變壓法真空干燥鐵芯生銹和干燥時(shí)間應(yīng)對(duì)策略

摘 要：變壓法真空干燥設(shè)備一般用來(lái)干燥110KV以下電壓等級(jí)的變壓器，是目前主流干燥設(shè)備，干燥時(shí)間短，效果好，投入少，操作維護(hù)簡(jiǎn)便。干燥變壓器中，除鐵心、銅排和導(dǎo)線外幾乎全是絕緣材料，絕緣材料中通常含有質(zhì)量為4%到9%的水，而且在變壓器焊接和裝配過(guò)程中，絕緣材料還會(huì)進(jìn)一步受潮或浸濕。所以時(shí)常出現(xiàn)干燥時(shí)鐵芯生銹的問(wèn)題。本文針對(duì)干燥過(guò)程中鐵芯生銹和進(jìn)一步縮短干燥時(shí)間問(wèn)題。找出生銹的原因。提出解決生銹和縮短干燥的方法。

關(guān)鍵詞：變壓法真空干燥 ；鐵芯干燥生銹；縮短干燥時(shí)間；水蒸汽；線圈溫度

變壓法真空干燥設(shè)備通常是分為四個(gè)階段（預(yù)熱階段、過(guò)渡階段、主干階段和終干階段）進(jìn)行變壓干燥，變壓器經(jīng)過(guò)變壓法干燥后鐵芯剪切面經(jīng)常出現(xiàn)嚴(yán)重生銹。不但造成產(chǎn)品外觀不好，更重要的是裝配后鐵銹脫落造成絕緣和局放不合格。目前國(guó)家提出節(jié)能減排的要求，提出在達(dá)到干燥的絕緣要求，盡量縮短干燥的時(shí)間以達(dá)到更好的節(jié)能效果。在目前激烈市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，縮短生產(chǎn)周期也是非常必要。本文針對(duì)變壓法真空干燥中易出現(xiàn)生銹和干燥時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題，找出生銹原因和縮短干燥時(shí)間。

問(wèn)題提出：

干燥出來(lái)鐵芯上下剪切面最容易產(chǎn)生生銹。其它部位一般比較少出現(xiàn)。在減少生銹的同時(shí)縮短干燥時(shí)間。

鐵芯生銹的原因分析：

鐵暴露在空氣中生銹實(shí)際上涉及到了原電池反應(yīng)。鐵與碳形成了原電池（因?yàn)殍F不是純的，里面含有C等其它元素）。這里的反應(yīng)方程式是：4Fe+6H2O+3O2=4Fe（OH）3 然后 2Fe（OH）3=Fe2O3 + 3H2O Fe2O3就是鐵銹的主要成分了。當(dāng)干燥罐內(nèi)加熱排管在兩小時(shí)后升溫到130℃，空間溫度在3個(gè)小時(shí)空間升溫達(dá)到80℃，造成線圈絕緣件溫度在3個(gè)小時(shí)可達(dá)到50℃，加上在加預(yù)熱階段變壓時(shí)一般真空度在到40000Pa與80000Pa之間，有大量的水釋出，造成罐內(nèi)空間水蒸汽容易達(dá)到飽和，從而附著在熱的鐵芯表面形成化學(xué)反應(yīng)。致使鐵芯生銹嚴(yán)重。

