JP2010028022A - Additive dissolving device - Google Patents
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Description
本発明はたとえば変圧器等に用いられる絶縁油等の溶媒に、難溶性のBTA(ベンゾトリアゾ−ル)等の粉末状の添加剤を溶解させるための添加剤溶解装置に関する。 The present invention relates to an additive dissolving apparatus for dissolving a powdery additive such as hardly soluble BTA (benzotriazole) in a solvent such as insulating oil used in a transformer or the like.
BTAに変圧器の流動帯電抑制効果があることは1970年代の研究で知られている。最近、BTAに変圧器の事故原因の1つとなっていた変圧器内の硫化銅生成に対しても、その抑制効果を有することがわかってきた。流動帯電および硫化銅生成は経年とともに増大することが知られており、変圧器油にBTAを添加することで、これらのリスクを回避することができ、経年変圧器の長期信頼性の維持確保に有効である。一方、BTA粉末の変圧器油への溶解性は低いため、従来は、別置の温度制御できる攪拌溶解槽で長時間かけてBTAを変圧器油中に完全溶解させた後、この変圧器油を真空脱気装置に送ることによりその油中に溶存する水分や空気等を脱気させていた(例えば、特許文献1)。 It is known from research in the 1970s that BTA has an effect of suppressing the flow electrification of a transformer. Recently, it has been found that BTA has an effect of suppressing copper sulfide generation in a transformer, which has been one of the causes of transformer accidents. Flow charging and copper sulfide production are known to increase over time, and adding BTA to transformer oil can avoid these risks and ensure the long-term reliability of aged transformers. It is valid. On the other hand, since the solubility of BTA powder in transformer oil is low, conventionally, BTA powder is completely dissolved in transformer oil over a long period of time in a separate stirring and dissolving tank that can be controlled in temperature. The water, air, etc. dissolved in the oil were degassed by sending to the vacuum deaerator (for example, Patent Document 1).
従来の添加剤溶解装置は、難溶性の添加剤であるBTA粉末と溶媒である変圧器油を攪拌溶解槽内入れ、プロペラ等を有するミキサ−でかき混ぜるため、BTA粉末を変圧器油中に溶解するのに長時間を要するという課題を有していた。 In the conventional additive dissolution apparatus, BTA powder, which is a poorly soluble additive, and transformer oil, which is a solvent, are placed in a stirring dissolution tank and mixed with a mixer having a propeller, etc., so the BTA powder is dissolved in the transformer oil. It has a problem that it takes a long time to do.
本発明は上記の課題を解決し、難溶性の粉末状の添加剤(添加剤粉末)を素早く溶解させることのできる添加剤溶解装置を提供するものである。 This invention solves said subject and provides the additive melt | dissolution apparatus which can melt | dissolve a hardly soluble powdery additive (additive powder) rapidly.
この発明の添加剤溶解装置は、添加剤粉末および溶媒の送入口を有し前記添加剤粉末を前記溶媒に攪拌する攪拌溶解槽と、排気ポンプを有し減圧される真空脱気槽と、前記攪拌溶解槽から前記真空脱気槽内に設けられた噴霧ノズルに加圧状態で前記添加剤粉末および前記溶媒を送る送油ポンプとを備えた点を特徴とするものである。 The additive dissolution apparatus according to the present invention includes an agitation / dissolution tank having an additive powder and a solvent inlet and stirring the additive powder in the solvent, a vacuum deaeration tank having an exhaust pump and depressurized, The spray nozzle provided in the said vacuum deaeration tank from the stirring dissolution tank was equipped with the oil feed pump which sends the said additive powder and the said solvent in a pressurized state.
上記のように構成された本発明の添加剤溶解装置は、添加剤粉末を分散させた溶媒を高圧で減圧下の真空脱気槽内に噴霧するため、添加剤粉末と溶媒に衝撃を与えることができ、短時間に添加剤粉末を溶媒中に溶解できるという効果が得られる。 The additive dissolution apparatus of the present invention configured as described above sprays the solvent in which the additive powder is dispersed into a vacuum degassing tank under reduced pressure at a high pressure, so that the additive powder and the solvent are impacted. The additive powder can be dissolved in the solvent in a short time.
実施の形態1.
