EP1096515A1 - Konditionierung von Flüssigkeit gefüllten Systemen im laufenden Betrieb und Vorrichtung zur Erreichung dieses Zieles - Google Patents

Konditionierung von Flüssigkeit gefüllten Systemen im laufenden Betrieb und Vorrichtung zur Erreichung dieses Zieles Download PDF

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EP1096515A1
EP1096515A1 EP00115734A EP00115734A EP1096515A1 EP 1096515 A1 EP1096515 A1 EP 1096515A1 EP 00115734 A EP00115734 A EP 00115734A EP 00115734 A EP00115734 A EP 00115734A EP 1096515 A1 EP1096515 A1 EP 1096515A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
drying
liquid
chamber
valve
water
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP00115734A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Josef Altmann
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Individual
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Publication of EP1096515A1 publication Critical patent/EP1096515A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/08—Cooling; Ventilating
    • H01F27/10—Liquid cooling
    • H01F27/12—Oil cooling
    • H01F27/14—Expansion chambers; Oil conservators; Gas cushions; Arrangements for purifying, drying, or filling

Definitions

  • the invention relates to the conditioning procedure, in particular with regard to Water content, gas and particle content, and a device for carrying it out this conditioning of liquid-filled systems, particularly suitable for electrical equipment with liquid-cellulose insulation systems such as these be used with power transformers.
  • the claim relates regardless of the conditioning of liquids and liquids related type in and out of service using the following described device.
  • the use of the device according to the invention in particular, but not limited to the drying of liquid-filled transformers with Cellulose insulation is based on the property of the transformers that through internal Processes Water is created or water penetrates from outside. The water becomes too over 95% stored in cellulose, but goes depending on the Temperature in the insulating liquid. This temperature dependent hike the water between solid insulation and liquid insulating agent can sufficient water content with increasing temperature to lose the necessary dielectric properties and thus to the collapse of the Device.
  • the device is constructed so that one in the device Cellulose pack is located using the mechanisms described below is subjected to the cycles shown above.
  • drying according to the invention is particularly the fact that in this way a permanently low water content in liquids can be kept can.
  • This is particularly advantageous e.g. in liquid-cellulose insulation systems of liquid-filled transformers.
  • water management be, which means that a targeted and permanent low water content of the entire system can be ensured without the system being inadmissible to put high temperatures or otherwise under stress.
  • this advantage for all systems containing liquids, for water and gases represent a disruptive admixture (e.g. hydraulic systems).
  • the particular advantages of the system are that it is in the usual everyday operation of the system to be treated is used without the Operability or availability.
  • the process used ensures that the physical and chemical properties of the Liquids or liquid-solid systems that pass through it are not negative to be influenced.
  • the active system represents that which has been recorded Pollutants are reliably removed from the system and as far as it is liquids are collected in a container. In this way on the one hand, they are available to monitor the progress of the process on the other hand also for further analyzes to determine the origin e.g. about out leaky water coolers.
  • FIG. 1 An example of the practical application of the device according to the invention is shown as drying of electrical systems in the attached picture 1.
  • the connection is shown as a drying system to a power transformer.
  • Figure 2 shows the internal design of the drying system.
  • the transformer 1 consists of the boiler 10, which contains its active part, consisting of the magnetic circuit 100, and the winding 101, to which the expander 11 is connected from above through connecting pipe 111 and for others from the left, the connection with the left upper connection piece 131 and the left lower connection piece 132 with the left cooler 13 takes place and at the same time the right cooler 12 is also connected to the boiler 10 with the upper right connection piece 121 and the right lower connection piece 122.
  • connection of the transformer 1 to the drying system 2 takes place via the connection 241 and the supply line 242 to the right valve 120 of the right liquid cooler 12, the return line 271 of the drying system 2 with the return connection 272 to the left valve 130 of the left cooler 13 Transformer 1 is connected.
  • a practical implementation of the drying system according to the invention is shown in drawing Figure 2, which consists of the main chamber 20 in which a cellulose filter set 200 is arranged, the lower part of the main chamber 20 being connected to the vertical channel 203 with the left chamber 23 and the upper part the main chamber 20 is connected to the right chamber 21 by means of a central channel 201.
  • the left chamber 23 is connected by means of a transfer tube 204 to the upper region of the condenser 28, which is cooled by the fan 280.
  • the lower area of the condenser 28 is connected via the connection piece 293 to the upper area of the water tank 29, in the lower area of which the drain tap 291 is arranged.
  • the right chamber 21 is fixedly connected to the ejector 210, on the side of which the suction pipe 216 is arranged, which leads via a throttle 292 into the upper region of the water container 29, the upper region of the ejector 210 with the feed pipe 251 being the upper region of the Liquid warmer 25 is connected, in which a radiator 250 is arranged, and from whose lower region the drain pipe 27 leads.
  • the right chamber 21 and left chamber 23 are connected via connector 211, which opens into the left chamber 23 from the lower region of the right chamber 21 via a third check valve 231.
  • nozzle 221 On the right side of the gear pump 22 there is a nozzle 221 from which the suction pipe 24 with built-in suction servo valve 240 branches off immediately after the gear pump 22 and is used as a connection 241 to the system to be treated, for example the transformer.
  • the connector 221 is arranged after the second check valve 222 on the drain pipe 27, the upper area of which opens out on the one hand into the lower area of the liquid heater 25, and on the other hand branches off from the drain pipe 27 of the discharge connector 212 with the built-in first check valve 213, which in the lower area of the right chamber 21 opens, the lower region of the drain pipe 27 with the output servo valve 270 leading to the return connection 271.
