煤油氣相干燥工藝探究

李根

摘 要：本文主要闡述了煤油氣相干燥的工作原理、工作特點(diǎn)以及主要的工藝參數(shù)，并針對傳統(tǒng)干燥工藝的特點(diǎn)等進(jìn)行了對比分析，并提出了相應(yīng)的改進(jìn)改善措施。

關(guān)鍵字：氣相干燥；絕緣干燥處理；真空；變壓器

1 前言

油浸式變壓器的絕緣干燥處理是決定變壓器工作效率、使用壽命和綜合性能的決定因素。其原因是制造變壓器所使用的絕緣材料的電氣強(qiáng)度與其使用材料所含水分是有重要聯(lián)系的，絕緣材料的強(qiáng)度直接決定了變壓器的電氣強(qiáng)度和介質(zhì)損耗。當(dāng)絕緣材料制成的絕緣部件中所含水分高于1%時(shí)，會(huì)加快變壓器絕緣件的老化速度甚至直接造成產(chǎn)品試驗(yàn)不合格。為了避免這種情況的發(fā)生需要對變壓器絕緣件進(jìn)行干燥處理，傳統(tǒng)的干燥處理方式不僅效果十分有限而且前期投入資金大，后期檢修維護(hù)成本高，無法滿足實(shí)際生產(chǎn)工作需要。因此迫切需要對傳統(tǒng)干燥工藝進(jìn)行改進(jìn)。目前煤油氣相真空干燥法是在實(shí)際應(yīng)用中，干燥效果較為優(yōu)秀并且能夠滿足實(shí)際生產(chǎn)需要的干燥工藝。

2 煤油氣相真空干燥的工藝原理

煤油氣相真空干燥法是利用特種煤油作為傳熱介質(zhì)，將煤油在真空的狀態(tài)下加熱使其變?yōu)楦邷氐拿河驼羝?dāng)煤油蒸汽在真空罐中遇到溫度較低的部件時(shí)會(huì)發(fā)生冷凝現(xiàn)象，放出冷凝潛熱，從而實(shí)現(xiàn)對變壓器器身的加熱。冷凝的液態(tài)煤油會(huì)被系統(tǒng)再次收集，通過煤油輸送系統(tǒng)重新送回蒸發(fā)裝置，并再次的被加熱蒸發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)了循環(huán)利用，并且工作溫度也會(huì)越來越高，工件的水分蒸發(fā)也越來越充分，最終被蒸發(fā)的水分會(huì)被抽真空裝置抽走，從而達(dá)到干燥目的。此種干燥處理辦法是利用相變換熱原理加熱并清洗變壓器器身，從而使得變壓器絕緣部件的干燥蒸出的出水量達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)值，從而達(dá)到要求的干燥標(biāo)準(zhǔn)。

具體的煤油氣相干燥設(shè)備工藝階段如下：

（1）準(zhǔn)備階段

首先將變壓器整體放入真空罐，將真空罐抽真空使其內(nèi)部壓強(qiáng)降低至700Pa以下。同時(shí)對真空罐本體進(jìn)行加熱保溫，蒸發(fā)器對所使用的特種煤油進(jìn)行預(yù)加熱，使蒸發(fā)器中的煤油蒸汽溫度達(dá)到130℃，這一階段通常需要花費(fèi)2h左右的時(shí)間。當(dāng)特種煤油從液態(tài)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)的過程中，煤油蒸汽會(huì)與變壓器充分地進(jìn)行接觸進(jìn)行熱交換。

（2）加熱階段

在這個(gè)階段中，只要使用一臺(tái)真空泵工作即可滿足工藝要求，即只需真空泵和冷凝罐中的真空度達(dá)到工藝規(guī)定要求。在上文中提到當(dāng)煤油蒸汽在真空罐中與變壓器進(jìn)行熱交換后，進(jìn)入冷凝系統(tǒng)冷凝變?yōu)橐簯B(tài)煤油，經(jīng)過循環(huán)利用后返回蒸發(fā)器，這就可以形成一整個(gè)循環(huán)過程。隨著整個(gè)干燥工作的進(jìn)行，工作溫度也會(huì)持續(xù)升高，此時(shí)煤油蒸汽和蒸出的水蒸氣分壓也會(huì)越來越高，此時(shí)真空泵會(huì)將這兩種混合氣體抽入冷凝罐進(jìn)行冷凝并分離。在冷凝罐中冷凝分離的液態(tài)煤油會(huì)再輸入至蒸發(fā)器中。當(dāng)變壓器器身溫度達(dá)到了工藝要求的溫度后即可進(jìn)入下一階段的工作。

