CS234325B1 - Method of oil charge vacuum cleaning and equipment for application of this method - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu vakuového čištění olejových náplní, při němž se odstraňují nežádoucí plynné a kapalné příměsi z tě^chto náplní. V^yn^ález je zv^láší vhodný pro o^dplynění a o^dvodnění olejových náplní technologických celků, například el^ektrických toansformá^orti s přirozeným oWhem ch^divá. Vynález se také týká zařízení, kterým je možno toto vakuové čištění provádět·

Dosavadní řešení odplynění a odvodnění technologických oelků, které používají jako chladicího, mazacího, izolačního nebo výkonového média oleje, lze rozlišit ' jednak podle použitých fyzikálních a chemických principů, jejichž pomocí je omezována nebo eliminována kontaminace oleje v náplni, a jednak podle typu pracovního režimu, který . může být svým charakterem but. aktivní nebo pasivní.

V rámci aktivního režimu čisticího zařízení jsou z olejové náplně odstraňovány znečisťující příměsi mimo technologický celek odstřelováním, filtrací nebo vakuací oleje, zatímco v rámci pasivního pracovního režimu čisticího zařízení je intenzita kontaminace olejové náplně většinou pouze omezována. Jedním z nejzn^ám^ěj^šío^h z^půso^bů ak^vn&o ods^traňov^í ^plynn^é a vodn^í frakce, který je využíván k ošetření olejové náplně olejového hospodářství parních turbin, je- separace těchto frakcí odstřeňov^án^ím o^lejov^é ná.^pln^ě. Tento ^fyzⁱké.lní ^princi^p oddělován ^látek na základě jejich odlišné hustoty je někdy doplňován a intenzifikován odtahováním plynných a parních kontaminantů z prostoru odstředivky za sníženého tlaku.

Typicky pasivní způsoby ochrany olejových náplní jsou používány v zařízeních, připojených ke chladicím okruhům olejových elektrických transformátorů. Nejznámější a v současné technické praxi nejpoužívanější jsou systémy, které používají ke sní2

234 32S žení obsahu vody v oleji vhodných vysouSedel, například . silikagelu; analogicky je používáno ke snížení relativní vlhkosti oleje také vymrazování. Jiným pasivním způsobem ochrany olejové ^neplně je ^její oddělen^í od okolní ' a^tmos^fér^y buď herme^tizao^í pomocí pryžového vaku, anebo vytvořením polštáře dusíku nad hladinou oleje· Popsané způsoby čištění a ochrany oleje v technologických, celcích mají nekteré nedostatky· Základním nedostatkem aktivníoh z^působ^ů od^stranov^án^í znečiěíuj^^h p^říměs^í z oleje, spočívajících v odstřeďovíáií, filtraci nebo vakuaci, je to, že vyhovují provozu s občasným oyklem čištění a příslušná zařízení jsou také tak konstruována· Například u chladicích okruhů elektrických transformátorů se při použití některého z těchto aktivních způsobů provádí odplynění a odvodnění chladicího oleje výhradně jen v době revizí, a to vždy pouze při odepnutí transformátoru od sítě· Je-liošetření tohoto oleje nutné v době mimo plánovanou revizi, musí se transformátor odstavit z provozu a odepnout jej od napájecí sítě na 'dobu, nutnou k provedení odstředění, k přefiltrování nebo k vakuaoi . olejové náplně· Vzhledem k tomu, že se čištění oleje neprovádí obligatormě při každé revizi, jsou intervaly čištění oleje v řadě případů neurčité a není tedy možno zaručit odpovídající stav olejové náplně pro další provoz transformátoru· Obdobná situace je pochopitelně i u jiných technologických zařízení, a to i u těch, u nichž nejsou kladeny na čistotu oleje tak vysoké nároky.

Pasivní způsoby ochrany olejových náplní sjebou přináší rovněž řadu funkčních nedostatků· Jak vysoušeče, tak vymrazovače jsou umístěny tak, aby snižovaly relativní vlhkost ve vzdušném . pros^toru nad ^hla^dinou oleje v nádob^ě· ^Zabranuj^í tedy vy^šším^u stupni nasyoení oleje vodou, ale neovlivňují nasycení oleje plyny, obsaženými ve vzduchu, - ani plyny, ' vznikajícími uvnitř olejové náplně vlivem provozních. podmínek· Naproti tomu hermetizace povrchu oleje v nádobě nedovoluje přístupu vzduchu a vodních par k olejové náplni, ale současně brání umiku plynů, vznikajících v olejové náplni technologického aařízení za provozu· Nebezpečnost stavu nasyoení oleje plyny zejména u . elek3