  • the vent valve 202 is arranged, which is connected by means of vent pipe 264 to the upper part of the double-acting closure 26, which is equipped in its inner area with a float mechanism 260 and from whose upper right side the air blow-off valve 261 opens, whereby the turning pipe 262 emerges from the lower right side thereof, which opens into the left chamber 23 via the fourth check valve 263.
  • the operating drying according to the invention shown in the example takes advantage of the fact that during normal operation the transformer 1 is heated by the heat loss from the winding 101 and the magnetic circuit 100 and reaches a significantly higher average temperature than the surroundings. According to this temperature, a state of equilibrium is established between water in the insulating liquid and the cellulose.
  • the hot and moist insulating liquid flows into the upper area of the boiler 10 of the transformer 1 and is passed into the right cooler 12 and left cooler 13, where it is cooled and passed again into the lower area of the boiler 10.
  • the moist and cooled insulating liquid then flows out of the lower area of the right cooler 12 of the transformer 1 via the right valve 120 and is introduced into the supply line 242 of the connecting piece 241 of the drying system 2 in the saturation cycle.
  • the moist liquid with the temperature close to the ambient temperature is passed through the cellulose filter insert, where water and substances bound to the water are filtered out of the insulating liquid and stored in the cellulose.
  • the insulating liquid dried in this process is led out of the drying system 2 via the outlet connection 271, return pipe 272 and the left valve 130 into the lower region of the transformer 1.
  • the insulating liquid with a reduced water content flows around the winding 101 and the magnetic circuit 100, gradually heats up and takes the water out of the cellulose.
  • the moist and heated insulating liquid then again passes through the right upper connector 121 into the right cooler 12, where it cools down again and the entire process is repeated. This saturation cycle continues until the preselected saturation of the filter insert with water. Then the inflow of moist insulating liquid from the transformer 1 into the drying system 2 is stopped.
  • the cycles described above run as follows:
  • the saturation cycle of the drying system 2 begins with the opening of the suction servo valve 240 and output servo valve 270 and the switching on of the gear pump 22 in the normal gear.
  • the hot and moist liquid is sucked into the drying system 2 by means of connection piece 241, and is led through the suction pipe 24, the piece 221, the closed check valve 213 and into the gear pump 22.
  • the gear pump 22 pumps the liquid through the connecting piece 220 into the left-hand chamber 23 and through the channel 203 into the lower region of the main chamber 20 through the cellulose filter insert 200.
  • the water and water-like substances are removed from the liquid and the Dried liquid flows from the main chamber 20 through the central channel 201 into the right chamber 21 and via the return line 212, the check valve 213 of which is open. It is led out of the drying system 2 through the open return servo valve 270 and through the return connection 271.
  • the saturation cycle of the drying system 2 lasts up to the preselected one Saturation of the cellulose filter insert 200. It will then turn off the Gear pump 22 and closure of the intake servo valve 240 ends and the The device changes to the regeneration cycle.
  • the direction of rotation of the gear pump 22 is open Counter-current switched the liquid through the connecting piece 220 from the left chamber 23 of the lower portion of the main chamber 20 and through the Overflow nozzle 211 whose first check valve 231 is open, also from the suctioned right chamber 21.
  • the aspirated liquid is by means of Gear pump 22 pressed into the nozzle 221, the check valve 213 in Direction of the drain pipe 27 is open, where the liquid flow so distributed that a smaller amount of liquid runs into the liquid warmer 25 in which the liquid is heated up with the radiator 250 and by means of a feed pipe 251 over the ejector 210 the right chamber 21 and in the upper area of the Main chamber 20 runs over the cellulose filter insert 200, the larger one Amount of liquid is discharged through the drain pipe 27 and opened output servo valve 270 and through the outlet port 271 Drying plant 2 leaves.
  • the left one Chamber 23, the main chamber 20 and the right chamber 23 much more Liquid aspirated as the total amount of liquid in this system the ejector 210 is supplied. Therefore, the rapidly decreases in all these chambers Pressure until the liquid in the dissolved gases is expelled.
  • This process of degassing the liquid takes place within one predetermined time interval under constant monitoring of the vacuum reached. If the required vacuum is reached at the end of the time interval, the changes Drying system 2 automatically for the regeneration of the cellulose filter insert 200. If this vacuum is not reached, the liquid must first be degassed effectively so that the regeneration of the cellulose filter insert 200 is optimal Conditions expires.
  • the gear pump 22 is switched off.
  • the Liquid then flows into the drying installation 2 through the outlet connection 271, the drain pipe 27, in the heater 25 and by means of ejector 210 in the right Chamber 21 simultaneously through the overflow nozzle 211 into the left chamber 23.
  • the vent valve 202 By filling the left chamber 23 and the right chamber 21 are in the separated gases and the mixture of liquid and gases on the one hand into the right chamber 21 through the central channel 201 in the upper area of the main chamber 20 pressed and at the same time the less of this mixture from the left chamber 23 through the vertical channel 203 pressed into the lower area of the main chamber, flows through the Cellulose filter insert 200 and is located in the upper area of the main chamber 20 the vent valve 202 initiated. Compression exceeds separated gases by the inflowing liquid in the main chamber 20 the atmospheric pressure opens the vent valve 202. That in the upper Area of the main chamber 20 separated and accumulated air mixture leaves the system through the open vent valve 202, the vent pipe 264, the double-acting closure 26, the blow-out valve 261 into the surrounding The atmosphere.
