DE2160526A1 - Device for measuring the gas content of oil - Google Patents
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EEF/US71 188
EEF / US
Vorrichtung zur Messung des Gasgehaltes von ÖlDevice for measuring the gas content of oil
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Messung des Gasgehaltes eines Öls, insbesondere eines Öls, das zur elektrischen Isolierung benutzt wird.The invention relates to a device for measuring the gas content of an oil, in particular an oil, that is used for electrical insulation.
Bei der Herstellung von elektrischen Hochspannungsvorrichtungen ist es bekannt, als Isoliermittel verschiedenartige mit öl imprägnierte Stoffe zu .verwenden. Bekanntlich ist dabei wichtig, daß das imprägnierte Mittel keine Luft- oder Gasblasen oder Spuren von Feuchtigkeit enthält, um zu vermeiden, daß dadurch während des Betriebs der Vorrichtung eine Ionisierung auftritt, die die Qualität der Isolierung nach und nach verringert.In the manufacture of high voltage electrical devices, it is known to use various types of insulating means use substances impregnated with oil. As is well known It is important that the impregnated agent does not contain any air or gas bubbles or traces of moisture, in order to avoid ionization occurring during operation of the device, which would affect the quality the isolation gradually decreased.
Um diesen Nachteil zu vermeiden ist es bereits bekannt, die Isolierungen und die öle, die zum Imprägnieren verwendet werden, einer Behandlung zu unterwerfen, die dem Zweck dient, Spuren von Gas oder Feuchtigkeit zu entfernen. Das entgaste öl hat ferner die Eigenschaft, besonders begierig Gase-wieder zu absorbieren. Es ist daher notwendig, den Grad der Entgasung eines Öls, bevor es in die zum Imprägnieren dienende Vorrichtung eingeführt wird, genau zu kontrollieren.To avoid this disadvantage, it is already known the insulation and the oils used for impregnation be subjected to a treatment which serves the purpose of removing traces of gas or moisture. The degassed oil also has the property of being particularly eager to reabsorb gases. It is therefore It is necessary to determine the degree of degassing of an oil before it is introduced into the device used for impregnation will have to control closely.
Wegen der Bedeutung, über den Gasgehalt eines Öls, das für einen Transformator benutzt wird, unterrichtet zu sein, sind·bereits verschiedene Vorrichtungen entwickeltBecause of the importance of being taught about the gas content of an oil that is used for a transformer various devices have already been developed
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worden, mit denen der Gehalt bestimmt werden kann. Es gehören beispielsweise Vorrichtungen zum Stand der Technik, bei denen eine gegebene ölmenge entgast und entwässert wird. Das abgezogene Gas und das Wasser werden in einem geeichten Teil der Apparatur aufgefangen und man bestimmt anschließend den Wassergehalt durch Messung des Dampfdruckes nach der Verdampfung mittels eines Manometers und den Gehalt an Gas und Sauerstoff durch Messung der Volumina.. Diese Messung dauert lange, sie ist nicht kontinuierlich und macht die Entnahme einer Probe des zu analysierenden Öls unerläßlich, was ein schwieriger Arbeitsgang ist, der genau und mit großer Sorgfalt aus- geführt werden muß. Da das öl der Atmosphäre ausgesetzt ist, riskiert man ferner, daß dessen Gehalt an Gas verändert wird, weil sich Luft und Feuchtigkeit schon darin lösen können, so daß die Messung verfälscht wird.with which the salary can be determined. It include, for example, devices from the prior art in which a given amount of oil is degassed and drained will. The withdrawn gas and water are collected in a calibrated part of the apparatus and you then determines the water content by measuring the vapor pressure after evaporation using a manometer and the content of gas and oxygen by measuring the volumes .. This measurement takes a long time, it is not continuous and makes taking a sample of the oil to be analyzed indispensable, which is a difficult one Is an operation that must be carried out precisely and with great care. Because the oil is exposed to the atmosphere there is also the risk that its gas content will be changed, because air and moisture are already in it solve, so that the measurement is falsified.