234 325 trických transformátorů je známa· 'Projevuje se zejména při relativné rychlých změnách teploty transformátoru a má obvykle za následek uvolnění plynu a oleje ve formě bublinek, čímž dochází k výraznému snížení elektrické' pevnosti izolačního olejového média· V příznivějších případech dochází k vypnutí transformátoru plynovým relé, v závažnějších případech dochází k elektrickému průrazu uvnitř stroje a k jeho havárii s průvodní škodou nejen na. transformátoru samém, ale i na celém rozvodném systému·

Uvedené nedostatky podstatně omezuje způsob vakuového čištění olejových náplní podle vynálezu, a také zařízení k provádění tohoto způsobu podle téhož vynálezu, obsahující vakuový separátor se zabudovanou olejovou sprchou a zpětným ventilem, dále obsahuj^íc^í akumulací nás^tavec ^připojen^ý к vakuovému separátoru, gravitační separátor a potrubí, které toto zařízení /Spojuje s olejovým čerpadlem a s okruhem olejového hospodářství·

Cílem vynálezu je dosáhnout novým způsobem průběžného čištění olejové náplně za provozu technologického zařízení tak, aby nedocházelo k nebezpečí poškození technologického zařízení a k předčasnému znehodnocení olejové náplně·

Podstata způsobu vakuového čištění podle vynálezu spočívá v tom, že se v prvním, separačním pracovním cyklu přivádí do uzavřené nádoby ná^plň o^leje s ^plynnými a ^ka^palnými príntéserad., a přitom se v této nádobě vytváří odtahováním vyčištěného oleje podtlak ^klesajíc^í až na úroveň parciálního tlaku ^plynnýoh a tlaku sytosti kapalných příměsí· Následkem' tohoto poklesu . tlaku na uvedené tlakové úrovně je var příměsí, při němž plyny a páry unikají nad hladinu olejové náplně v nádobě a vytváří tam paroplynový polštář·

V druhém, kompresním pracovním cyklu se tlak v této nádobě vtlačováním oleje s plynnými a kapalnými příměsemi rychle zvyšuje až nad úroveň tlaku atmosférického, čímž dochází k vypuzování odloučených plynů a' par z nádoby a současně ' se v ní ta^ké o^bn^ovuje n^áp^lň o^leje s p^lynnými a ^ka^palnými příměsmi.

Podstata zařízení k provádění tohoto způsobu spočívá v tom, že je tvořeno vakuovým separátorem k němuž je připojen akumulační nástavec, přičemž do vakuového separátoru je vložena

234 325 olejová sprcha, připojená potrubím olejové sprchy ke zdroji oleje s příměsemi· Mezi vakuový separátor a akumulační nástavec Je vložena přepážka opatřená zpětným ventilem, přičemž v tomto akumulačním nástavoi Je Ještě upraven odvzdušňovaoí nástavec a přepadové potrubí rovněž spojené se zdrojem s příměsemi· Další vytvoření vynálezu spočívá v tom, že do akumulačního nástavce je vložena násoska, Jejíž opačný konec je uložen v gravitačním sepařát ořu, který Je připojen ke zdroji oleje s příměsemi spádovým potrubím, které vychází spolu s přepadovým potrubím a s potrubím olejové sprchy ze společného rozvětvení* Ještě další vytvoření vynálezu spočívá v tom, že к vakuovému separátoru je připojen spodní snímač výšky hladiny, spojený spodním signálním vedením s klopným obvodem* Dále je к akumulačnímu nástavci.připojen horní snímač výSky hladiny, spojený horním signálním vedením rovněž s klopným obvodem, jehož výstup je ovládacím vedením připojen к ovládacím prvkům reverzního čerpadla. Reverzní čerpadlo je připojeno napájeoím potrubím ke zdroji oleje s příměsemi a spojovacím potrubím к vakuovému separátoru*