  • the system switches to one internal cycle. This causes a steep increase in pressure at the inlet of the Ejector 210, the ejector 210 on the one hand sucks the suction pipe 216 Air mixture from the upper area of the left chamber 23 and promotes on the other hand, the resulting mixture of bubbles and hot liquid into the right chamber 21. Partial separation takes place in right chamber 21 of the air mixture and the liquid in that part of the hot Liquid foam through the channel 201 into the area of the main chamber 20 is guided above the cellulose filter insert 200 and another part of the Foam by means of overflow nozzle 211, the check valve 231 is open in the left chamber 23 is directed.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Drying Of Solid Materials (AREA)

Abstract

Die Lösung betrifft die Betriebstrocknung z.B. von elektrischen Einrichtungen und dies besonders, aber nicht beschränkt auf die Trocknung von Zellulose-Flüssigkeitsystemen dieser Einrichtungen und externer Trocknungsanlage zur Durchführung dieser Art. Die Art der Bertiebstrocknung beruht auf dem natürlichen Temperaturgefälle zu den zu trocknenden Anlageteilen, üblicherweise durch die Verlustleistung der zu trocknenden Einrichtung erwärmt und dem Zellulosefiltereinsatz der Trocknungsanlage der auf der Temperatur nahe der Umgebungstemperatur gehalten wird. Die Art der Betriebstrocknung beruht ferner auf der Abfolge Sequenz der sich wiederholenden zwei Zyklen, wobei im Sättigungszyklus feuchte Flüssigkeit aus der zu behandelnden Einrichtung in die Trocknungsanlage geleitet wird und im Durchlauf seines Zellulosefiltereinsatzes getrocknet wird und erneut in die zu trocknende Einrichtung eingeleitet wird. Auf diesen Sättigungszyklus folgt dar Regenerationszyklus, in dessen Ablauf aus dem Zellulosefiltereinsatz der Trocknungsanlage das eingelagerte Wasser herausgeführt wird. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft das Vorgehen zur Konditionierung, insbesondere in Bezug auf Wassergehalt, Gas- und Partikelgehalt, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieser Konditionierung von Flüssigkeitgefüllten Systemen, insbesondere geeignet für elektrische Einrichtungen mit Flüssigkeit- Zellulose Isolationssystemen, wie diese bei Leistungstransformatoren verwendet werden. Der Anspruch bezieht sich unabhängig davon auf das Konditionieren von Flüssigkeiten und Flüssigkeiten verwandter Art in und außer Betrieb unter Verwendung der im weiteren beschriebenen Vorrichtung.
Die Verwendung der Vorrichtung nach der Erfindung insbesondere, aber nicht beschränkt, auf die Trocknung von flüssigkeitsgefüllten Transformatoren mit Zelluloseisolation beruht auf der Eigenschaft der Transformatoren, daß durch innere Vorgänge Wasser entsteht oder von außen Wasser eindringt. Das Wasser wird zu über 95% in der Zellulose gespeichert, geht aber in Abhängigkeit von der Temperatur in die Isolierflüssigkeit über. Diese temperaturabhängige Wanderung des Wasser zwischen fester Isolation unf flüssigem Ilsoliermittel kann bei hinreichendem Wassergehalt bei steigender Temperatur zum Verlust der notwendigen dielektrischen Eigenschaften und somit zum Zusammenbruch des Gerätes führen.
Aus diesem Grund muß das Wasser aus dem System ausgeführt werden, um Isolationsfähigkeit und damit die Betriebssicherheit sicher zu stellen. Es ist notwendig diesen Vorgang so zu steuern, daß dabei keine thermische oder mechanische Überlastung des Systems eintritt Auch eine nachprüfbare Erfolgskontrolle ist unerläßlich.
Die derzeit üblichen Methoden zur Trocknung solcher Systeme sind nur in begrenztem Maß in der Lage das Problem in seiner ganzen Komplexität zu lösen. Die zumeist verwendete Lösung vor Ort mit einer "Flüssigkeitaufbereitung" das Flüssigkeit zu Trocknen trägt nicht der Tatsache Rechnung, daß die Diffusion des Wassers zwischen Zellulose und Flüssigkeit langsam verläuft und somit in der relativ kurzen Zeit, in der eine solche Behandlung durchgeführt werden kann, praktisch nur das Flüssigkeit getrocknet werden kann und der größere Teil der Feuchtigkeit in der Zellulose und somit im System verbleibt. Auch andere Methoden der kurzfristigen Tocknung zeigen systematische Probleme, die deren Anwendung entweder aufwendig, riskant für die gealterte Zellulose macht oder die chemischen Eigenschaften der behandelten Isolierflüssigkeit nachteilig verändert. Die aufwendigste Methode ist eine Trocknung im Werk, die einen aufwendigen Transport und eine weitgehende Demontage erfordert.
Methoden, bei denen der Transformator vor Ort entleert und mit Vakuum beaufschlagt wird und mit Niederfrequenzspeisung eine gesteuerte Erwärmung des Systems erreicht werden soll, sind als riskant für das Isolationssystem zu betrachten und können wegen des fehlenden Wärmeträgers die nicht beheizten Teile der Isolation nicht erreichen. Nicht zu vernachlässigen ist auch das Problem der Vormagnetisierung des Eisenkerns durch den gleichstromähnlichen Niederfrequenzstrom, der bei dem Wiederzuschalten des Transformators zu unkalklierbaren Übergangsfunktionen des Magnetisierungsstroms führen kann.
Grundsätzlich ist festzustellen, daß alle Methoden, die kurzfristig wirken sollen riskant und aufwendig sind, nicht zuletzt weil auch ein Stillstand der gesamten mit dem Transformator verbundenen Anlage damit verbunden ist. Aus diesem Grund sind Methoden vorzuziehen, die die notwendige Konditionierung des Systems langsam und während des laufenden Betriebs erreichen. An solche Systeme ist als Grundvorraussetzung die Forderung zu stellen, daß es zu keiner Abdestillation leichter Fraktionen der behandelten Flüssigkeit kommt, weil andernfalls die ursprünglichen erwunschten Eigenschaften dieser Flüssigkeit nicht mehr eingehalten werden Aus diesem Grund sind alle Verfahren, die mit Hochvakuum arbeiten für diese Zwecke ungeeignet.
