一種板框式濾油機(jī)改進(jìn)技術(shù)

馬江峰　高　林　倪錢杭　錢海清　何　強(qiáng)

(國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司　紹興供電公司，浙江　紹興312000)

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一種板框式濾油機(jī)改進(jìn)技術(shù)

馬江峰高林倪錢杭錢海清何強(qiáng)

(國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司紹興供電公司，浙江紹興312000)

摘要：檢修現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用傳統(tǒng)板框式濾油機(jī)給主變壓器換油時(shí)會(huì)產(chǎn)生少量的乙炔，針對(duì)這一問題提出了一種改進(jìn)方案，設(shè)計(jì)了一種新的隔膜泵式濾油機(jī)，解決了這一問題，取得了良好的效果.

關(guān)鍵詞：濾油機(jī)；乙炔；齒輪泵；隔膜泵

1研發(fā)背景

國(guó)網(wǎng)紹興供電公司變電檢修室在生產(chǎn)作業(yè)中，諸如變壓器的拆裝、吊罩檢查以及例行檢修等，要進(jìn)行濾油注油操作，其常用的設(shè)備為真空濾油機(jī)和板框式濾油機(jī).真空濾油機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)包括加熱系統(tǒng)、過濾系統(tǒng)和真空分離系統(tǒng).絕緣油經(jīng)過粗過濾器濾除大顆粒雜質(zhì)之后，進(jìn)入加熱系統(tǒng)，加熱到一定溫度后進(jìn)入精過濾器，進(jìn)一步濾除固體雜質(zhì)，再進(jìn)入真空分離系統(tǒng)，在其中完成脫水、脫氣的步驟，最后進(jìn)入高精度過濾器進(jìn)行深度過濾，至此完成真空濾油過程[1].然而真空濾油機(jī)由于體積大、運(yùn)輸不便等原因，非特殊情況下很少使用.而板框式濾油機(jī)由于體積小、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)而普遍使用，但是板框式濾油機(jī)也有不足之處，即油經(jīng)濾油機(jī)過濾后會(huì)產(chǎn)生少量的乙炔.

2板框式濾油機(jī)工作原理及存在問題

2.1　板框式濾油機(jī)工作原理

板框式濾油機(jī)由過濾床、電動(dòng)機(jī)、齒輪泵和粗濾器等部分組成，實(shí)物圖如圖1所示[2].齒輪泵和電動(dòng)機(jī)裝在過濾部分的下面，油泵輸出的液體通過排送管、止推板輸送到過濾部分.在濾板和濾框相應(yīng)位置設(shè)有兩個(gè)通液孔，一個(gè)導(dǎo)入臟油，經(jīng)過濾室過濾后，從另一個(gè)導(dǎo)出干凈的油.過濾時(shí)臟油經(jīng)輸入通道分配到各個(gè)濾框內(nèi)，通過濾紙后進(jìn)入濾板的通液孔，將水分、雜質(zhì)留在濾紙表面.

2.2　齒輪泵工作原理

齒輪泵是板框式濾油機(jī)的重要組成部分，它一般做成定量泵.按結(jié)構(gòu)不同，齒輪泵分為外嚙合齒輪泵和內(nèi)嚙合齒輪泵，以外嚙合齒輪泵應(yīng)用最廣.

齒輪泵工作時(shí)，當(dāng)泵的主動(dòng)齒輪向某一方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，齒輪泵一側(cè)(吸油腔)齒輪脫開嚙合，齒輪的輪齒退出齒間，使密封容積增大，形成局部真空，油箱中的油液在外界大氣壓的作用下，經(jīng)吸油管路、吸油腔進(jìn)入齒間.隨著齒輪的旋轉(zhuǎn)，吸入齒間的油液被帶到另一側(cè)，進(jìn)入壓油腔.這時(shí)齒輪進(jìn)入嚙合，使密封容積逐漸減小，齒輪間部分的油液被擠出，形成了齒輪泵的壓油過程.齒輪嚙合時(shí)，齒向接觸

圖1　板框式濾油機(jī)裝置圖

線把吸油腔和壓油腔分開.當(dāng)齒輪泵的主動(dòng)齒輪由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)不斷旋轉(zhuǎn)時(shí)，輪齒脫開嚙合的一側(cè)，由于密封容積變大則不斷從油箱中吸油，輪齒進(jìn)入嚙合的一側(cè)，由于密封容積減小則不斷地排油，完成齒輪泵輸送液體的過程.圖2所示為齒輪泵工作原理結(jié)構(gòu)圖.[3].

