Общество ограниченной ответственности "ДеКо Вакуум"

  Домой Вверх Карта сайта

DeKo Vacuum Ltd.       

Домой
Вверх
 

 

 

 

 

 

1.      ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МАСЕЛ В ЭКСПЛУАТАЦИИ

 

Трансформаторные масла представляют собой сложную многокомпонентную систему, получаемую путем очистки дистиллятов нефти с температурой кипения 280-430 0С. Основными компонентами трансформаторных масел являются углеводородные соединения, которые представлены, в основном, насыщенными и ароматическими углеводородами. Насыщенные углеводороды составляют основную часть масла, их содержание в масле может достигать 95%. Насыщенные углеводороды подразделяются на парафиновые и нафтеновые. Парафиновые углеводороды представляют собой линейные структуры с прямой цепью (нормальные парафины

1Монастырский.jpg (1481 байтов)

или разветвленной (изопарафины): 

2Монастырский.jpg (5528 байтов)

Нафтеновые углеводороды (циклопарафины или циклоалканы) содержат одно или несколько (пяти- или шестичленных) колец, каждое из которых может иметь одну или несколько линейных боковых цепей. В зависимости от числа колец в молекуле различают моноциклические, бициклические, три циклические и т.д. нафтены:

3Монастырский.jpg (5046 байтов)

Содержания ароматических углеводородов в маслах могут достигать 40%. К ароматическим относятся углеводороды, содержащие одно или более ароматических ядер (бензольных колец), которые могут быть соединены с нафтеновыми кольцами и (или) боковыми парафиновыми цепями:

4 Монастырский.jpg (4699 байтов)

Помимо углеводородных компонентов в состав масел входят соединения, содержащие серу, азот, кислород и др. атомы. Не углеводородные соединения могут иметь как самостоятельную структуру, так и соответствующий углеводородный скелет с одним или несколькими атомами азота, серы и др. элементов. В число не углеводородных компонентов трансформаторного масла входят асфальто-смолистые вещества, серо- и азотосодержащие органические соединения, нафтеновые кислоты, эфиры, спирты и соединения, содержащие металлы.

Содержание асфальто-смолистых веществ в трансформаторном масле обычно не превышает 1-2,5 %. Однако, даже такое малое их количество оказывает существенное влияние на эксплуатационные свойства масел. Асфальто-смолистые соединения придают трансформаторному маслу характерный цвет; некоторые из них обладают ингибирующим действием, другие пассивируют антиокислительные присадки. При окислении смолы переходят в состав осадка.

Содержание серы в товарных трансформаторных маслах обычно не превосходит 0,4%, при этом наиболее опасными являются коррозионно-активные соединения серы.

Количество азотистых соединений в нефти невелико и может достигать 0,8%. Несмотря на небольшое количество они играют существенную роль в процесс окисления нефтепродуктов.

Нафтеновые кислоты играют существенную роль в образовании нерастворимых осадков, поэтому они в значительной мере удаляются при очистке дистиллятов и в товарных маслах их концентрация не превышает 0,02% (что соответствует кислотному числу 0,05 мг КОН на 1 г масла). Кроме нафтеновых кислот в маслах могут содержаться в небольших количествах и другие кислородсодержащие соединения: фенолы, эфиры, спирты и пр.

Таковы основные компоненты, входящие в состав трансформаторных масел, основными из которых, по количеству, являются достаточно крупные углеводородные соединения. В процессе эксплуатации под действием температуры в углеводородных соединений начинаются процессы термохимической деструкции молекул с образованием активных радикалов. При этом на первом этапе старения происходит окисление радикалов с образованием гидроперекисей, которые в ходе дальнейшего окислительного процесса приводят к образованию устойчивых продуктов окисления - органических кислот, карбонильных соединений, спиртов, фенолов. Дальнейшее старение масла приводит к появлению продуктов конденсации - простых и сложных эфиров, смолистых веществ. При глубоких формах старения образуются также летучие продукты-окислы углерода, воды и др. Вода оказывает достаточно сильное каталитическое воздействие на процессы окисления масла. Образование низкомолекулярных кислот приводит к увеличению скорости старения масла и других компонентов изоляции, коррозии металлов. Образование продуктов конденсации приводит к появлению нерастворимых в масле соединений, которые выпадают в виде шлама. Смолистые вещества и шлам осаждаются на элементах конструкции аппаратов и их изоляции, вызывая ухудшение условий тепло отвода, рост диэлектрических потерь и в конечном итоге увеличивают скорость старения оборудования.