Die Erfindung löst die oben beschriebenen Probleme auf grundsätzlich andere Weise. Um z.B. einen Transformator mit einem Flüssigkeit-Zellulose-System zu trocknen muß das Flüssigkeit trocken gehalte werden, damit das Wasser aus dem System über ein "Feuchtigkeitspotentialgefälle" diffundieren kann. Aus diesem Grund wird das zu behandelnde System im Nebenstrom über mindestens zwei Punkte mittels Rohren oder Schläuchen an die Vorichtung nach der Erfindung angeschlossen. Die Vorrichtung stellt prinzipiell in Bezug auf die Feuchtigkeit in dem zu behandelden System eine "Potentialsenke" dar. Die Arbeitsweise dieser Vorrichtung ist im Gegensatz zu einer "passiven" Filterung "aktiv", das heißt die aufgenommenen Stoffe werden gezielt aus dem zu behandelnden System herausgeführt und können nicht wieder unkontrolliert zurückkehren. Die Arbeitsweise der Anordnung nach der Erfindung beruht auf zwei Eigenschaften von Zellulosematerialen.
  • 1. Bei niedrigen Temperaturen kann Zellulose beträchtliche Wasermengen aus den Flüssigkeiten, in die sie eingetaucht wird aufnehmen.
  • 2. Bei relativ geringer Temperaturerhöhung und Druckreduzierung gibt sie das gespeicherte Wasser wieder leicht ab.
    • Aus diesen Grund besteht das Arbeitsprizip der Vorrichtung nach der Erfindung aus zwei Arbeitszyklen.
  • 1. Sättigungszyklus: Bei dieser Betriebsart wird die Zellulose kühler als das zu behandelnde System gehalten und dient als "Potentialsenke". In diesem Zustand nimmt sie Wasser auf bis zur Sättigung.
  • 2. Regenerationszyklus: Bei dieser Betriebsart wird die Vorrichtung von dem zu beandelden System getrennt, die Zellulose erwärmt und unter Unterdruck gesetzt. Das gespeicherte Wasser und alle anderen damit verbundenen Stoffe werden entfernt und so deponiert, daß eine Rückkehr in das zu behandelnde System ausgeschlossen ist (aktives Prinzip). Danach schaltet das System wieder auf Sättigungszyklus.
    • Die beiden Zyklen wiederholen sich ständig.
    Technisch wird die Vorrichtung so aufgebaut, daß sich in der Vorrichtung ein Zellulosesatz befindet, der mittels der im Folgenden beschriebenen Mechanismen den oben dargestellten Zyklen unterworfen wird.
    Der Vorteil der Trocknung laut Erfindung besteht besonders in der Tatsache, dass auf diese Art ein dauerhaft niedriger Wassergehalt in Flüssigkeiten gehalten werden kann. Das ist besonders vorteilhaft z.B. bei den Flüssigkeit-Zellulose-Isoliersystemen von flüssigkeitsgefüllten Transformatoren. Bei diesen Geräten kann mit Hilfe der Vorrichtung nach der Erfindung ein "Wassermanagement" erreicht werden, was bedeutet, daß gezielt und dauerhaft ein niedriger Wassergehalt des gesamten Systems sichergestellt werden kann ohne das System durch unzulässig hohe Temperaturen oder auf andere Weise unter Streß zu setzen. Grundsätzlich gilt dieser Vorteil für alle Systeme die Flüssigkeiten enthalten, für die Wasser und Gase eine störende Beimischung darstellen (z.B. Hydrauliksysteme).
    Zusammengafaßt bestehen die besonderen Vorteile des Systems darin, daß es im üblichen Alltagsbetrieb des zu behandelnden Systems eingesetzt wird ohne die Betriebstauglichkeit oder Verfügbarkeit zu beeinträchtigen. Der verwendete Prozess stellt sicher, daß die physikalischen und chemischen Eigenschaften der Flüssigkeiten oder Flüssigkeits-Feststoffsysteme, die ihn durchlaufen nicht negativ beeinflußt werden. Weiterhin stellt das aktive System, das einmal erfaßte Schadstoffe zuverlässig aus dem System herausgeführt werden und soweit es sich um Flüssigkeitenhandelt, in einem Behälter gesammelt werden. Auf diese Weise stehen sie einerseits der Überwachung des Ablaufs des Prozesses zur Verfügung andererseits auch für weitere Analysen zur Feststellung der Herkunft z.B. etwa aus undichten Wasserkühlern.
    Ein Beispiel der praktischen Anwendung der Vorrichtung nach der Erfindung ist als Betriebstrocknung elektrischer Anlagen im beigelegten Bild 1 dargestellt. Bei dieser Anwendung ist der Anschluß als Trocknungsanlage an einen Leistungstransformator dargestellt. Bild 2 stellt die interne Ausführung der Trocknungsanlage dar. Der Transformator 1 besteht aus dem Kessel 10, der seinen aktiven Teil beinhaltet, bestehend aus dem Magnetkreis 100, und der Wicklung 101, an die von oben durch Verbindungsrohr 111 der Ausdehner 11 angeschlossen ist und zum anderen von links der Anschluss mit linken oberen Stutzen 131 und linken unteren Stutzen 132 mit dem linken Kühler 13 erfolgt und gleichzeitig ist auch an den Kessel 10 mit den oberen rechten Stutzen 121 und rechten unteren Stutzen 122 der rechte Kühler 12 angeschlossen.