圖2　齒輪泵的工作原理結(jié)構(gòu)圖

2.3　板框式濾油機(jī)存在的問題

油經(jīng)板框式濾油機(jī)過濾進(jìn)入變壓器后，經(jīng)檢驗(yàn)變壓器中的油有微量乙炔成份.乙炔的存在一方面造成變壓器安裝檢修質(zhì)量不能有效掌控及保障，另一方面不利于變壓器安全穩(wěn)定運(yùn)行及對(duì)其進(jìn)行運(yùn)行分析.通過分析和研究，排除了變壓器在運(yùn)行和試驗(yàn)中產(chǎn)生乙炔的因素，經(jīng)過對(duì)板框式濾油機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入研究，認(rèn)為產(chǎn)生乙炔的原因是齒輪泵長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，因機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)、摩擦等發(fā)熱產(chǎn)生高溫，從而使油受熱裂解產(chǎn)生乙炔.

常規(guī)板框式濾油機(jī)由于采用了齒輪泵，在油液通過泵腔被輸送的過程中，齒輪與泵腔或多或少會(huì)產(chǎn)生摩擦，會(huì)在局部區(qū)域產(chǎn)生瞬時(shí)高溫，當(dāng)溫度高于175℃時(shí)絕緣油就會(huì)開始裂解產(chǎn)生乙炔，并且濾油時(shí)間越久，油中乙炔含量越大.我們進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)，每次均取6份200 L合格的25#變壓器新油進(jìn)行循環(huán)濾油處理，在不同轉(zhuǎn)速下分別測(cè)量10個(gè)不同時(shí)間點(diǎn)的乙炔產(chǎn)率，根據(jù)試驗(yàn)得出了齒輪泵轉(zhuǎn)速、運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間以及乙炔產(chǎn)率之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，見圖3.

由圖3可見，當(dāng) 齒輪 泵轉(zhuǎn)速高于1 500 r/min時(shí)，乙炔產(chǎn)率開始明顯增加，隨著轉(zhuǎn)速的提高，乙炔

圖3　不同轉(zhuǎn)速下的乙炔產(chǎn)率與時(shí)間關(guān)系曲線

產(chǎn)率迅速增長(zhǎng)；當(dāng)轉(zhuǎn)速低于1 000 r/min時(shí)，乙炔產(chǎn)率極低；當(dāng)轉(zhuǎn)速低于500 r/min時(shí)，完全不會(huì)產(chǎn)生乙炔.但是當(dāng)齒輪泵轉(zhuǎn)速低于1 000 r/min，甚至低于500 r/min時(shí)，原本齒輪泵額定轉(zhuǎn)速3 000 r/min時(shí)對(duì)應(yīng)的額定流量116 L/min，此時(shí)還會(huì)有多少流量呢？同樣，我們進(jìn)行了齒輪泵轉(zhuǎn)速與流量關(guān)系的試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表1所示.

表1齒輪泵轉(zhuǎn)速與流量關(guān)系

轉(zhuǎn)速/(r·min-1)50010001500流量/(L·min-1)92648轉(zhuǎn)速/(r·min-1)200025003000流量/(L·min-1)6892116

由此可見，當(dāng)齒輪泵轉(zhuǎn)速低于1 000 r/min時(shí)，雖然能有效防止乙炔的生成，但也完全喪失了齒輪泵的實(shí)用經(jīng)濟(jì)性，此時(shí)濾油機(jī)輸出流量太少.反之，在低轉(zhuǎn)速情況下，若需達(dá)到等同的額定流量，則齒輪泵的體積、質(zhì)量將會(huì)非常龐大，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用極其不便.因此，通過降低齒輪泵轉(zhuǎn)速來(lái)防止乙炔生成的方案缺乏實(shí)際意義.

