SE461873B - Foerfarande foer vakuumrening av oljefyllningar och anordning foer utfoerande av detta foerfarande - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 40 4-61 875 med aktiva förfaranden för avlägsnande av föroreningar i oljan baseras på centrifugering, filtrering eller vakuumrening, som är lämpliga för processer som utnyttjar en temporär rengöringscykel och det motsvarande arrangemanget är också avpassat härför. Vid kylslingor för elektriska transformatorer sker avgasning och av- hydratisering eller avvattning av oljan exempelvis endast i sam- band med översyn, nämligen endast när transformatorn är avstängd från drift. Om någon behandling av oljan krävs vid någon tidpunkt utöver en planerad översyn måste transformatorn slås ifrån såväl från det elektriska nätet och oljetillförselledningarna för den tid som krävs för utförande av centrifugering, filtrering eller vakuumbehandling av oljefyllningen. Eftersom rening av olja inte obligatoriskt utföres vid varje översyn är intervallen för oljans rening i en del fall ej strikt bestämda och det är omöjligt att garantera att de verkliga förhållandena för oljefyllningen för den fortsatta driften av transformatorn. En liknande situation är naturligtvis också vid andra teknologiska arrangemang för handen, även i fall där fullt så höga krav på renlighet på oljan ej ställs.

Passiva metoder för skyddande av oljefyllningar har likaså ett antal nackdelar, Såväl torkning?-som frysfällor är placerade W så att de reducerar den relativa fuktigheten för luften i utrymmet ovanför oljenivån för konservatorn. De förhindrar således förorening av olja av kondenserat vatten, men påverkar ej oljans uppsugande av gaser som innehålles i luften och av gaser som genereras i olje- fyllningen, till följd av transfórmatorns driftsförhållanden. Det hermetiska tillslutandet av oljeytan'i konservatorn medger ej någon tillgänglighet för luft och vattenångor till oljefyllningen , men förhindrar samtidigt avvikandet av gaser som genereras i oljefyll- ningen under drift. De farliga förhållanden beroende på oljans upptagande av gaser är i synnerhet känd vid elektriska transforma- torer. Detta uppträder i synnerhet i falletcmed snabba variationer i temperatur för transformatorerna och har normalt som resultat ett frigivande av de lösta gaserna i formnav bubblor, vilket föror- sakar väsentlig reduktion av det elektriska motståndet i det isole- rande oljemediet. I det fördelaktiga fallet förorsakas en avstäng- ning av transformatorn som åstadkommes med hjälp av ett gasrelä, vid svårare fall åstadkommes en elektrisk ljusbåge inuti maskinen och ett sammanbrott sker inte endast för ifrågavarande transformator utan även för hela det sammansatta transmissíonssystemet.

Ett syfte med uppfinningen är att väsentligen reducera dessa 10 15 20 25 30 35 40 3 46? 875 nackdelar. Detta sker i enlighet med uppfinningen genom att olja, förorenad av inblandning av gaser och vätskor underkastas en separationscykel, under vilken en del av den förorenade ol- jan kontinuerligt tas fràn oljesystemet för en teknologisk en- het och genom kokning vid reducerat tryck, separeras inbland- ningar av gaser och vätskor därifrån, varvid den renade oljan kontinuerligt returneras till oljesystemet för den teknologiska enheten, och efter den separerande arbetscykeln följer en tryckarbetscykel omedelbart, under vilken de avskilda inbland- ningarna av gaser och vätskor komprimeras ovanför en stigande oljenivà över nivàn för atmosfärstryck och föres ut fràn den teknologiska enheten. Lämpligtvis innefattar arbetsföljden en separerande och tryckcykel som repeteras periodiskt.