    Die Verbindung des Transformators 1 mit der Trockenanlage 2 erfolgt über die Verbindung 241 und der Zuleitung 242 an das rechte Ventil 120 des rechten Flüssigkeitkühlers 12 ist, wobei der Rücklauf 271 der Trocknungsanlage 2 mit der Rücklaufverbindung 272 an das linke Ventil 130 des linken Kühlers 13 des Transformators 1 verbunden ist.
    Eine praktische Durchführung der Trocknungsanlage nach der Erfindung zeigt die Zeichnung Bild 2, diese besteht aus der Hauptkammer 20 in die ein Zellulosefiltereisatz 200 angeordnet ist, wobei der untere Teil der Hauptkammer 20 mit dem Vertikalkanal 203 mit der linken Kammer 23 verbunden ist und der obere Teil der Hauptkammer 20 mittels Zentralkanal 201 mit der rechten Kammer 21 verbunden ist.
    Die linke Kammer 23 ist mittels Überleitrohr 204 mit dem oberen Bereich des Kondensators 28, der durch den Ventilator 280 gekühlt wird,verbunden. Der untere Bereich des Kondensators 28 ist über das Anschlussstück 293 mit dem oberen Bereich des Wasserbehälters 29 verbunden, in dessen unterem Bereich der Ablasshahn 291 angeordnet ist. Die rechte Kammer 21 ist fest verbunden mit dem Ejektor 210, an dem seitlich das Absaugrohr 216 angeordnet ist, das über eine Drossel 292 in den oberen Bereich des Wasserbehalters 29 führt, wobei der obere Bereich des Ejektors 210 mit dem Speiserohr 251 der obere Bereich des Flussigkeitwarmers 25 verbunden ist, in dem ein Heizkörper 250 angeordnet ist, und aus dessen unterem Bereich das Entleerungsrohr 27 fuhrt. Die rechte Kammer 21 und linke Kammer 23 ist über Verbinder 211 angeschlossen, der aus dem unteren Bereich der rechten Kammer 21 über ein drittes Rückschlagventil 231 in die linke Kammer 23 mündet.
    An der rechten Seite der Zahnradpumpe 22 ist ein Stutzen 221 angeordnet von dem unmittelbar nach der Zahnradpumpe 22 das Saugrohr 24 mit eingebauten Saugservoventil 240 abzweigt, das als Anschluss 241 an das zu behandelnde System z.B. des Transformators verwendet wird. Der Stutzen 221 befindet sich nach dem zweiten Rückschlagventil 222 angeordnet an das Entleerungssrohr 27, dessen oberer Bereich einerseits in den unteren Bereich des Flüssigkeitwärmers 25 mündet, und anderseits von dem Entleerungssrohr 27 der Ausdruckstutzen 212 mit eingebauten ersten Rückschlagventil 213 abzweigt, das in den unteren Bereich der rechten Kammer 21 mündet, wobei der untere Bereich des Entleerungsrohrs 27 mit Ausgangsservoventil 270 zum Rücklaufanschluß 271 führt.
    Im höchsten Punkt der Hauptkammer 20 ist das Entlüftungsventil 202 angeordnet, das mittels Entlüftungsrohr 264 mit den oberen Teil des doppelwirkenden Verschlusses 26 verbunden ist, der in seinem inneren Bereich mit einem Schwimmermechanismus 260 ausgerüstet ist, und aus dessen oberer rechten Seite das Luftabblasventil 261 mündet, wobei aus dessen rechten unteren Seite das Wenderohr 262 austritt, das über das vierte Rückschlagventil 263 in die linke Kammer 23 mündet.
    Die im Beispiel dargestellte Betriebstrocknung nach der Erfindung nutzt die Tatsache, dass im normalen Betrieb der Transformator 1 durch die Verlustwärme der Wicklung 101 und des magnetischen Kreises 100 erwärmt wird und auf eine wesentlich höhere Durchschnittstemperatur als die Umgebung kommt. Entsprechend dieser Temperatur stellt sich ein Gleichgewichtszustand zwischen Wasser in der Isolierflüssigkeit und der Zellulose ein.
    Durch die erhöhte Temperatur geht das Wasser aus den festen Isolierstoffen der Wicklung 101 und aus den restlichen in Bild 1 nicht eingezeichneten Teilen des Transformators 1 wie z.B. Zwischenwände, Barrieren, oder Abschirmungen, die aus Zellulose hergestellt sind, in die Isolierflüssigkeit über. Die heisse und feuchte Isolierflüssigkeit strömt in den oberen Bereich des Kessels 10 des Transformators 1 und wird in den rechten Kuhler 12 und linken Kuhler 13 geleitet, wo es abgekuhlt und erneut in den unteren Bereich des Kessels 10 geleitet wird. Die feuchte und abgekühlte Isolierflüssigkeit fkießt dann aus dem unteren Bereich des rechten Kühlers 12 des Transformators 1 über das rechte Ventil 120 und wird im Sättigungszyklus in die Zuleitung 242 des Anschlussstutzen 241 der Trocknungsanlage 2, eingeführt. In der Trocknungsanlage 2 wird das feuchte Flüssigkeit mit der Temperatur nahe der Umgebungstemperatur durch den Zellulosefiltereinsatz geführt, wo Wasser und an das Wasser gebundene Substanzen aus der Isolierflüssigkeit ausgefiltert und in de Zellulose gespeichert werden. Die dabei getrocknete Isolierflüssigkeit wird aus der Trocknungsanlage 2 über den Ausgangsstutzen 271, Rücklaufrohr 272 und dem linken Ventil 130 in den unteren Bereich des Transformators 1 geführt. Auf diese Weise wird der Wassergehalt der Isolierflüssigkeit des Transformators 1. verringert Die Isolierflüssigkeit mit verringertem Wassergehalt umspült die Wicklung 101 und den Magnetkreis 100, erwärmt sich allmählich und entnimmt das Wasser aus der Zellulose. Die feuchte und erwärmte Isolierflüssigkeit tritt dann erneut durch den rechten oberen Stutzen 121 in den rechten Kühler 12, wo es erneut abkühlt und der gesamte Prozess wiederholt sich.
