Общество ограниченной ответственности "ДеКо Вакуум"
DeKo Vacuum Ltd.
|
Общество ограниченной ответственности "ДеКо Вакуум"
DeKo Vacuum Ltd.
|
|
| 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
или разветвленной (изопарафины):
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:
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:
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.
|
|
Послать письмо
admin@deko-vacuum.ru with questions or comments about this web site.
|