Im übrigen muß man, um diese Methode anwenden zu können, das öl entgasen, um eine Blase zu bekommen, die eine bestimmte Menge an Wasser und Gas enthält, deren Volumen man mißt. Dies bringt eine Reihe von Arbeitsgängen mit sich, die in einer bestimmten Ordnung ablaufen müssen. Die Messungen dauern etwa 1 Stunde.In addition, in order to be able to use this method, one must degas the oil in order to obtain a bubble, a certain one Contains amount of water and gas, the volume of which is measured. This brings with it a number of operations that must run in a certain order. The measurements take about 1 hour.
|. Bei einer anderen Methode wird ein bestimmtes Volumen an öl, das gelöste Gase enthält, mit einer Spritze in einen Behälter eingeführt, in dem ein weit gezogenes Vakuum herrscht, so daß die gelösten Gase freiwerden und einen Druck von einigen Torr erzeugen, der mittels eines Kompressionsmanometers gemessen wird. Abgesehen davon, daß die Form des Behälters dabei von Bedeutung ist, hat dieses Verfahren den Nachteil, daß eine kräftige Pumpe, ein Kompressionsmanometer und eine zerbrechliche Einrichtung aus Glas benötigt werden, so daß die Methode sich nur für Laboratoriumszwecke verwenden läßt.|. Another method is to use a certain volume oil containing dissolved gases into one with a syringe Introduced container in which there is a wide vacuum, so that the dissolved gases are released and a Generate a pressure of several Torr, which is measured by means of a compression manometer. Apart from this, that the shape of the container is important, this method has the disadvantage that a powerful pump, A compression manometer and a fragile glass device are needed so that the method can only be used for laboratory purposes.
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Bei einem anderen Verfahren wird die ölprobe, die sich in einem sorgfältig geschlossenen Behälter "befindet, mit sehr reinem Kohlendioxid gerührt, tun das Gas, das sich in dem Öl befindet, zu extrahieren. Das Gemisch aus Gas und Kohlendioxid durchläuft dann eine Kaliumhydroxydlösung, so daß das Gas, das sich in dem Öl befand, abgetrennt werden kann. Dieses Verfahren macht die Verwendung von Kohlendioxid, das sehr rein sein muß und von aufwendigen Apparaturen notwendig, so daß es nur wenig Anwendung findet.Another method is to take the oil sample that is in a carefully closed container "with very pure carbon dioxide stirred, the gas do that located in the oil to extract. The mixture of gas and carbon dioxide then passes through a potassium hydroxide solution, so that the gas that was in the oil can be separated. This procedure makes the use of carbon dioxide, which has to be very pure and of expensive equipment necessary so that it is only a little Applies.
Schließlich wird bei einem anderen Verfahren eine ölprobe in ein Meßrohr gedruckt, das mit einem Kolben und einem Absperrhahn versehen ist. Dann wird an dem Kolben gezogen, den man anschließend nach einer bestimmten Zeit wieder zurückkommen läßt. Dabei wird ein bestimmtes Gasvolumen frei, das man messen und analysieren kann* Diese Methode, die ebenfalls nicht kontinuierlich ist, besitzt auch einige der schon erwähnten Nachteile wegen der Verwendung des Meßrohres und der Notwendigkeit, eine Ölprobe zu nehmen.Finally, another method uses an oil sample printed in a measuring tube, which is provided with a piston and a stopcock. Then on the piston drawn, which is then allowed to come back after a certain period of time. A certain volume of gas is used free that can be measured and analyzed * This method, which is also discontinuous, possesses also some of the disadvantages already mentioned because of the use of the measuring tube and the need to take an oil sample gain weight.
Die Vorrichtungen, die sich der bereits bekannten Methode bedienen, stellen eine befriedigende Lösung nicht dar, weil sämtliche Verfahren den Nachteil haben, daß Entnahmen vorgenommen werden müssen, so daß sie diskontinuierlich arbeiten und daß das öl der Verunreinigung durch die umgebende Luft ausgesetzt ist.The devices using the already known method do not provide a satisfactory solution because all methods have the disadvantage that Withdrawals must be made so that they work discontinuously and that the oil of the impurity exposed by the surrounding air.