Anordningen för vakuumrening i enlighet med uppfinningen innefattar en vakuumseparator alternativt driven i en åter- skiljningscykel och en kompressionscykel, en reverserbar pump, ett rörsystem förbindande den reversibla pumpen med vakumsepa- ratorn medelst vilken i separationscykeln, ren olja dras fràn separatorn, och i komperessionscykeln, förorenad olja avges in i vakuumseparatorn, organ för att åstadkomma ett vakuumm i se- paratorn under separationscykeln med hjälp av den nedåtgående oljenivàrörelsen däri, organ för att åstadkomma ett lätt över- atmosfärstryck i vakuumseparatorn under kompressionscykel genom rörelsen uppåt för oljenivárörelsen däri, en accumuleringsför- längning och ytterligare anslutningar förbindande pumpen med accumuleringsförlängningskärlet för upptagande av de separera- de föroreningarna som avges av pumpen från separatorn, en av- givningsledning ansluten till accumuleringsförlängningskärlet, en gravitationsseparator ansluten till avgivningsledningen för att mottaga olja och vatten från separationen och ytterligare innefattande en flip-flop krets för att styra driften av den reversibla pumpen och därigenom drivningen för hela anordningen under dess separationscykel och dess kompressionscykel.

I en vidare utveckling av uppfinningen är en sifon insatt i accumuleringshuven. Den andra änden av sifonen slutar i en gravitationsseparator som är ansluten via en gravitationsled- ning till källan av förorenad olja, vilken gravitationsledning är avgrenad fràn en gemensam gren tillsammans med ett över- strömsrör och med en ledning för en oljedusch.

Vidare är lämpligen ett avkånningsorgan anslutet till va- 10 15 20 25 30 35 40 46'i 87"' 4 kuumseparatorn, det nedre avkänningsorganet är anslutet via en signalledning till en flip-flop krets och ett övre avkännings- organ är anslutet till accumuleringshuven. det övre avkännings- organet är likaså anslutet till flip-flop kretsen vars utgång via en styrledning är ansluten till syrelementet för en rever- sibel pump ansluten via en matningsledning till källan av föro- renad olja och via en anslutningsledning till vakuumseparatorn.

En fördel med förfarandet med vakuumrening av oljefyllningar och med arrangemanget för utövande av denna rening i enlighet med uppfinningen ligger primärt i att vakuumseparationen av gasformiga och vätskeformiga inblandningar i oljan till följd av en kompres- sion av de separerade gaserna och oljorna kan reducera koncentra- tionen av föroreningar i oljefyllningen i den teknologiska enheten till åtminstone en storleksordníng lägre än vad som skulle motsvara föroreningarna av olja vid normala atmosfärsförhållanden så att oönskade inblandningar kontinuerligt aktivt avlägsnas under den teknologiska enhetens drift utanför denna. En ytterligare fördel är att arrangemanget i enlighet med uppfinningen anpassar sig självt till variationer i koncentrationen av föroreningar i oljefyllningen genom varierande av perioden för separationscykeln; i fallet med en ökning av mängden föroreningar föreliggande i oljefyllningen, sker ett avkortande av separationscykelperioden och därigenom en ökning av avlägsnandet av gas- och vätskeformiga föroreningar. Vid oljekylda elektriska transformatorer säkerställes således ett kon- stant lågt innehåll av vatten och gaser i oljan och därigenom även dess höga elektriska motstånd; vidare bromsas till följd av en väsentlig reduktion av syreinnehållet åldringsprocessen för oljan de isolerande materialen och förlänger dessas livstid. Den allmänna reduktionen av gasinnehållet eliminerar faran för gassprängningar vid temperaturvatiationer och förhindrar därigenom ett avstängande av transformatorn av ett gasrelä, vid svårare förhållanden förhind- ras transformatorsammanbrott vilket är det sannolika resultatet vid gassprängningar eller expansioner vid maskiner för spänningar på 100 kV och mer. Arrangemanget i enlighet med uppfinningen är en del av hela den teknologiska enheten och förblir kontinuerligt i drift under dess normala drift exempelvis vid en turbin, en trans- formator, ett hydrauliskt oljesystem eller liknande och upprätthålls kontinuerligt en hög renhet för oljan under hela drifttiden. Arran- gemanget för vakuumrening av oljefyllningar i enlighet med upp- finningen innefattar vidare endast en rörlig del, en reversibel 10 15 20 25 30 35 40 461 873 pump, som är tillräckligt robust för att vara i kontinuerlig drift under hela lívstiden för den teknologiska enheten, av vilken den är en del, utan krav på något ökat underhåll. I fallet med dess frånkoppling från drift föreligger ingen försämrande effekt för den teknologiska enheten till vilken den är ansluten jämfört med drift utan denna.

