板15。第一换热腔13串接在绝缘油管路2中，第二换热腔14串接在预热管3中。在本换热器1中，壳体12空腔被分隔板15直接分隔为两个并列的第一换热腔13和第二换热腔14，这两个换热腔的热量交换通过分隔板15直接进行，为面换热方式，换热更直接。而且两个换热腔中没有设置换热管之类的部件，阻隔少，没有流通死角，流通顺畅，有效避免了局部高温问题，保证了绝缘油的加热质量。换热器1的第一换热腔13和第二换热腔14中介质的流向相反设置，这样可以使分隔板15沿绝缘油的流向逐渐升高。绝缘油在流入第一换热腔13时会预先加热，在流出第一换热腔13时，能够获得第二换热腔14初始端的高温，有助于提高换热效果。 

预热器4上安装有预热泄压阀9，换热器1第一换热支路输出端还安装有换热泄压阀10。预热器4在工作时，预热器4内的压力会升高，通过预热泄压阀9可以适当降低预热器4的工作压力，有助于保障预热器4正常工作。换热泄压阀10的结构和作用与预热泄压阀9的工作原理相同，在此不再细述。换热器1第一换热支路输入端安装有排污阀11。通过排污阀11，可以在维护时，将沉淀在绝缘油管路2底部的沉渣排放出来，有助于提高绝缘油的质量。

在本实施例中，预热器4包括串接在预热管3中的外壳，外壳内安装有由控制器7控制加热的电热丝。预热回路中充满的加热介质采用自来水，这样可以提高保证预热回路的最高温度，有效保障了绝缘油在加热时不会出现裂解现象。控制器7采用常规电路设计，其结构和工作原理属于公知技术，在此不再细述。

Claims (6)

1.一种绝缘油真空加热装置，其特征是：包括换热器（1），换热器（1）的第一换热支路串接在绝缘油管路（2）中，换热器（1）的第二换热支路通过预热管（3）构成闭合回路，预热管（3）上安装有由控制器（7）控制并对预热管（3）内预热介质进行加热的预热器（4），预热管（3）上还安装有由控制器（7）控制的循环泵（5），换热器（1）的第二换热支路输入端安装有与控制器（7）输入端电连接的温度传感器（6）。

2.如权利要求1所述的绝缘油真空加热装置，其特征是：所述换热器（1）包括壳体（12），壳体（12）内设有将壳体（12）内腔密封分隔成第一换热腔（13）和第二换热腔（14）的分隔板（15），第一换热腔（13）串接在绝缘油管路（2）中，第二换热腔（14）串接在预热管（3）中。

3.如权利要求2所述的绝缘油真空加热装置，其特征是：换热器（1）的第一换热支路输出端安装有与控制器（7）输入端电连接的温度计（8）。

4.如权利要求3所述的绝缘油真空加热装置，其特征是：换热器（1）的第一换热腔（13）和第二换热腔（14）的流向相反设置。

5.如权利要求4所述的绝缘油真空加热装置，其特征是：预热器（4）上安装有预热泄压阀（9），换热器（1）第一换热支路输出端还安装有换热泄压阀（10）。

6.如权利要求5所述的绝缘油真空加热装置，其特征是：换热器（1）第一换热支路输入端安装有排污阀（11）。

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