解決方案：

變壓器鐵芯在干燥時(shí)出現(xiàn)生銹基本都是出現(xiàn)預(yù)熱階段，根據(jù)水在不同壓力狀態(tài)下的沸點(diǎn)來(lái)看，當(dāng)真空度達(dá)到2983.8Pa時(shí)，水的沸點(diǎn)為57℃；當(dāng)真空度達(dá)到1937.2Pa時(shí)，水的沸點(diǎn)為50℃；當(dāng)真空度達(dá)到1001.3Pa時(shí)，水的沸點(diǎn)為40℃。所以在預(yù)熱階段加熱入深抽過(guò)程，如當(dāng)線圈溫度達(dá)到38℃（此溫度要根據(jù)進(jìn)罐時(shí)線圈溫度和放置變壓器的數(shù)量在28～48之間適當(dāng)調(diào)整）。只啟動(dòng)旋片泵和小的抽空閥進(jìn)行連續(xù)抽空3小時(shí)（此時(shí)間根據(jù)罐體容積、最大變壓器的容量大小和數(shù)量，在2～5小時(shí)之間適當(dāng)調(diào)整。），抽空3小時(shí)后，一般真空度達(dá)到1000Pa左右，在此抽空過(guò)程罐內(nèi)溫度緩慢上升。但此時(shí)由于連續(xù)抽空使罐內(nèi)空氣一直處于非飽和狀態(tài)，同時(shí)非常有效的把85%以上鐵芯和絕緣材料表層的水份抽到罐外。大大的減少鐵芯生銹的可能。在深抽過(guò)程中不適合使用大的抽空閥和啟動(dòng)羅茨泵。因?yàn)槭褂么蟮某榭臻y和啟動(dòng)羅茨泵抽空時(shí)，致使抽空過(guò)快，罐內(nèi)溫度上升過(guò)慢，鐵芯表面和線圈溫度上升過(guò)慢而出水過(guò)少。從而造成深抽結(jié)束后還有大量水釋出，從而造成鐵芯生銹。由于此階段去除了大量變壓器的水份，從而可以大大縮短主干階段的干燥時(shí)間。從而可以縮短整個(gè)干燥時(shí)間。

經(jīng)過(guò)多年多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)觀察總結(jié)發(fā)現(xiàn)，圓罐比方罐容易生銹：由于圓罐的體積比方罐的體積往往小很多，罐內(nèi)的空氣中水蒸汽更容易達(dá)到飽和狀態(tài)，在熱的鐵芯表面形成水珠，使鐵芯更容易氧化生銹。此外由于圓罐是圓形的罐壁有一定的弧度，從而造成水汽上升時(shí)容易遇到變壓器，從而造成鐵芯生銹。所以盡量選用方罐。

干燥產(chǎn)品多比產(chǎn)品少時(shí)容易生銹：當(dāng)罐內(nèi)的產(chǎn)品擺放的比較多的時(shí)候，如果在預(yù)熱階段停止抽空的時(shí)間比產(chǎn)品擺放少的釋出更多的水分，從而造成水分容易飽和。但客戶(hù)往往為了節(jié)省干燥的次數(shù)，所以一次擺放的產(chǎn)品盡可能的多。此時(shí)必需增長(zhǎng)深抽的時(shí)間和減少預(yù)熱停的時(shí)間，盡快抽走趨于飽和的水蒸汽。

產(chǎn)品的擺放方式上，雙層（或多層）比單層更容易生銹：由于擺放多層的時(shí)候，在干燥時(shí)水汽是上升，下層變壓器釋出的水份上升時(shí)，遇到上層熱的鐵芯產(chǎn)生氧化。所以盡可能擺放單層，如果確實(shí)需擺放多層時(shí)，需錯(cuò)開(kāi)擺放。其次變壓器與變壓器之間不要靠得太近，如果靠得太近的時(shí)候相互之間釋出的水汽容易氧化旁邊的鐵芯。需相互之間距離在15CM以上。

空氣濕度大比空氣溫度小的時(shí)候更容易生銹：當(dāng)?shù)乜諝鉂穸却蟮臅r(shí)候，變壓器含水量增大，在預(yù)熱階段時(shí)充入空氣時(shí)含水份多，干燥時(shí)釋出更多的水分，容易造成罐內(nèi)空氣飽和。所以如果干燥時(shí)天氣空氣濕度偏大時(shí)，建議減少產(chǎn)品的擺放量，縮短預(yù)熱停時(shí)間。

罐底部無(wú)安裝排管比安裝排管更容易生銹，經(jīng)過(guò)觀察干燥變壓器鐵芯的底部比上部更容易生銹。如果罐底部沒(méi)有排管時(shí)，干燥時(shí)罐內(nèi)的均溫性差很多，上熱下冷，下部冷的時(shí)候水分釋出時(shí)無(wú)法盡快揮發(fā)。所以罐底部最好有排管。

如果罐門(mén)沒(méi)有安裝加熱排管時(shí)，變壓器擺放靠門(mén)的比罐里面更容易生銹：由于罐門(mén)對(duì)面有加熱排管，罐門(mén)沒(méi)有加熱時(shí)，靠近罐門(mén)一側(cè)的溫度會(huì)低一些。從而靠近罐門(mén)一側(cè)的變壓器冷的地方水分釋出時(shí)無(wú)法盡快揮發(fā)。如果罐門(mén)沒(méi)有加熱的時(shí)候變壓器盡量往里面擺放。