Die Aufgabe, die der Erfindung zugrundeliegt, besteht darin, eine Vorrichtung zur Kontrolle des Gasgehaltes, insbesondere des Gehaltes an Luft und Wasserdampf in einem öl, vorzugsweise in einem Öl, das zur Verwendung als Isoliermittel behandelt werden soll, hinsichtlich der Genauigkeit und der Handhabung gegenüber den be-The object on which the invention is based exists therein, a device for controlling the gas content, in particular the content of air and water vapor in an oil, preferably in an oil to be treated for use as an isolating agent accuracy and handling compared to the
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kannten Vorrichtungen zu verbessern, wobei die Messungen kontinuierlich, durchgeführt werden sollen und das öl unter Luftabschluß gehalten wird.known devices to improve, with the measurements being carried out continuously, and the oil is kept under the exclusion of air.
Zs sei darauf hingewiesen, daß eine Lösung dieses Problems durch Anwendung'des Henryschen Gesetzes erhalten werden könnte, gemäß dein die Masse des in der Volumeinheit einer Flüssigkeit bei konstanter Temperatur gelösten Gases proportional dem Partialdruck des Gases im Gleichgewichtszustand oberhalb der Flüssigkeit ist. Durch die Messung des Gas- Partialdruckes in der Atmosphäre im Gleichge-. wichtszustand oberhalb des Öls ist es möglich, den Gasgehalt dieses Öls zu bestimmen. It should be noted that a solution to this problem could be obtained by applying Henry's law, according to which the mass of the gas dissolved in the unit volume of a liquid at constant temperature is proportional to the partial pressure of the gas in the equilibrium state above the liquid. By measuring the gas partial pressure in the atmosphere in the same. weight condition above the oil, it is possible to determine the gas content of this oil.
Eine Meßvorrichtung für den Gasgehalt eines Öls, das zur elektrischen Isolierung benutzt werden soll, besteht erfindungsgemäß aus einem dichten ühterdruckbehälter, in dem das öl, das durch eine Eintrittsleitung zugeführt wird, durch Schwerkraft in ein Gefäß mit gleichbleibendem Niveau fällt, das über eine Verbindungsleitung an eine Austauschkolonne angeschlossen ist, in der das öl, um das darin enthaltene Gas auszutreiben, sich in einer dünnen Schicht ausbreitet und dann durch die Kolonne einer ebenfalls auf gleichbleibendem Niveau angeordneten Schale zugeführt |< wird, die an eine Abzugsleitung angeschlossen ist, wobei die Austauschkolonne mit einem Meßgerät verbunden ist, mit dem die Änderung des Gasdruckes in der Kolonne gemessen werden kann.A measuring device for the gas content of an oil which is to be used for electrical insulation consists according to the invention from a tight pressure vessel in which the oil, which is fed in through an inlet line, by gravity into a vessel with a constant level falls, which is connected via a connecting line to an exchange column, in which the oil to the in expel contained gas, spreads in a thin layer and then through the column one also on constant level arranged shell | <is supplied, which is connected to a discharge line, wherein the exchange column is connected to a measuring device with which the change in gas pressure in the column is measured can be.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Gefäß auf einer Höhe oberhalb der der Austauschkolonne angeordnet. Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Verbindungsleitung der Austauschkolonne mit dem Gefäß mit einem kalibriertem Rohransatz versehen, um den Durchfluß des Öls zu regeln. Ferner ist die Austausch-In a preferred embodiment of the invention the vessel is arranged at a level above that of the exchange column. According to another feature of the invention the connection line of the exchange column with the vessel is provided with a calibrated pipe attachment to the To regulate the flow of the oil. Furthermore, the exchange
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kolonne eine Kolonne mit Platten.column a column with plates.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Schale an dem Sockel der Kolonne angeordnet, die direkt in diese mündet. Ferner besteht die Schale aus einem Ring, der einen Überlauf bildet, in den die Abzugsleitung der Austauschkolonne eintaucht.According to a further feature of the invention, the shell is arranged on the base of the column, which is directly in this flows out. Furthermore, the shell consists of a ring which forms an overflow into which the discharge line of the exchange column immersed.