    Dieser Sättigungszyklus wird bis zur vorgewählten Sättigung des Filtereinsatzes mit Wasser fortgesetzt. Dann wird der Zufluß feuchter Isolierflüssigkeit aus dem Transformator 1 in die Trocknungsanlage 2 beendet.
    Es fokgt der interne Regenerationszyklus, bei dem der Zellulosefiltersatz wieder getrocknet wird und das Wasser im Wasserbehälter deponiert wird. Nach der Regeneration wird die Trocknung im Sättigungszyklus fortgeführt.
    Die oben beschriebenen Zyklen laufen wie folgt ab:
    Der Sättigungszyklus der Trocknungsanlage 2 beginnt mit der Öffnung des Saugservoventils 240 und Ausgangsservoventils 270 und der Einschaltung der Zahnradpumpe 22 in den Normalgang. Die heisse und feuchte Flüssigkeit wird in die Trocknungsanlage 2 mittels Anschlussstutzen 241 angesaugt, und über das Saugrohr 24, den Stutzen 221, das geschlossene Rückschlagventil 213 und in die Zahnradpumpe 22 geführt. Die Zahnradpumpe 22 pumpt die Flussigkeit durch den Verbindungsstutzen 220 in die linke Kammer 23 und durch den Kanal 203 in den unteren Bereich der Hauptkammer 20 durch die Zellulosefiltereinsatz 200. Dabei werden im Zellulosefiltereinsatz 200 aus der Flüssigkeit das Wasser und dem Wasser ähnliche Substanzen entfernt und die getrocknete Flüssigkeit fließt aus der Hauptkammer 20 durch den Zentralkanal 201 in die rechte Kammer 21 und über die Rücklaufleitung 212, deren Rückschlagventil 213 geöffnet ist wird es durch das geöffnete Rücklaufservoventil 270 und durch den Rücklaufanschluß 271 aus der Trocknungsanlage 2. herausgeführt.
    Das Sättigungszyklus der Trocknungsanlage 2, dauert bis zur vorgewählten Sättigung des Zellulosefiltereinsatzes 200. Er wird dann Ausschaltung der Zahnradpumpe 22 und Schliessung des Ansaugservoventils 240 bendet und die Vorrichtung wechselt in den Regenerationszyklus.
    Im Regenerationszyklus wird die Drehrichtung der Zahnradpumpe 22 auf Gegenstrom geschaltet die Flüssigkeit durch den Verbindungsstutzen 220 aus der linken Kammer 23 des unteren Bereiches der Hauptkammer 20 und durch den Überlaufstutzen 211 dessen erstes Rückschlagventil 231 geöffnet ist, auch aus der rechten Kammer 21 abgesaugt. Die abgesaugte Flüssigkeit wird mittels Zahnradpumpe 22 in den Stutzen 221 gedrückt, dessen Rückschlagventil 213 in Richtung des Entleerungsrohrs 27 geöffnet ist, wo sich der Flüssigkeitstrom so verteilt, dass eine geringere Flüssigkeitmenge in den Flüssigkeitswärmer 25 läuft, in dem die Flüssigkeit mit dem Heizkörper 250 aufgeheitzt wird und mittels Speiserohr 251 über den Ejektor 210 die rechte Kammer 21 und in den oberen Bereich der Hauptkammer 20 über der Zellulosefiltereinsatz 200 läuft, wobei die grössere Flüssigkeitmenge durch das Entleerungsrohr 27 abgeleitet wird und über das geöffnete Ausgangservoventil 270 und durch den Ausgangsstutzen 271 die Trocknungsanlage 2 verlässt.
    In dieser ersten Entgasungsphase des Regenerationszykluss wird aus der linken Kammer 23, der Hauptkammer 20 und der rechten Kammer 23 wesentlich mehr Flüssigkeit abgesaugt, als die Gesamtflüssigkeitmenge, die in diesem System durch den Ejektor 210 zugeführt wird. Daher sinkt in allen diesen Kammern rasch der Druck, bis die in der gelösten Gase Flüssigkeit ausgetrieben werden.
    Dieser Prozess der Entgasung der Flüssigkeites verläuft innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls unter stetiger Überwachung des erreichten Vakuums. Wenn am Ende des Zeitintervalls das geforderte Vakuum erreicht ist, wechselt die Trocknungsanlage 2 automatisch zur Regeneration des Zellulosefiltereinsatzes 200. Falls dieses Vakuum nicht erreicht wird, muß die Flüssigkeit erst wirksam entgast werden, damit die Regeneration des Zellulosefiltereinsatzes 200 unter optimalen Bedingungen abläuft.