Uppfinníngen skall nedan beskrivas närmare i form av ett ut- föringsexempel på uppfinningen i anslutning till ritningen på vilken schematiskt är visat ett arrangemang i enlighet med upp- finningen för rening av kylolja, ansluten till en kylkrets för en elektrisk transformator med naturlig cirkulation av kyloljan.

Anläggningen är visad i snitt från sidan.

Det på ritningen visade arrangemanget för vakuumreníng av oljefyllningnar innefattar i synnerhet en vakuumseparator 2, en accumuleringsförlängning 3, en gravitàtionsseparator 4, en flip- flopkrets 6, en reversibel pump 7 och enuuppsättning ledningar 17, 32, 42, 52 förbindande detta arrangemang med en kyl-loop 1 för en elektrisk transformator. En ledning 52 för en oljedusch S är avgrenad från kylslingan 1 för transfórmatorn nära dess konsverva- tor, vilken ledning 52 i sin tur innefattar en förgrening 12 för anslutande av ett överströmningsrör 32 och en gravitationsledning 42. Ledningen 52 för oljeduschen 5 är försedd med ett filter 56 med en strypande öppning 55 och med en oljedusch S som är placerad inuti vakuumseparatorn Z. Gravitationsledningen 42 är försedd med en begränsande öppningsplatta 45 och är ansluten till gravitations- separatorn 4 vid botten av vilken en avvattníngsventil 40 är pla- cerad. En sifon 14 leder från gravitationsseparatorn 4 och slutar i accumulatorlocket 3. Detta accumulatorlock 3 är vid den övre delen förbundet med vakuumseparatorn 2 så att de tillsammans bildar ett.enda kärl med en inre skiljevägg 23 anordnad med en backventíl 33. Den nedre delen av vakuumseparatorn 2 är försedd med ett nedre avkänningsorgan 21 under det att den övre delen av accumulerings- locket 3 är försett med ett övre avkänningsorgan 31 och med en av- luftningsförlängning. Överströmningsröret 32 slutar i den övre delen av accumuleríngslocket 3. Det nedre avkänningsorganet 21 är anslutet via en nedre signalledning 36 med en flip-flop krets 6, under det att avkänningsorganet 31 är anslutet till denna flíp-flop krets 6 via den övre signalledningen 36. Utgången från flip-flop kretsen 6 är därefter ansluten för att styra elementen för den reversibla pumpen 7 medelst en styrledning 67. Den reversibla pumpen 10 15 20 25 30 35 40 (N o 461 87 7 är försedd såväl med en anslutande ledning 27 anslutande den med den nedre delen av en vakuumseparator 2 och även med en matnings- ledning 17, anslutande denna med kylslingan 1 för transformatorn.

Driften eller manövreringen av arrangemanget för vakuumreníng av oljefyllningar baserar sig på ett kontinuerligt omväxlande av separerande och tryckarbetande steg och skall nedan beskrivas som en enda sekvens innefattande dessa bägge arbetssteg.

Anordningen för vakuumreníng av oljefyllningar i enlighet med detta utföringsexempel föres fram till den separerande arbetscykeln vid slutfasen av en föregående tryckarbetscykel genom tillförsel av olja från vakuumseparatorn Z till accumuleringslocket 3 under det att oljenivån ökas upp till höjden för omslagsnívån för det övre avkänningsorganet 31. Därigenom genereras en elektrisk signal som överförs av den övre signalledníngen 36 till flip-flop kretsen 6, som via styrledníngar 67 överföres till styrelement för den re- versíbla pumpen 7 till att omkasta dennas rörelse och därigenom starta separationssteget eller cykeln. Detta innebär att den re- verbibla pumpen 7 fram till nu har pumpat olja in i det inre ut- rymmet i vakuumseparatorn 2 och nu startar avledandet av olja från detta utrymme medelst en förbindande ledning 27 och en matnings- ledning 17 tillbaka in i kylslingan 1 för transformaton. Till följd av returflödet för oljan från utrymmet i accumuleringsförlängningen 3 till utrymmet för vakuumseparatorn 2 stänges den andra backventilen 53 och en total tryckreduktion åstadkommes i utrymmet för vakuum- separatorn 2 upp till nivån för partialtrycken för gasinblandníngarna och vidare upp till nivån för äng- eller bubbelbíldningstrycken för de vätskeformiga inblandningarna. Hastígheten för sänkandet av oljenivån i vakuumseparatorn bestämmes av volymskillnaderna för oljetillförseln från oljeduschen 5 respektive avledningen för den reversíbla pumpen 7, varvid tillförseln via oljeduschen 5 väsent- ligen påverkas inte endast av statiska värden såsom exempelvis tvärsnittet för strypöppningsplåten S5 utan också av det alltefter- som varierande värdet för tryckdifferensen mellan det yttre atmos- färstrycket och trycknivån för vakuumet i gas-ångkudden.