3改進(jìn)的隔膜泵式濾油機(jī)

通過對(duì)板框式濾油機(jī)工作原理進(jìn)行分析，明確了產(chǎn)生乙炔的原因.鑒于目前變壓器用板框式濾油機(jī)結(jié)構(gòu)原理基本相同，均為油流經(jīng)齒輪泵后加速進(jìn)入過濾裝置，故提出了以下改進(jìn)設(shè)想：將油流通道與泵體分開，杜絕變壓器油受到機(jī)械發(fā)熱的影響而裂解，而隔膜泵正好能滿足這一要求.

隔膜泵的工作原理圖如圖4所示，電機(jī)通過減速箱帶動(dòng)左右兩端柱塞上面的隔膜一前一后往復(fù)運(yùn)動(dòng).在左右兩個(gè)泵腔內(nèi)，裝有上下4個(gè)單向球閥，隔膜的運(yùn)動(dòng)造成工作腔容積的改變，迫使4個(gè)單向球閥交替地開啟和關(guān)閉，從而將液體不斷地吸入和排出.由圖4可以看出，隔膜泵在輸送介質(zhì)時(shí)將介

圖4　隔膜泵工作原理圖質(zhì)和機(jī)械傳動(dòng)件分離，所以介質(zhì)絕對(duì)不會(huì)受到泵體的影響[4].

采用隔膜泵代替齒輪泵后，實(shí)現(xiàn)了油路和機(jī)械傳動(dòng)部分的分離，從而解決了齒輪泵在高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生高溫這一難題，防止了變壓器油的裂解.

4濾油試驗(yàn)對(duì)比分析

分別用齒輪泵式板框?yàn)V油機(jī)和隔膜泵式板框?yàn)V油機(jī)對(duì)現(xiàn)有200 L合格的25#變壓器新油進(jìn)行循環(huán)濾油處理，濾油時(shí)間為10 min，然后分別取樣進(jìn)行油色譜分析，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示.

表23種不同油樣樣本氣體含量分析 ppm

油樣樣本CH4C2H4C2H6C2H2原油樣0000齒輪泵油樣000.20.5隔膜泵油樣0000油樣樣本H2COCO2總烴原油樣2.0000齒輪泵油樣3.0000.7隔膜泵油樣2.0000

由表2可見，采用板框式濾油機(jī)進(jìn)行循環(huán)濾油后，所得油樣中乙炔含量明顯偏高，并且其余氣體組分含量也會(huì)受到一定的影響；而采用隔膜泵式濾油機(jī)進(jìn)行循環(huán)濾油后，所得油樣中乙炔含量為零，保持不變，并且其余氣體組分含量也和原始樣本保持一致.

5結(jié)論

用隔膜泵代替齒輪泵后，解決了板框式濾油機(jī)在給變壓器加油過程中使油裂解產(chǎn)生微量乙炔的問題，避免了油色譜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、輕瓦斯裝置等誤發(fā)信號(hào)的情況，提高了變壓器安全穩(wěn)定運(yùn)行的可靠性，也提高了變壓器的安裝檢修質(zhì)量.

參考文獻(xiàn):

[1]陳敢峰.變壓器檢修[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2009.

[2]溫念珠.電力用油實(shí)用技術(shù)[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，1998.

[3]中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì).輸油齒輪泵[S].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

[4]中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì).隔膜泵[S].北京：中國(guó)質(zhì)檢出版社，2014.

(責(zé)任編輯鄧穎)

An Improved Technology of Frame Type Oil Filter

Ma JiangfengGao LinNi QianhangQian HaiqingHe Qiang

(State Grid Shaoxing Power Supply Company, Shaoxing, Zhejiang 312000)

Abstract：In maintenance, traditional frame type oil filter used to add oil to the main transformer will generate a small amount of acetylene. To settle the problem, we put forward an improved scheme where a new diaphragm type oil filter is designed to substitute for a gear one, thus successfully separating the oil circuit from the mechanical transmission parts and handling the transformer oil cleavage.

Key words：oil filter; acetylene; gear pump; diaphragm pump

中圖分類號(hào)：TH17

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1008-293X(2015)10-0087-03

doi：10.16169/j.issn.1008-293x.k.2015.10.19

*收稿日期：2015-10-28

作者簡(jiǎn)介：馬江峰(1986- )，男，浙江紹興人，工程師，研究方向：變壓器檢修.