Výhodou způsobu vakuového čištění olejových náplní a zařízení к provádění tohoto čištění podle vynálezu je zejména to, že vakuová separace plynných a kapalných příměsí oleje následovaná kompresí odloučených plynů a par je schopna redukovat koncentraci nečistot v olejové náplni technologiokého zařízení nejméně o Jeden řád níže, než odpovídá obsahu těohto nečistot v oleji za normálních atmosfériokýoh podmínek, a to tak, že nežádouoí příměsi jsou aktivně průběžně odváděny za provozu mimo technologické zařízení* Další výhodou je to, že se zařízení podle vynálezu adaptuje na změnu koncentrace znečisťujících příměsí v olejové náplni změnou periody separačního cyklu; dojde-li ke zvýšení koncentrace obsažených nečistot, dojde ke zkrácení doby separačního cyklu, a tím ke zvýšení odvodu plynných nečistot a parních kontaminantů* U elektriokýoh transformátorů ohlazenýoh olejem zajistí trvale nízký obsah vody a plynů v oleji, a tím i Jeho vysokou elektrickou pevnost; výrazné snížení obsahu kyslíku zpomalí proces stárnutí oleje a izolačníoh materiálů a prodlouží jejich životnost* Obeoné snížení obsahu plynů odstraní nebezpečí výronu plynů při tepelných zrně5

234 325 nách, a zamezí talk odstavení transformátoru plynovým relé, v závažnějších případech předejde havárii transformátoru, která je při výronu plynů pravděpodobnázejména u strojů na napětí 100 kV a vyšší· Zařízení pedle vynálezu je součástí technologického zařízení, a je trvale v činnosti v době normálního provozu te^chnolo^giokého zařazení, nap^říklad turbíny^, transformátoru, hydraulického olejového systému a podobně a udržuje průběžně vysokou čistotu oleje po celou dobu provozu. Dále obsahuje zařízení k vakuovému čištění olejových náplní podle vynálezu pouze jednu pohyblivou součást, reverzní čerpadlo, a je dostatečně robustní, aby sneslo kontinuální provoz po celou dobu životnosti technologického zařízení,'jehož je součástí, a to bez nároku na zvýšenou údržbu. Při vyřazení z činnosti nemá zhoršující vliv na technologické zařízený k němuž je připojeno, ve srovnání se stavem . provozu bez tohoto technologického zařízení.

Příklad praktického provedení zařízení k provádění způsobu vakuového čištění olejových náplní podle vynálezu je znázorněn na připojeném výkresu. Je na něm zobrazeno zařízení pro vakuové čištění chladicího oleje, připojené ke chladicímu okruhu elektrického transformátoru s přirozeným oběhem chladicího oleje.

Podle tohoto výkresu sestává příkladné provedení zařízení pro vakuové.čištění olejových náplní zejména z vakuového separátoru 2. s akumulačním nástavoem z gravitačního separátoru 4, ' z klopného obvodu z reverzního čerpadla £ a ze sady potrubí 17» 32, 42, 52, které' toto zařízení spojují s chladicím okruhem . 1_ elektrického transformátoru. Z tohoto chladicího okruhu 1_ transformátoru vychází v blízkosti jeho dilatační nádoby potrubí 52 olejové sprchy 5. na němž je vytvořeno rozvětvení 12 pro připojeni přepadového potrubí 32 a spádového potrubí 42, Potrubí 52 olejové sprchy £ je opatřeno filtrem 56, škrticí clonou 55 a olejovou sprchou která je .vložena do vakuového separátoru 2, Spádové potrubí 42 je opatřeno omezovači clonou 45 a je připojeno ke gravitačnímu separátoru 4, v je^ho^ž dnu je umístěn odvodňovac^í ven^til 4θ_. Z ^grav^itačníh^o separátoru 4 vychází násoska 14, v prostoru tohoto gravitač6

234 325 ního separátoru 4 perforovaná, která ústí do akumulačního nástavce 2· Tento akumulační nástaveo 2 J® připojen k horní části vakuového separátoru 2 tak, že spolu tvoří jednu nádobu, přepaženou uvnitř přepážkou 23 s vloženým zpětným ventilem 33* ' Spodní část vakuového separátoru 2 je opatřena spodním snímačem 21 výšky hladiny, kdežto horní část akumulačního nástavoe ² je o^pat^řena horním snímatom 31 výšky ^hla^diny a odvzdušnovaoím nástavcem 30. Do jeho horní části ústí také přepadové - potrubí 32. Spodní snímač 21 výšky hladiny je spojen s klopným obvodem- 6 spodním signálním vedením 26, zatímco horní snímač 31 výšky hladiny je spojen s tímto klopným obvodem 6. horním signálním vedením 36. Výstup klopného obvodu 6 je pak připojen k ovládaoím prvkům reverzního čerpadla 2 ovládacím vedením 67. Reverzní čerpadlo 2 Je vybaveno jednak spojovacím potrubím 27, které jej spojuje se spodní'částí vakuového separátoru 2, a jednak napájecím potrubím 17, které jej spojuje s chladicím okruhem 1_ transformátoru.