Till följd av tryckreduktionen till de nämnda nivåerna, för- orsakas ett kokande för inblandningarna i hela utrymmet i vakuum- separatorn 2 och de gas- och ångförmiga faserna för inblandningarna går igenom oljeskiktet och uppsamlas som en gas-ångkudde ovanför den sjunkande oljenívån. Vakuumseparationsprocessen är väsentligen intensífierad från det ögonblick då oljeduschen 5 kommer upp ur 10 15 20 25 30 35 40 461 8723 oljan genom vilken dusch S olja med inblandning kontinuerligt strömmar in i utrymmet i vakuumseparatorn 2. Separationsarbets- steget är avslutatc_ när oljenivån når den nivå vid vilken det nedre avkänningsorganet 21 blir aktivt. Vid dessa förhållanden genereras en elektrisk signal av det nedre avkänningsorganet 21, vilken signal via signalledningen 26 överföres till flip-flop kret- sen 6, vilken elektriska signal överföres via styrledníngen 67 till styrelement för den reversíbla pumpen 7 för omkastande av dess drivriktning. Därigenom startas tryckarbetssteget. Oljan till- föres härvid till det inre utrymmet i vakuumseparatorn Z såväl via den reversíbla pumpen 7 och strömmar även in i detta utrymme över oljeduschen 5, varigenom flödet via denna väsentligen reduceras i anslutning till reduktionen av tryckdifferensen mellan det yttre trycket i kylslingan 1 för transformatorn och trycket i gas-äng kudden som bildas i vakuumseparatorn 2. Eftersom tryckarbetssteget representerar ett dynamiskt förfarande med en väsentlig hastighet för den stigande oljenivån och eftersom vid tryck över denna nivå en verklig fara skulle kunna uppstå till följd av returflödet av gaser och ångor från gas-ång kudden till utrymmet för oljeduschen .5 eller även in i ledningen 52 för oljeduschen 5. Detta förhållande kan endast uppstå och trycknivån stiger över nivån för det yttre trycket i kylslingan 1 för transformatorn, exempelvis i fallet med ett försenat öppnande av den andra backventilen 53. Denna risk eller denna händelse kan emellertid förhindras genom ett lämpligt anordnande av oljeduschen 5 på tillräckligt avstånd under skilje- väggen 23. En snabb ökning av trycket i gas-ång kudden fortsätter till en trycknivå åstadkommes, som krävs för att öppna backventilen 33. Genom en fortsatt ökning av trycket öppnas backventilen 33 och den komprimerade blandningen av gaser och ångor börjar våld- samt strömma in i utrymmet i accumuleringslocket 3.

Omedelbart efter förflyttningen av gas-ång kudden börjar även olja strömma från det övre utrymmet i vakuumseparatorn 2 till accu- mulatorlocket 3 och till följd av denna tillförsel ökas oljenivån i detta utrymme upp till den nivån där det övre avkänningsorganet 31 är placerat och anordningen för vakuumrening av oljefyllningar i enlighet med uppfinningen startar en ny arbetscykel bestående av de två ovan beskrivna stegen.