Auf der Zeichnung ist schematisch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Abbildung ist ein axialer Längsschnitt durch eine Meßvorrichtung gemäß vorliegender Erfindung.An exemplary embodiment of the invention is shown schematically in the drawing. The figure is a axial longitudinal section through a measuring device according to the present invention.
Das öl, dessen Gasgehalt bestimmt werden soll, wird durch eine Eintrittsleitung 2 einem abgedichteten Behälter 3 zugeführt, der auf konstanter Temperatur gehalten wird; die Temperatur wird durch ein Thermometer 18 kontrolliert. In dem Behälter 3 herrscht ein Unterdruck von etwa 10"" Torr, den man mit einer Vakuumpumpe zieht, die nicht dargestellt ist. Die Pumpe ist an einen Stutzen 4- im oberen Teil des Behälters angeschlossen. Das öl, das in den Behälter eintritt, fällt auf einen Trichter 5, der genau oberhalb des Gefäßes 6 mündet, das auf einer konstanten Höhe liegt. Das öl fällt durch Schwerkraft direkt in das Gefäß 6, wobei überschüssiges öl über den Rand des Gefäßes tritt und auf den Boden des Behälters 3 fällt. Das Gefäß 6 ist über eine Verbindungsleitung 7 mit einer Austauschkolonne 8 verbunden. In die Eingangsleitung 7 gelangt das öl über ein Rohr 1Ja «fat, dessen Eintrittsende unterhalb des ölspiegels 6a in dem Gefäß 6 liegt. Die Leitung 7 mündet in den oberen Teil der Kolonne 8 über einen kalibrierten Rohransatz, der von einer Düse gebildet wird, die den Durchfluß des Öls in die Kolonne 8 auf einen genau bestimmten Wert festlegt und begrenzt.The oil, the gas content of which is to be determined, is fed through an inlet line 2 to a sealed container 3 which is kept at a constant temperature; the temperature is controlled by a thermometer 18. In the container 3 there is a negative pressure of about 10 "" Torr, which is drawn with a vacuum pump, which is not shown. The pump is connected to a nozzle 4- in the upper part of the tank. The oil entering the container falls onto a funnel 5 which opens just above the vessel 6 which is at a constant height. The oil falls directly into the vessel 6 by gravity, with excess oil passing over the edge of the vessel and falling to the bottom of the container 3. The vessel 6 is connected to an exchange column 8 via a connecting line 7. The oil enters the inlet line 7 via a pipe 1 , the inlet end of which lies below the oil level 6 a in the vessel 6. The line 7 opens into the upper part of the column 8 via a calibrated pipe attachment which is formed by a nozzle which fixes and limits the flow of the oil into the column 8 to a precisely determined value.
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Die Austauschkolonne 8 ist eine Kolonne mit Platten, auf denen das öl in einer dünnen Schicht fließt und sich auf einer großen Oberfläche ausbreitet, so daß Luft und Gas, die in dem öl enthalten sind, nach und nach austreten und sich in der Kolonne ansammeln, in der ein Überdruck entsteht, der proportional dem Volumen des ausgetretenen Gases und der Luft ist.The exchange column 8 is a column with plates where the oil flows in a thin layer and spreads out spreads over a large surface, so that air and gas contained in the oil gradually escape and collect in the column, in which an overpressure is created proportional to the volume of the leaked Gas and air.