    Wird das erforderliche Vakuum nicht erreicht, z.B. im Fall, dass die Flüssigkeit eine grosse Menge von Gasen beinhaltet, wird die Zahnradpumpe 22 abgeschaltet. Die Flüssigkeit fließt dann in die Trocknungsanlage 2 durch den Ausgangsstutzen 271, das Entleerungsrohr 27, in die Heizung 25 und mittels Ejektor 210 in die rechte Kammer 21 gleichzeitig auch durch den Überlaufstutzen 211 in die linke Kammer 23. Durch das Auffüllen der linken Kammer 23 und der rechten Kammer 21 werden in beiden Kammern die abgeschiedenen Gase, sowie die Mischung von Flüssigkeit und Gasen einerseits in die rechte Kammer 21 durch den Zentralkanal 201 in den oberen Bereich der Hauptkammer 20 gedrückt und gleichzeitig wird auch der geringere Teil dieser Mischung aus der linken Kammer 23 durch den Vertikalkanal 203 in den unteren Bereich der Hauptkammer gedrückt, durchfließt den Zellulosefiltereinsatz 200 und wird in den oberen Bereich der Hauptkammer 20 unter das Entlüftungsventil 202 eingeleitet. Überschreitet die Kompression der abgeschiedenen Gase durch die zuströmende Flüssigkeit in der Hauptkammer 20 den atmosphärischen Druck öffnet sich das Entlüftungsventils 202. Das im oberen Bereich der Hauptkammer 20 abgeschiedene und angesammelte Luftgemisch verläßt das System durch das geöffnete Entlüftungsventil 202, das Entlüftungsrohr 264, den doppelwirkenden Verschluss 26, das Ausblasventil 261 in die umliegende Atmosphäre. Ist der obere Bereich der Hauptkammer 20 von gasfrei, fließt durch das Entlüftungsventil 202 und Entlüftungsrohr 264 in den doppelwirkenden Verschluss 26 Flüssigkeit nach. Dadurch geht der Schwimmermechanismus 260 im doppelwirkenden Verschluss 26 in die obere Endlage verschließt, dadurch das Luftabblasventil 261 und öffnet den Flüssigkeiteintritt in das Wenderohr 262.
    Danach wird im System erneut durch die im Gegenstrom geschaltete Zahnradpumpe 22 der Druck abgesenkt und der Entgasungsvorgang wiederholt bis in der Hauptkammer 20 das erforderliche Vakuum erreicht wird. Dann geht die Trocknungsanlage 2 zur Regeneration des Zellulosefiltereinsatzes 200 über, bei der das dort eingelagerte Wassers herausgeführt wird.
    Durch Schliessen des Ausgangservoventils 270 schaltet das System auf einen internen Kreislauf. Dadurch erfolgt ein steiler Anstieg des Druckes am Eingang des Ejektors 210, der Ejektor 210 einerseits saugt über das Absaugerohr 216 das Luftgemisch aus dem oberen Bereich der linken Kammer 23 ab und fördert anderseits das entstandene Gemisch von Blasen und heisser Flüssigkeit in die rechte Kammer 21. In der rechten Kammer 21 erfolgt eine teilweise Abscheidung des Luftgemisches und der Flüssigkeit dadurch, dass ein Teil des heissen Flüssigkeitschaumes durch den Kanal 201 in den Bereich der Hauptkammer 20 oberhalb des Zellulosefiltereinsatzes 200 geführt wird und ein anderer Teil des Schaumes mittels Überlaufstutzen 211, dessen Rückschlagventil 231 geöffnet ist, in die linke Kammer 23 geleitet wird.
    Durch die gleichzeitige Einwirkung des Vakuums und des heissen Schaumes auf den Zellulosefiltereinsatz 200 wird aus dem Zellulose das gelagerte Wasser und dem Wasser nahe Substanzen in Form von Dämpfen ausgetrieben, die mit der Trägerluft und Flüssigkeit aus der Zellulosefiltereinsatz 200 in den unteren Bereich der Hauptkammer 20 mitgerissen werden und durch den Vertikalkanal 203 in die linke Kammer 23 gefördert werden, wo die Trennung der Flüssigkeits von Gasen und Dämpfen erfolgt. Das Dampfgasgemisch wird aus der linken Kammer 23 mit dem Überführungsrohr 238 in den mit Ventilator 280 gekühlten Kondensator 28 überführt, wo der überwiegende Teil der Dämpfe kondensiert und das entstandene Kondensat mit der Trägerluft in den Wasserbehälter 29 gefördert wird. Dort wird es unter dem Flüssigkeitpegel deponiert und kann regelmässig mit dem Ablassventil 291 entfernt werden. Das getrocknete Luftgemisch aus dem Wasserbehälter 29 wird über den Ejektor 210 zurückgeführt und der gesamte Prozess wiederholt sich.
    1
    Transformator
    10
    Kessel
    100
    Magnetkreis
    101
    Wicklung
    11
    Ausdehner
    111
    Verbindungsrohr
    12
    rechter Kühler
    121
    rechter oberer Stutzen
    122
    rechter unterer Stutzen
    120
    rechtes Ventil /Hahn/
    13
    linker Kühler
    131
    linker oberer Stutzen
    132
    linker unterer Stutzen
    130
    linkes Ventil /Hahn/
    2
    Trocknungsanlage
    20
    Hauptkammer
    200
    Zellulosefiltereinsatz
    201
    Zentralkanal
    202
    Entlüftungsventil
    203
    Vertikalkanal
    204
    Überführungsrohr
    21
    rechte Kammer
    210
    Ejektor
    211
    Überlaufstutzen
    212
    Ausdruckstutzen
    213
    erstes Rückschlagventil
    216
    Absaugrohr
    22
    Zahnradpumpe
    220
    Verbindungsstutzen
    221
    Stutzen
    222
    zweites Rückschlagventil
    23
    linke Kammer
    230
    Entschlammungsventil
    231
    drittes Rückschlagventil
    238
    Überführungsrohr
    24
    Saugrohr
    240
    Saugservoventil
    241
    Anschlussstutzen
    242
    Zuleitungsrohr
    25
    Flüssigkeitwarmer
    250
    Heizkörper
    251
    Speisungsrohr
    26
    doppelwirkender Verschluss
    260
    Schwimmermechanismus
    261
    Luftabblasventil
    262
    Wenderohr
    263
    viertes Rückschlagventil
    264
    Entlüftungsrohr
    27
    Entleerungsrohr
    270
    Ausgangsservoventil
    271
    Ausgangsstutzen
    272
    Rücklaufrohr
    28
    Kondensator
    280
    Ventilator
    29
    Wasserbehälter
    291
    Ablasshahn /-ventil/
    292
    Dosierungsblende
    293
    Anschlussstück

    Claims (6)

    1. Die Betriebstrocknung elektrischer oder anderer Einrichtungen gekennzeichnet dadurch, dass die kontaminierte Flüssigkeit mit dem Wasser, das z.B. aus der Zellulose oder anderen Quellen des behandeltenSystems stammt, erwärmt durch die Verlustleistung der Einrichtung, im ersten Sättigungszyklus in die externe Trocknungsanlage so eingeleitet wird und durch seine gezielt auf eine niedrigere Temperatur als das zu behandelnde System gehaltenen Zellulosefiltereinsatz (Potentialsenke) gepumpt wird. Dort wird das Wasser überiegend aufgenommen und die so getrocknete Flüssigkeit aus der Trocknungsanlage erneut in die zu behandelnde Einrichtung eingeleitet.