Činnos^t za^řízen^í pro va^kuové činění olejovýoh náplní je založena na nepřetržitém střídání separačního a kompresního praoovního cyklu, a bude proto popisována jako jedna pracovní sekvence těchto cyklů.

Zařízení pro vakuové čištění olejových náplní podle tohoto příkladu provedení je převedeno do separačního pracovního cyklu v závěrečné fázi předcházejícího kompresního pracovního . oyklu tak, že nátokem oleje z vakuového separátoru 2 do akumulačního nástavoe 2 J® ^v tomto akumulačním nástavci 2 zvyšována hladina oleje až do úrovně spínaoí hladiny horního snímače 31 výšky hladiny. To vyvolá elektrický signál, který je tímto horním snímačem 31 výšky hladiny vyslán do horního signálního vedení 36 a jím do klopného obvodu 6, . který vydá ovládaoím vedením 67 povel ovládaoím prvkům reverzního čerpadla 2 — obrácení jeho chodí, a tím k zahájení separačního cyklu. To znamená, že reverzní čerpadlo 2> které dosud čerpalo olej do vnitřního prostoru vakuového separátoru 2_, začne nyní z tohoto prostoru spojovacím potrubím 27 a napájecím potrubím 17 odtahovat. olej - zpět do chladicího okruhu 1 ' transformátoru. Zpětným nátokem oleje z prostoru akumulačního nástavoe 2 do prostoru vaku7

234 325 ového separátoru 2 je uzavřen zpětný ventil 53 a v prostoru vakuového separátoru 2_ dojde k poklesu celkového tlaku na úro^{veň paro}±^álních tlaků ^plynnýc^h příměsí, a ^dále až na ^úroveň tlaku sytosti kapalných příměsí· Rychlost poklesu hladiny Oleje ve vakuovém separátoru 2, je určena ' diferencí objemových nátoků mezi nátokem olejovou sprchou £ a hltností reverzního čerpadla £, přičemž je . nátok olejovou sprchou £ podstatně ovlivněn nejen statiokými veličinami, jako je například průtočný průřez škrticí clony ££, ale i v čase obecně proměnnou veličinou tlakové diference mezi vnějším atmosférickým tlakem a dosaženou úrovní vakua v paroplynovém polštáři· Následkem poklesu tlaku na uvedené úrpvně je . var příměsí v celém objemu vakuového separátoru 2. a plynná i parní fáze příměsí proniká vrstvou oleje a shromažďuje se ve formě paroplynového polštáře nad klesající hladinou oleje· Proces vakuové separace se značně intenzifikuje od okamžiku, kdy se z oleje vynoří olejová sprcha £, jíž neustále přitéká olej s příměsemi do prostoru vakuového separátoru 2, -Soparační pracovní cyklus je ukončen, když hladina oleje dosáhne úrovně spínací hladiny spodního snímače 21 výšky hladiny· Tento stav vyvolá ve spodním snímači 21 elektrický signál, který je spodním signálním vedením 26 převeden do klopného obvodu 6., načež tento klopný obvod £ vydá povel prostřednictvím ovládacího vedení 67 ovládacím prvkům reverzního čerpadla £ к obracení jeho chodu· Tím je zahájen kompresní pracovní cyklus· Při něm je olej do vnitřního prostoru vakuového separátoru 2 jednak vháněn reverzním čerpadlem 2. ^a jednak natéká do tohoto prostoru z olejové šproty £> přičemž nátok touto olejovou sprchou £ postupně klesá v souhlase s poklesem tlakové diference mezi vnějším tlakem v chladicím okruhu £ transformátoru a tlakem v paroplynovém polštáři, vytvořeném, ve vakuovém separátoru 2_. Protože kompresní pracovní cyklus představuje dynamický děj se značnou rychlostí nárůstu hladiny oleje a tlaku nad touto hladinou, existovalo by. reálné nebezpečí zpětného proudění plynů a par z paroplynového plštáře do prostoru olejové sprchy £, . nebo i do potrubí 52 olejové sprchy £· Tento stav.by mohl nastat jedině p^ři p^ře^kro^čen^{í tl}akov^é- ^úrovně nad. ^úroveň vn^ěj^šího tlaku v ^chla8