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態1について詳細に説明する。図1は本発明の実施の形態1に用いられる添加剤溶解装置の概略構成を示す構成図である。図2はBTAの変圧器油(例えばJIS C 2320に定められた種類A−1種絶縁油)に対する飽和溶解度曲線である。
Hereinafter,
図1に示すように本発明の添加剤溶解装置は、BTA粉末1を入れたBTA容器101、変圧器油2を入れたオイル容器102、処理後のBTAを完全に溶解・脱気した変圧器油3を入れる処理油容器103、ならびに攪拌プロペラ11および第1ヒ−タ12を収納した気密袋13を有する攪拌溶解槽200、第1の送油ポンプ21に配管でつながった噴霧ノズル22およびガス排気を行うロ−タリ−ポンプ23、第2の送油ポンプ24を備えた真空脱気槽300、それと、各容器と各槽を適宜つなぐ配管およびバルブから構成されている。
As shown in FIG. 1, the additive dissolving apparatus of the present invention includes a
図2のBTAの変圧器油に対する飽和溶解度曲線によると、40℃での飽和溶解度は約400mg/リットル、60℃での飽和溶解度は約730mg/リットルである。溶解性の低いBTAの完全溶解を行うため、処理温度40℃〜60℃での飽和溶解度の数分の1のBTA粉末1を変圧器油2に投入することにした。すなわち、約200mg/リットルの濃度を有したBTAを完全に溶解した変圧器油を得ることにする。
According to the saturation solubility curve for the BTA transformer oil in FIG. 2, the saturation solubility at 40 ° C. is about 400 mg / liter, and the saturation solubility at 60 ° C. is about 730 mg / liter. In order to completely dissolve BTA having low solubility, the
BTA容器101の配管111ならびにオイル容器102の配管112を通して、300gのBTA粉末1ならびに1500リットルの変圧器油2を攪拌溶解槽200に設けられた気密袋13の中に注入する。この注入に伴って気密袋13自体は図中の破線矢印が示すように膨らむ。注入が終わると攪拌プロペラ11と第1ヒ−タ12に通電を開始し、BTA粉末1を変圧器油2に分散させるとともに、このBTA粉末1を分散させた変圧器油4の液温が40℃になるまで過熱する。なお、この間に気密袋13の中に発生ないし存在した気体は、気密袋13の上部に設けられた図示しない排気バルブを通して排気される。これにより一度気体になった湿気や空気は、再度変圧器油2に溶け込むことはなくなる。変圧器油4の液温が40℃になると、上記図示しない排気バルブが閉じられ、気密袋13は外部気体と隔離され密封状態になる。第1ヒ−タ12はBTA粉末1を分散させた変圧器油4の液温が60℃になるまで通電され、そのまま液温を60℃で維持する。
Through the
一方、真空脱気槽300内の気体は、攪拌溶解槽200内の変圧器油4の液温が40℃に到達する間に、ロ−タリ−ポンプ23の稼動によって配管132を経由して排気され、約100mPの真空度に達する。そして変圧器油4の液温が40℃に達すると、第1の送油ポンプ21を稼動させる。BTA粉末1を分散させた変圧器油4は、攪拌溶解槽200から配管121経由して約100L/minの流速で送油ポンプ21に吸込まれ、約0.3MPに加圧されて配管131の先端に取り付けられた5個の噴霧ノズル22(穴径1mm)から真空脱気槽300内に注入される。なお、噴霧ノズル22の数は、設計事項であるので特に5個である必要性はない。このときBTA粉末1を分散させた変圧器油4は高圧下から真空中に放出されるため、油中に溶存する水分と気体成分を一気に気化膨張させながら噴霧状になる。噴霧ノズル22の噴射穴に対して、約30cmの対抗位置に反射板25が設けられており、この間で噴霧状になったBTA粉末1と変圧器油5は高速で互いにぶつかり合い、その衝撃でBTA粉末1も一気に微細化されながら高速で攪拌と拡散溶解を繰り返すため変圧器油中への溶解速度が著しく増加する。
On the other hand, the gas in the
噴霧状になったBTA粉末1を溶解し分散させた変圧器油5は、ロ−タリ−ポンプ23の働きにより溶存していた水分や気体を放出しながら、再度液体となってBTA溶解の変圧器油6となって真空脱気槽300の底に溜まる。このとき、BTA溶解の変圧器油6のなかには小さくなったBTA粉末1が残る。真空脱気槽300の底には第2ヒ−タ26が設けられ、その底に溜まったBTA溶解の変圧器油6を加熱し、その量が所定量に溜まるまでにはその液温は60℃に到達する。なお、真空脱気槽300の底に攪拌装置27を設けても良い。
The
変圧器油6が所定量になると、3方バルブ400を用いて真空脱気槽300につながる配管134と攪拌溶解槽200につながる配管122とを連結し、第2の送油ポンプを稼動させることにより真空脱気槽300内の変圧器油6を攪拌溶解槽200の気密袋13に挿入する。挿入されたBTA溶解の変圧器油6は、配管122の放出端と対面する位置に配置された邪魔板14にぶつかった後、BTA粉末1を分散させた変圧器油4と接触し攪拌プロペラ11により共に攪拌され交じり合い新たにBTA粉末1を分散させた変圧器油4になる。そして、その新たな変圧器油4は再び攪拌溶解槽200から真空脱気槽300内へ噴霧され、BTA粉末1を微細化しながら変圧器油中に溶けこみ、攪拌溶解槽200へと循環する。
When the
攪拌溶解槽200の変圧器油4の液温が60℃に加熱され、しばらくすると攪拌溶解槽200の中のBTA粉末1は完全に変圧器油に溶解された状態になる。なお、上記の工程でBTA粉末1が完全に変圧器油に溶解されるまでの所要時間は、攪拌溶解槽200のみを用いたとき(真空脱気槽300を用いないとき)と比較して短時間である。
The liquid temperature of the transformer oil 4 in the stirring / dissolving