    2. Die Art der Betriebstrocknung von z.B. Transformatoren, laut Pkt 1 ist weiter dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Regenerationszyklus der Flüssigkeitzufluss aus der zu trocknenden Einrichtung in die Trocknungsanlage unterbrochen wird und der Zellulosefiltereinsatz der Trocknungsanlage das aufgenommene Wasser und dem Wasser ähnliche Substanzen durch die Verringerung des Druckes im Verlauf und gleichzeitige Zwangsdurchspülung mit heissen Flüssigkeitschaum herausgeführt wird.
    3. Die Art der Betriebstrocknung z.B. von elektrischen Einrichtungen laut Pkt 1 und 2 ist weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Sequenz bestehend aus dem ersten Sätigungszyklus und dem zweiten Regenerationszyklus sich periodisch wiederholt.
    4. Die Art der Betriebstrocknung von z.B. elektrischen Einrichtungen laut Pkt 1, 2, und 3 ist weiter gekennzeichnet dadurch, dass die Betriebstrocknung von z.B. elektrischen Einrichtungen bei ihrem normalen Betriebstemperaturen abläuft.
    5. Die Betriebstrocknung laut Pkt 1-4 ist weiter gekennzeichnet dadurch, dass der Zellulosefiltereinsatz der Trocknungsanlage austauschbar ist, da gleichzeitig mit der Trocknung eine Ultrafiltrierung der Flüssigkeit die durch die Trocknungsanlage fliesst, durchgeführt wird.
    6. Die Vorrichtung zur Durchführung der Art der Betriebstrocknung laut Pkt 1-5, die aus einer Hauptkammer, rechten Kammer, linken Kammer, Wasserbehälter, doppelwirkenden Verschluss, Zahnradpumpe, Saug- und Ausgangservoventil und einen System von Verbindungsrohrleitungen besteht, ist gekennzeichnet dadurch, dass die Hauptkammer 20 in der die Zellulosefiltereinsatz 200 angeordnet ist, in ihren oberen Bereich mit dem Zentralkanal 201, mit der rechten Kammer 21 in die einerseits der Ejektor 210 eingebaut ist, der von oben mit dem Speisungsrohr 251, mit dem Flüssigkeitwärmer 25 verbunden ist und von der Seite des Ejektors 210 ist das Absaugerohr 216 abgeleitet, das über die Drossel 292 in den Wasserbehälter 29 führt, in dessen unteren Bereich das Ablassventil 291 eingebaut ist und dessen oberer Bereich über das Anschlussstück 293 mit dem Kondensator 28 verbunden ist, der weiter mit dem Überführungsrohr 238 den oberen Bereich der linken Kammer 28 verbindet, wobei die rechte Kammer 21 auch in ihren unteren Bereich mit dem Überlaufstutzen 211 mit eingebauten dritten Rückschlagventil 231 mit der linken Kammer 23 verbunden ist, und weiter ist auch die rechte Kammer 21 über den Ausdruckstutzen 212 mit eingebauten ersten Rückschlagventil 213 gekoppelt mit dem Entleerungsrohr 27, wobei der obere Bereich der Hauptkammer mit einem Entlüftungsventil 202 versehen ist, das mit dem Entlüftungsrohr 264 mit dem oberen Bereich des doppelwirkenden Verschlusses 26 und des unteren Bereiches der Hauptkammer 20 mittels Vertilkanal 203 mit der linken Kammer 23 verbunden ist, die in ihrem unteren Bereich mittels Verbindungsstutzen 220 mit der linken Seite der Zahnradpumpe 22 gekoppelt ist, deren rechte Seite mit dem Stutzen 221 aus dem einerseits vor dem eingebauten zweiten Rückschlagventil 222 das Saugrohr 24 abgezweigt mit eingebauten Saugservoventil 240 das in den Saugstutzen 241 mündet und anderseits mündet der Stutzen 221 in das Entleerungsrohr 27, dessen oberer Bereich mit dem unteren Bereich des Flüssigkeitwärmers 25 mit Heizkörper 250 verbunden ist und dessen unterer Bereich mit eingebauten Ausgangservoventil 270 mit dem Ausgangsstutzen 271 abgeschlossen ist und gleichzeitig ist auch der untere Bereich der linken Kammer 23 mittels Wenderohr 262 verbunden mit dem doppelwirkenden Verschluss 26 in dem der Schwimmermechanismus 260 und Ausblaseventil 261 angeordnet ist.
    EP00115734A 1999-09-10 2000-07-21 Konditionierung von Flüssigkeit gefüllten Systemen im laufenden Betrieb und Vorrichtung zur Erreichung dieses Zieles Withdrawn EP1096515A1 (de)

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