Все перечисленные процессы старения масел являются в той или иной степени вредными, так как нарушают нормальную работу оборудования.

Скорость процессов старения в масле не постоянна. На первом этапе эксплуатации, который носит название индукционный период, скорость мала и почти не увеличивается. В дальнейшем, по мере накопления продуктов старения, скорость резко увеличивается.

Помимо продуктов, образующихся в результате окисления масел при нормальных рабочих температурах, в масле образуют газообразные продукты, появление которых связано обычно либо с локальными перегревами элементов конструкций, либо с воздействием электрических разрядов в изоляции. К ним относятся, в первую очередь, водород, углеводородные газы (метан, этановые и др.), окислы углерода. Появление газообразных продуктов в ограниченных количествах, как правило, не столь опасно по сравнению с продуктами окисления масел, так как газообразные продукты растворяются в масле и мало влияют на его эксплуатационные свойства. Однако, по мере насыщения масла газообразными продуктами или при интенсивном их образовании в локальных объемах может наступить ситуация, при которой скорость газообразования превысит скорость растворения газа и он выделится в виде пузырьков. При этом резко снижается электрическая прочность масла и возможно появление мощных частичных разрядов и даже пробой изоляции.

Анализ процессов старения масла и продуктов, образующихся при старении, позволяет сделать вывод, что для восстановления эксплуатационных свойств масел из них надо удалить низкомолекулярные кислые продукты, высокомолекулярные нерастворимые в масле осадки (шламы), воду и газообразные продукты.

Описанные механизмы старения реализуются для всех типов масел не зависимо от использованного для их изготовления сырья, процентного состава компонентов, методов очистки нефтяных дистиллятов и др. факторов. Однако, скорости процессов старения сильно зависят от перечисленных факторов. В связи с этим все трансформаторные масла делится на марки, определяемые исходным сырьем, методами очистки и финишной обработки. Различные марки масел имеют различные преимущественные сферы применения. В таблице 1 (см. приложение) приведены основные марки отечественных масел, используемых на энергопредприятиях.

По показателю противоокислительной стабильности товарные масла существенно отличаются друг от друга и их условно можно разделить на три группы:

I группа - ТКп, ТАп, ТСп;

II группа - Т-750, Т-1500;

III группа - ГК, ГБ.

Если принять индукционный период окисления масел I группы за 1, то для II группы он составит 2-2,5, а для III группы - 4-5. Для снижения скорости окисления масел и увеличения индукционного периода в трансформаторные масла как на стадии производства, так и в эксплуатации добавляются антиокислительные присадки, являющиеся ингибиторами окисления масла. Наибольшее распространение в настоящее время имеет присадка ионол.

Производимые товарные масла должны удовлетворять нормативным требованиям по ряду характеристик, определяемым соответствующими нормативными документами (ГОСТ и ТУ). Основные требования к качеству трансформаторных масел приведены в таблице 2. Помимо требований, предъявляемых к товарным маслам существуют так называемые эксплуатационные характеристики, которым должны удовлетворять масла при заливке в оборудование и при его эксплуатации. Значения эксплуатационных характеристик при заливке оборудования приведены в таблице 3, а при эксплуатации - в таблице 4.

Если в процессе эксплуатации  характеристики масла превышают допустимые, необходимо проведение соответствующей технологической обработки масла. При этом необходимо иметь в виду следующее: снижение пробивного напряжения обусловлено обычно повышением влажности масла или загрязнение его механическими примесями. Увеличение числа и содержания водорастворимых кислот связано с накоплением продуктов окисления насел, появлением "тяжелых" продуктов, а снижение температуры вспышки - появлением "легких", летучих продуктов. Диэлектрические потери, так же как и растворимый шлам, заметно возрастают при появлении полярных «тяжелых» продуктов. 

Назад Дальше

Домой Вверх Контакты Новости Вакуумные установки Купим Литература

Послать письмо admin@deko-vacuum.ru with questions or comments about this web site.
Авторские права © 2001 Конев Сергей Александрович (идея, графика, все материалы, оцифровка текстов, Web- дизайн).
Последнее изменение: января 23, 2017.

При перепечатке материалов, ссылки на страницы сайта:

http://www.deko-vacuum.ru  http://www.deko-vacuum.narod.ru  - обязательны.