攪拌溶解槽200の中のBTA粉末1は完全に変圧器油2に溶解されたのちは、3方バルブ400を用いて真空脱気槽300につながる配管134と処理油容器103につながる配管113とを連結するように切り替え、真空脱気槽300内の変圧器油を処理油容器103に挿入する。すると攪拌溶解槽200内の変圧器油は次第に減少し、気密袋13自体も縮む。気密袋13自体が所定の大きさに縮むと、攪拌プロペラ11と第1ヒ−タ12の通電を停止し、所定時間後に第1の送油ポンプ21を停止し、その後第2の送油ポンプ24ならびにロ−タリ−ポンプ23、第1ヒ−タ12等を停止し、BTA粉末1の変圧器油2への溶解処理を従来より短時間で終了する。本発明の実施の形態1では、変圧器油を真空脱気槽300内で複数回の脱気処理を繰り返し、また、気密袋13を有した攪拌溶解槽200を用いて外部気体と隔離しているために、従来より低水分濃度である変圧器油3を得ることができる格別の効果も得られる。
After the BTA
なお、実施の形態1では、溶け難い添加剤としてBTA粉末を、溶かしにくい溶媒として変圧器油を例にあげたが、いかなる溶け難い添加剤と溶かしにくい溶媒との組み合わせであっても上記の実施の形態1と同様に短時間での溶解処理が可能である。また、湿気や空気を再度変圧器油2に溶け込まなくするために用いた気密袋13は一例であって、攪拌溶解槽200内の変圧器油に空気や水分を含む外部気体に触れさせないよう隔離する気密性確保用の隔壁や隔壁膜であれば、いかなるものであっても良い。
In the first embodiment, BTA powder is used as an insoluble additive, and transformer oil is used as an insoluble solvent as an example. However, any combination of an insoluble additive and an insoluble solvent can be used. In the same manner as in the first embodiment, the dissolution treatment can be performed in a short time. Further, the
実施の形態2.
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態2について詳細に説明する。図3は本発明の実施の形態2に用いられる添加剤溶解装置の概略構成を示す構成図である。なお、図3中の各部位において、図1と同一部分ないし相当部分には同一符号を付与している。
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of an additive dissolving apparatus used in
図3に示すように本発明の実施の形態2の添加剤溶解装置は、実施の形態1の添加剤溶解装置の攪拌溶解槽200に接続された配管121に対し、その配管121の先にフィルタ−15を取り付けたものであり、それ以外の構成は実施の形態1と同じである。
As shown in FIG. 3, the additive dissolution apparatus according to the second embodiment of the present invention is connected to the
研究の結果、飽和溶解度の約80%以下の状態で、ある程度(例えば数十μm径)までに小さくなったBTA粉末は真空脱気槽300内で完全に溶解できることが判明した。ただし、そのBTA粉末の溶解する粒径は、真空脱気槽300の構造やそのランニング方法ならびに変圧器油中に溶解するBTA濃度にも左右されることも同時に判明した。そのため、本発明の実施の形態2で述べるフィルタ−15は、用いた処理条件下において、真空脱気槽300内でBTA粉末が完全に溶解するその粉末の粒径より小さいフィルタ−径を有するものである。なお、上記のフィルタ−径は用いる真空脱気槽とその運転等の処理条件が決まれば、そのつど容易に確認することができることは言うまでもない。
As a result of the research, it has been found that the BTA powder reduced to a certain extent (for example, a diameter of several tens of μm) in a state of about 80% or less of the saturation solubility can be completely dissolved in the
実施の形態1では、攪拌溶解槽200内のBTA粉末1が無くなるまで、攪拌溶解槽200と真空脱気槽300の間で変圧器油を循環させ、その後BTA粉末1が無くなった後から、真空脱気槽300を経て、BTA粉末1が完全に溶解した変圧器油3を処理油容器103に入れる必要があった。そのため、BTA粉末1が完全に溶解した変圧器油3を得るためにはバッチ処理で実施する必要性があった。なぜなら、新たなBTA粉末1を変圧器油3に添加すると、その度に添加したBTA粉末1の溶解を待つ必要があるからである。
In the first embodiment, the transformer oil is circulated between the stirring /
本発明の実施の形態2の添加剤溶解装置には、配管121の先にフィルタ−が装着されているため、攪拌溶解槽200内のBTA粉末1が完全に無くなる前であっても真空脱気槽300に送られたBTA粉末1を分散させた変圧器油4は、真空脱気槽300内でBTA粉末1を完全に溶解させるため、必ずしも攪拌溶解槽200と真空脱気槽300の間で変圧器油を循環させる必要性がなく、BTA粉末が完全に溶解した変圧器油3を処理油容器103に入れることが可能となる。従って、BTA粉末の含まれない変圧器油3を得るための処理を連続して行えるという効果が新たに得られる。また、攪拌溶解槽200内のBTA粉末1が完全に無くなる前であっても、BTA粉末の含まれない変圧器油3を得ることができるため、従来のようにBTA粉末1の添加量を、変圧器油の飽和溶解度の数分の1という低い値に設定する必要性がなくなるという効果が得られる。
In the additive dissolution apparatus according to the second embodiment of the present invention, a filter is attached to the end of the
実施の形態3.