Från den lägsta delen av utrymmet i accumuleringslocket 3 där en partiell kondensering sker vid bubblandet genom ångnings- fasen genom den relativt kalla oljan, avledes olja med inbland- 461 873 ningar av en sifon 14 till gravitationsseparatorn 4. Vid den rela- tiva stillheten i gravitatíonsseparatorn 4 sker en ytterligare separeringsprocess till följd av olika densitet och komponenter med lägst densitet, d v s olja returneras via gravitationsledningen 42 tillbaka till kylkretsen 1 för transformatorn, under det att de tyggre fraktíonerna, i det givna fallet vatten, avledes från gra- vítationsseparatorns 4 utrymme medelst dräneringsventilen 4 ut ur detta arrangemang för rengöring av oljefyllningar.

Claims (5)

4 UQ 46? 87 P a t e n t k r a v

1. Förfarande för vakuumrening av oljefyllningar, känne- tecknat av av att olja, förorenad av inblandning av gaser och vätskor underkastas en separationscykel, under vilken en del av den förorenade oljan kontinuerligt tas fràn oljesystemet (1) för en teknologisk enhet och genom kokning vid reducerat tryck, separeras inblandningar av gaser och vätskor därifrån, varvid den renade oljan kontinuerligt returneras till oljesystemet (1) för den teknologiska enheten, och efter den separerande arbets- cykeln följer en tryckarbetscykel omedelbart, under vilken de avskilda inblandningarna av gaser och vätskor komprimeras ovan- för en stigande oljenivá över nivàn för atmosfärstryck och föres ut från den teknologiska enheten.

2. Förfarande för vakuumrening enligt krav 1, kännetecknat av att arbetsföljden innefattar en separerande och tryckcykel som repeteras periodiskt.

3. Anordning för vakuumrening i enlighet med något av kraven 1 eller 2, kânnetecknad av att den innefattar en vakuum- separator (2) alternativt driven i en àterskiljningscykel och en kompressionscykel, en reverserbar pump (7), ett rörsystem (27) förbindande den reversibla pumpen med vakuumseparatorn medelst vilken i separationscykeln, ren olja dras från separa-' torn (2), och i kompressionscykeln, förorenad olja avges in i vakuumseparatorn (2), organ (5, 55) för att åstadkomma ett va- kuum i separatorn under separationscykeln med hjälp av den ne- dàtgàende oljenivàrörelsen däri, organ för att åstadkomma ett lätt överatmosfärstryck i vakuumseparatorn (2) under kompres- sionscykeln genom rörelsen uppåt för oljenivàrörelsen däri, en accumuleringsförlängning (3) och ytterligare anslutningar (33) förbindande pumpen med accumuleringsförlängningskärlet för upp- tagande av de separerade föroreningarna som avges av pumpen fràn separatorn, en avgívningsledning ansluten till accumule- ringsförlängningskärlet, en gravitationsseparator (4) ansluten till avgivningsledningen för att mottaga olja och vatten fràn separationen och ytterligare innefattande en flip-flop krets (6) för att styra driften av den reversibla pumpen (7) och därigenom drivningen för hela anordningen under dess separa- tionscykel och dess kompressionscykel.

4. Anordning i enlighet med krav 3, kännetecknad av att en sifon (14) är insatt i accumuleringshuven (3), den andra änden 46? 875 m av sifonen (14) slutar i en gravitationsseparator (14) som är ansluten via en gravitationsledning (42) till källan av förore- nad olja, vilken gravitationsledning (42) är avgrenad från en gemensam gren (12) tillsammans med ett överströmsrör (32) och med en ledning (52) för en oljedusch (5).

5. Anordning i enlighet med krav 3, kânnetecknad av att ett nedre avkänningsorgan (21) är anslutet till vakuumseparatorn (2), det nedre avkänningsorganet (21) är anslutet via en signalledning (26) till en flip-flop krets (6) och ett övre avkänningsorgan (31) är anslutet till accumuleringshuven (3), det övre avkänningsorganet (31) är likaså anslutet till flip-flop kretsen (6) vars utgång via en styrledning (67) är ansluten till styrelementet för en reversibel pump (7) ansluten via en matningsledning (17) till källan av förorenad olja och via en anslutningsledning (27) till vakuumseparatorn (2).