Nach einer bestimmten Betriebszeit stellt sich in der Kolonne 8 zwischen der Gas- und der Flüssigkeitsphase ein Gleichgewichtszustand ein, der durch die Ausbreitung des Öls begünstigt wird. Der Druck in der Kolonne bleibt konstant solange wie der Luft- und der Gasgehalt des Öls sich nicht ■ ändern. Wenn das öl einen kleineren Gehalt an Gas hat, sinkt der Druck in der Kolonne 8, während der Druck- steigt, wenn das öl mehr Gas enthält.After a certain operating time, there is between the gas and the liquid phase in the column 8 a state of equilibrium that is favored by the spread of the oil. The pressure in the column remains constant as long as the air and gas content of the oil do not ■ change. If the oil has a smaller content has of gas, the pressure in the column 8 drops while the pressure increases when the oil contains more gas.
Über eine Leitung 10 ist die Kolonne mit einem Vakuummeßgerät 11 verbunden, das mit einer Hülle 12 umgeben ist, die jeden Eintritt von atmosphärischer Luft verhindert. In dieser Hülle herrscht ein geringeres Vakuum; der Druck beträgt etwa 1 Torr.The column is connected to a vacuum measuring device via a line 10 11 connected, which is surrounded by a shell 12 which prevents any entry of atmospheric air. There is a lower vacuum in this envelope; the pressure is about 1 torr.
Der Sockel der Kolonne 8 ist in einer Schale 13 mit gleichbleibender Höhe angeordnet, derart, daß das öl, das aus dem Boden der Kolonne 8 austritt, sich bis zu einer Höhe 1$a ansammelt und dann über die Kante der Schale 13 überläuft. Es gelangt auf den Boden des Behälters 5i wo es sich mit dem öl vermischt, das über den Rand des Gefäßes 6 abläuft. Auf dem Boden des Behälters sammelt sich das öl bis zu einer Höhe 14a an, die zwischen dem Boden 3a und dem ölspiegel 13a liegt.The base of the column 8 is arranged in a shell 13 with a constant height, such that the oil, which emerges from the bottom of the column 8, up to a height 1 $ a and then over the edge of the Shell 13 overflows. It gets to the bottom of the container 5i where it mixes with the oil that passes over the Edge of the vessel 6 runs out. On the bottom of the container the oil collects up to a height 14a which is between the bottom 3a and the oil level 13a.
Eine Abzugsleitung 14, deren Ende 14b auf der Höhe 14a des ölspiegels liegt, führt das Öl seiner Verwendung zu.A discharge line 14, the end 14b of which is at the level 14a the oil level is, the oil leads to its use.
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Ein Ventil 15 erlaubt es, den Behälter 3 vollständig zu entleeren. Das Ventil 16 dient dazu, das Meßgerät 11 abzutrennen, in das man Luft über ein Ventil 17 eintreten lassen kann.A valve 15 allows the container 3 to be completely closed empty. The valve 16 is used to isolate the measuring device 11, in which air can enter through a valve 17.
Der in der Plattenkolonne 8 gemessene Druck wird auf einem Anzeigegerät 19 angezeigt, das mit dem Meßgerät 11 verbunden ist. Dieses Anzeigegerät ist geeicht, und die Einteilungen liefern direkt durch einfaches Ablesen die ermittelten Luft- und Wassergehalte in Volumprozent.The pressure measured in the plate column 8 is on a Display device 19 is displayed, which is connected to the measuring device 11 is. This display device is calibrated and the divisions provide the determined values directly by simply reading them off Air and water content in percent by volume.
Ein wesentlicher Vorteil der Vorrichtung gemäß vorliegender Erfindung besteht darin, daß die Meßung kontinuierlich ist und durchgeführt wird, während das öl zwischen einer Behandlungseinrichtung und einer Einrichtung zum Imprägnieren von Isolierstoffen und unter dauerndem Abschluß von der umgebenden Luft durchgeführt wird, so daß jede Verunreinigung ausgeschaltet wird.A major advantage of the device according to the present invention is that the measurement is continuous is and is carried out while the oil is between one Treatment device and a device for impregnation by insulating materials and under permanent isolation from the surrounding air, so that each Pollution is turned off.
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Also Published As
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