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態3について詳細に説明する。図4は本発明の実施の形態3に用いられる別の添加剤溶解装置の概略構成を示す構成図である。なお、図4中の各部位において、図1または図3と同一部分ないし相当部分には同一符号を付与している。
Embodiment 3 FIG.
Hereinafter, the third embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of another additive dissolving apparatus used in Embodiment 3 of the present invention. In addition, in each site | part in FIG. 4, the same code | symbol is provided to the same part thru | or an equivalent part as FIG. 1 or FIG.
図4に示すように本発明の実施の形態3の添加剤溶解装置は、実施の形態2の添加剤溶解装置の攪拌溶解槽200にBTA濃度計を取り付け、真空脱気槽300から攪拌溶解槽200内に向けて変圧器油を戻すための配管等をなくしたものであり、それ以外の構成は実施の形態1と同じである。なお、BTA濃度計とは、液体クロマトグラフィ−法による濃度測定や赤外吸収分光分析法による濃度測定等、いかなる濃度測定法であっても良く、すなわち変圧器油中のBTAに対して濃度を測定できるものであれば良い。
As shown in FIG. 4, the additive dissolution apparatus according to the third embodiment of the present invention has a BTA concentration meter attached to the stirring
過飽和条件となる量のBTA粉末1を攪拌溶解槽200内に添加したとしても、実際のBTAの溶解性が低いため、相当の時間を経ないと飽和溶解度の約80%に至らないことが知られている。従って、攪拌溶解槽200内での実際のBTAの濃度が飽和溶解度の約80%以下であれば、真空脱気槽300に送られたBTA粉末1は真空脱気槽300内で完全に溶解させることができる。
It is known that even if an amount of
図4に示すように本発明の実施の形態3の添加剤溶解装置には、攪拌溶解槽200内にBTA濃度計が備えられているため、攪拌溶解槽200内の変圧器油中のBTA濃度を確認することができる。その結果、真空脱気槽300に送る変圧器油中のBTA濃度を飽和溶解度の約80%以下に制御することができ、そのようにBTA濃度を制御した状態で、配管121の先に取り付けたフィルタ−15でろ過しながら溶解処理を行うことにより、BTA粉末1を真空脱気槽300内において変圧器油中に完全溶解させることができる。したがって、真空脱気槽300からBTA粉末1を完全に溶解させた変圧器油3を処理油容器103に入れることができる。その際、図4に示すように真空脱気槽300から攪拌溶解槽200内に向けて変圧器油を戻すための配管等は必要なく、図4の実施の形態3の添加剤溶解装置のように無くしても同様に短時間でのBTA粉末の溶解処理は可能となる。したがって、本発明の実施の形態3の添加剤溶解装置では、過飽和条件となる量のBTA粉末1を攪拌溶解槽200内に添加することができ、短時間でBTAを完全に溶解させた変圧器油3を得ることができる。また、従来の添加剤溶解装置よりBTA粉末を高濃度で溶解させた変圧器油3を得ることができるという格別の効果が得られる。
As shown in FIG. 4, the additive dissolving apparatus according to the third embodiment of the present invention includes a BTA concentration meter in the stirring and
1 BTA粉末(添加剤粉末)
2 変圧器油(溶媒)
3 BTA完全溶解の変圧器油
4 BTA粉末を分散させた変圧器油
13 気密袋(隔壁、隔壁膜)
15 フィルタ−
21 第1の送油ポンプ
22 噴霧ノズル
23 ロ−タリ−ポンプ(排気ポンプ)
24 第2の送油ポンプ
200 攪拌溶解槽
300 真空脱気槽
1 BTA powder (additive powder)
2 Transformer oil (solvent)
3 Transformer oil completely dissolved in BTA
4 Transformer oil in which BTA powder is dispersed 13 Airtight bag (partition, partition membrane)
15 Filter
21
24 Second oil pump
200
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