234 325 dioím okruhu £ transformátoru, například při opožděném otevření zpětného ventilu 53ž jeho výskyt je však eliminován vhodným umístěním olejové sprchy 5 do dostatečné vzdálenosti pod přepážku 23· Rychlý nárůst tlaku v paroplynovém polštáři pokračuje až - do dosažení tlakové úrovně, která je potřebná pro otevření-zpětného ventilu 33« Dalším zvýšením tlaku dojde k otevření tohoto zpětného ventilu 33» kterým začne do prostoru' akumulačního nástavoe 2 prudce vytékat stlačená směs plynů a par· Bezprostředně po vytlačení paroplynového polštáře z horního prostoru vakuového separátoru 2_ začne vytékat do akumulačního nástavce 2 také olej, a jeho nátokem je v tomto prostoru zvyšována hladina až do úrovně spínací hladiny horního snímače 31 výšky hladiny a zařízení k vakuovému čištění olejových náplní podle tohoto příkladu provedení je dříve popsaným způsobem převedeno do separačního ' cyklu· Z prostoru akumulačního nástavoe 2, ^kfMa j e olej vytlačen a kde dochází k částečné kondenzaci při probublávání parní fáze relativně studeným olejem, je olej s příměsemi odtahován násoskou 14 z nejnižsího.místa do gravitačního separátoru 4· V relativně klidném - prostředí gravitačního separátoru 4 proběhne doplňkový separační proces vlivem rozdílných hustot, a lehčí složka, tj. olej, je odváděna spádovým potrubím 42 zpět do ' chladicího okruhu £ transformátoru; těžší frakoe, v tomto případě voda, je kampaňovitě odpouštěna z prostoru gravitačního separátoru 4 odvodnovacím ventilem 40 mimo zařízení pro čištění olejových náplní* ρ δε dμδτ vynálezu

Claims (5)

1. lo Způsob vakuového čištění olejových náplní, vyznačený tím, že olej, znečištěný příměsemi plynů a kapalir^ je podroben separačnímu pracovnímu cyklu, během ně jž je. plyniULe odváděn z olejového· hospoetóáství technologického zařízený ' varem sa snížného. tlaku jsou z něj odlučovány příměsi plynů a kappain, přičemž je vyčištěný olej plyn^Le odváděn zpět do olejového hospoetóřstró technologického zařízení, a na tento separační. cyklus bezprostředně navazuje kompresní pyaaoovní cyklus, při němž jsou varem odloučené příměsi pLynů a kappain slLLatovány nad s^toupajjcí hladinou oleje až nad úroveň atmosférického tlaku a odváděny mtao technologické . zařízeno
2. 2o Způsob vakuového čištění podle bodu . vyznačený tím, že pracovní sekvence složená ze separačního a kompresního^ cyklu se periodicky opakuje»
3. 3o Zařízení k provádění způsobu vakuové separace olejových náplní podLe bodů 1 a2 , obsaiující vakuový aeparátor s aknmu.ačnta nástavcem, gravitační separátor s násoskou, klopný obvod, čerpadla, snímače hladiny a sadu potxubý vyznačené tato, do vakuového ae^parátoru (2), ^k rémuž ^je ^při^pojen akumulační nástavec (3), je vložena olejová sprcha (5) připojená potrubím (52) · olejové sprchy (5) ke zdroji oleje s příměseri., &áLd mezi vakuový separátor (2) a akumulační nástavec (3) je vložena přepážka (23) opatřená zpětoým ventilm (33), přičemž v tomto akumulačním nástavci (3) je jedtě u^pr^áV^n odvzdutérovací nástavec (30) a ^pře^padov^é 'potrubí (32) rovněž spojené se zdrojem oleje s příměsemi.
4. 4· zařízení podLe bodu 3, vyznačené tím, že do akшnιlačníUo nástavce (3) je vtažená n^oska (4), jejíž o^pačný konec je uložen v ' · gravitačním se^par^átor^ů · ⁽4⁾> který je pHpojen ke zdroji oleje s příměse^. spádovým' 'potrubí (42), které vychájzí spolu s přepadovým potrubím (32) a s potrubím (52) olejové sprchy (5) ze společného rozvětvení (12) o
5. 5o Z«aftzení podle bodu 3 . vyznačené tím, že k vakuóvému sepa234 325 rátoru (2) je připojen βροΛχί enJtaS (21) výšky hladiny, s^pojený' B^podnJ^mL signáUúm vederám (²⁶⁾ ' 'β klopnýn obvodem (6), a k akuimú.aěnímu nástavci (3) je připojen honní.

   snímač (31) výšky hladiny, spojerý* horním signálním vedením (36) rovněž β klopným obvodem' (6), jehož výstup je ovládacím vedením (67) připojen k ovládacím prvkům reversního čerpala (7), 'které je připojeno napájecím potrubím (17) ke zdroji óleje s příměsemi a spojovacím potrubím (27) k vakuovému separátoru (2)«