這一階段也存在一些細(xì)節(jié)問題例如：一般的真空泵都使用旋片真空泵，但是會(huì)經(jīng)常發(fā)生故障，經(jīng)過研究分析，認(rèn)為在加熱階段，90%的水分都可以進(jìn)行排除，但是由于需要進(jìn)行干燥處理的變壓器本身都帶有大量的雜質(zhì)和油水混合物，當(dāng)進(jìn)行抽真空作業(yè)時(shí)，這些灰塵就會(huì)進(jìn)入真空泵從而造成了真空泵的故障發(fā)生。因此通常建議使用液環(huán)真空泵來代替旋片真空泵，這樣一來既能滿足抽真空的目的又可以保護(hù)旋片真空泵。

加熱階段的時(shí)間長短取決于器件絕緣結(jié)構(gòu)、絕緣重量和器身總重量。為了提高工作效率和工作質(zhì)量，對工序的設(shè)定可以初步定為：1.整體加熱階段的時(shí)間需占整個(gè)工藝流程的60%，這樣一來可以可以使整個(gè)干燥時(shí)間縮短10%-15%。并且調(diào)整蒸發(fā)器溫度，將其設(shè)為135℃，這樣再配合兩次降壓操作后，不僅升溫速度較快，還可以進(jìn)一步縮短時(shí)間，也能夠使器身溫度比之前升高10℃，從而提高了干燥效果。

（3）低真空階段（降壓階段）

當(dāng)上一階段的工作達(dá)到工藝要求之后，就停止繼續(xù)將煤油輸送至蒸發(fā)器，并利用真空泵將真空罐中的氣體持續(xù)抽出，使變壓器絕緣材料上殘留的煤油持續(xù)蒸發(fā)，從而使其冷凝回收。不過根據(jù)整個(gè)工藝流程的進(jìn)行，可以將加熱階段和降壓階段交替進(jìn)行，從而使干燥效果達(dá)到最佳。

（4）高真空階段

在這個(gè)工藝階段，需要啟動(dòng)主真空系統(tǒng)，對真空罐抽真空。使真空罐的最終壓力降低至10Pa。當(dāng)變壓器器身溫度達(dá)到工藝規(guī)定并且變壓器每噸絕緣材料每小時(shí)蒸出水量小于10g時(shí)，就可以結(jié)束整個(gè)干燥過程。

這樣的處理方法有著以下四種優(yōu)點(diǎn)：（1）加熱溫度較高，由于是在真空環(huán)境下作業(yè)，干燥溫度可以達(dá)到130℃-135℃。相比較于傳統(tǒng)干燥工藝溫度，整體干燥溫度提高了近20℃，也使得變壓器絕緣件的蒸出水蒸氣分壓上升了兩倍，從而達(dá)到了更優(yōu)秀的干燥效果。（2）升溫速度快，絕緣件水分蒸出速度快。因?yàn)椴捎锰胤N煤油作為傳熱介質(zhì)，利用相變換原理，煤油蒸汽在物件表面進(jìn)行冷凝放熱，同時(shí)還存在空氣對流相應(yīng)的熱交換，因此整個(gè)過程升溫速度非?？?。（3）溫度分布均勻。由于熱交換都是在干燥物件表面的進(jìn)行的，在物件溫度較低的地方冷凝放熱也就進(jìn)行的相對較快，而僅使用氣體循環(huán)加熱，由于需要循環(huán)通路，產(chǎn)品的一些死角空間難以被顧及到，因此加熱效果也就較差。而氣相干燥是具有相變的干燥模式，對于物件的死角，氣態(tài)煤油進(jìn)入后，經(jīng)過冷凝放熱后出現(xiàn)的液態(tài)煤油會(huì)隨之繼續(xù)進(jìn)入變壓器絕緣材料內(nèi)部繼續(xù)進(jìn)行熱交換。從而使得整個(gè)絕緣件的溫度分布較為均勻。（4）清潔作用。在加熱階段中，冷凝的煤油可以順帶清洗整個(gè)變壓器上附著的灰塵和臟污，而且煤油可以分解繞組上的油污，所以煤油氣相真空干燥對變壓器器身也有著很好的清潔作用。

3 結(jié)語

對變壓器進(jìn)行干燥處理這一工作，是保證變壓器正常工作的重要一步。利用煤油氣相真空干燥這一目前被各大變壓器廠廣泛適用的先進(jìn)工藝，不僅能夠節(jié)約能源，提高變壓器工作效率，同時(shí)它也能夠保證產(chǎn)品的質(zhì)量。并且需要注意的是，對于整個(gè)工藝過程來說，需要操作人員對整體設(shè)備的工作原理，工藝要求，性能和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)十分熟悉，才能夠達(dá)到預(yù)期的效果。

參考文獻(xiàn)

[1]趙靜月.變壓器制造工藝[M].北京：中國電力出版社，2009

[2]阮勢偉.煤油氣相真空干燥法原理及工藝改進(jìn).工藝與技術(shù) 2013

[3]徐成海，張世偉，關(guān)奎之.真空干燥[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004