臺(tái)車(chē)上開(kāi)孔少比開(kāi)孔多容易生銹：當(dāng)?shù)撞颗殴芗訜釙r(shí)熱氣上升如果開(kāi)孔少的時(shí)候，造成變壓器受熱不均，遠(yuǎn)離孔比靠近孔的位置的地方溫度要低，造成冷的一側(cè)冷的水分釋出時(shí)無(wú)法盡快揮發(fā)。

變壓器的制作時(shí)造成含水量大的比含水量水的更容易生銹：有些變壓器制造過(guò)程中有些是澆水焊接，這樣造成變壓含水量大，從而造成干燥時(shí)空氣容易飽和。在焊接工藝盡量減少澆水量。如無(wú)法減少焊接水量。在干燥時(shí)盡量少放一些臺(tái)數(shù)，縮短預(yù)熱停時(shí)間和增長(zhǎng)深抽的時(shí)間。

與變壓器鐵芯的材質(zhì)有關(guān)：當(dāng)鐵芯的含碳量大的時(shí)候更容易生銹?？梢栽阼F芯切面涂上耐高溫防銹漆。

干燥過(guò)程中生銹跟干燥設(shè)置工藝有密切關(guān)系：生銹一般是在預(yù)熱階段產(chǎn)生，所以調(diào)整合適升溫的速度、變壓抽空的真空度和停止抽空的時(shí)間，升溫速度太慢造成總的干燥時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，太快容易造成表面溫度升溫過(guò)高過(guò)快（也影響絕緣紙板的質(zhì)量），從而造成容易生銹，升溫速度在10℃到15℃為宜；預(yù)熱停時(shí)間太長(zhǎng)容量造成罐內(nèi)不蒸汽飽和，預(yù)熱停時(shí)間太短容量造成過(guò)于頻繁抽空，影響變壓器的升溫速度，預(yù)熱停時(shí)間在10至30分鐘為宜；預(yù)熱抽空真空度設(shè)得值太大時(shí)，每次抽空時(shí)水分未能及時(shí)抽出罐外，如果預(yù)熱抽空的真空度設(shè)得值太小時(shí)，抽空的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，加上抽空的時(shí)候變壓器和空間的溫度下降劇烈，此時(shí)水分蒸發(fā)溫度下降，從而造成干燥時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，預(yù)熱真空度設(shè)80000Pa至30000Pa為宜。所以要根據(jù)變壓器容量、罐的大小、產(chǎn)品的數(shù)量、天氣濕度等來(lái)適當(dāng)調(diào)整參數(shù)。

變壓器干燥的時(shí)間長(zhǎng)短，跟變壓器的容量和電壓等級(jí)有關(guān)。容量和電壓等級(jí)越高，干燥后變壓器含水量往往要求越少。所以干燥需要更長(zhǎng)的時(shí)間。主干結(jié)束鐵芯溫度（設(shè)在75～100℃之間為宜）、主干階段抽空時(shí)間（設(shè)在15～30min之間為宜）和主干停止抽空時(shí)間（設(shè)在15～30min之間為宜）是影響干燥的時(shí)間和干燥的效果。主干階段抽空時(shí)間和主干階段停止抽空時(shí)間調(diào)整比例為1：1至1：1.5之間為宜，比例越小干燥時(shí)間越長(zhǎng)，干燥的效果也越好。如果干燥變壓器不合格，減少主干階段抽空時(shí)間和主干階段停止抽空時(shí)間的比例（但兩個(gè)參數(shù)的時(shí)候都加長(zhǎng)），同時(shí)調(diào)高主干結(jié)束鐵鐵芯溫度。

參考文獻(xiàn)

[1]張濤，張書(shū)生，王斌，變壓器真空干燥后鐵心生銹問(wèn)題的解決方法 《中國(guó)電力企業(yè)管理》.2011年06期.

[2]袁正華，范曉雷.變壓器氣相干燥處理過(guò)程中鐵心生銹原因及分析《變壓器》 2011年06期

[2]哈俊志，淺談變壓真空干燥處理工藝《新疆有色金屬》 2012年

作者簡(jiǎn)介

彭軍桿，中山凱旋真空科技股份有限公司，機(jī)械工程師，研究方向：真空干燥、真空注油、強(qiáng)度計(jì)算等