煤油汽相干燥设备的操作中出现问题及其解决方案

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1、 文本成果摘要1关键词1引言11基本原理12系统组成和基本结构12.1真空罐系统22.2真空系统32.3蒸发蒸系馏统32.4冷凝统32.5煤油储存统32.6加热系统42.7冷却统42.8气动统42.9液压系统42.10控制系统42.11通风系统43煤油汽相干燥设备的工艺过程43.1准备阶段53.2加热阶段53.3降压阶段53.4高真空阶段64现代煤油汽相干燥设备有如下特点74.1瀑布式蒸发器74.2可靠的终点判断75关于煤油汽相干燥设备的几点改进75.1设备共用，精简系统75.2高效冷凝装置，提高运行效率75.3真空注油系统的改进86总结评价9致谢10参考文献10 实际成果一、煤油汽相干燥设备

2、实物（照片）12煤油汽相干燥设备的操作中出现问题及其解决方案陈挺俊摘要：煤油汽相干燥设备是目前变压器行业应用于变压器器身和线圈干燥的一项的专用技 术设备，主要用于对变压器的器身和线圈进行干燥处理，而干燥工艺的好坏直接影响着变压 器的性能以及使用寿命。而我们部门的主要的工作之一就是使用煤油汽相干燥设备设备进行 变压的干燥工艺。关键词 ：煤油汽相 干燥 工艺引言 煤油气相干燥设备是一种在生产高电压、大容量电力变压器产品中,得 到广泛应用的设备。与传统的干燥设备相比,煤油气相干燥设备具有加热均匀, 加热快,干燥效果好等特点,是目前大型变压器产品绝缘干燥处理中的必备设备。 国内专用设备制造公司在引进消

3、化吸收国外技术的基础上,设备制造水平得到了 极大提升。同时,该设备专用煤油也实现了国产化 目前，已成为处理高电压大容 量变压器的较理想可靠的先进设备，也成为电工行业对大型变压器干燥处理的必 备设备。1 基本原理煤油汽相干燥设备的基本原理，就是利用煤油在真空状态下进行加热蒸发，成 为高温的煤油蒸汽，在真空罐内遇到温度较低的工件而冷凝下来，放出冷凝潜热(约306.6kj/kg),对器身进行加热；工件的温度不断增高，冷凝下来的煤油被 收集，通过煤油系统重新送回蒸发器，再次被加热蒸发；在反复循环的过程中， 工件不断被加热，温度升高；同时，在真空状态下工件中的水份不断地被蒸发成 水蒸汽，被真空系统抽离罐

4、内，由此工件中的水份不断被抽出，以达到彻底干燥 工件的目的。2 系统组成和基本结构2.1 真空罐系统从技术安全的角度考虑，真空罐的泄漏率必须限制在一定的量值以下，且能 使冷凝的煤油都能流出，一般要求煤油汽相干燥罐的泄漏率W2000Pa.L/S。真空 罐要求能承受真空全压IPa,真空度不能低于200mbar，还要求能耐高温135C 左右。因此，对其机械强度、耐温、高温真空要求都很严格。常用压强单换算表帕Pa托Torr微米汞柱p mHg微巴 p bar毫巴mbar大气压atm工程大气压am英寸汞柱inHg磅/英寸2lb/in21 Pa17.5X10-37.51010-29.86923X10-61.

5、0197X10-52.953X10-41.450X10-41 Torr133.3211031333.21.33321.31579X10-31.3595X 10-33.937X10-21.934X10-21p mHg0.1333210-311.33321.3332X10-31.31579X10-61.3595X 10-63.937X10-51.934X10-51p bar10-17.5X10-47.5X10-1110-39.86923X10-71.0197X10-62.953X10-51.450X10-51 mbar1027.5X10-17.5X10210-319.86923X10-41.019

6、7X10-32.953X10-21.450X10-21 atm101325760760X1031013.25X1031013.2511.033329.92114.6961 am98066.3735.56735.56X103980663980663X10-30.967839128.95914.2231inHg338625.425.4X1033.386X10433.863.342X10-23.453X10-214.912X10-11lb/in2689551.71551.715X1036.895X10468.956.805X10-27.031X10-22.0861图1为方便记忆，可以简化为如下规律：

7、1. latm=0.1MPa=100KPa=l 公斤=lbar=10 米水柱= 14.5PSI2. 1KPa=0.01 公斤 =0.01bar=10mbar=7.5mmHg=0.3inHg=7.5torr=100mmH2O=4inH2O于是可得：1MPa=1000Kpa1 大气压=100KPa=0.1MPa1 大气压=1 公斤(Kgf/cm2)=760mmHg1KPa=10mbar1bar=1000mbar1 大气压 = 0.1Mpa=100Kpa=100000Pa=1000mbar2.2 真空系统由前级真空泵和一二级增压泵、真空冷凝器组成。前级真空泵要求有较强的 抽除水蒸汽能力和一定的耐煤油

8、能力。其抽吸速率要求与绝缘材料、变压器的重 量和真空罐容量相关抽气速率单位换算表单位立方米/秒（m3/s）升/秒(L/s)立方米/小时立方英尺/分1立方米/秒（lm3/s）1100036002118.881 升/秒(lL/s)10-313.62.1191立方米/小时（1m3/h）2.78X10-40.27810.591立方英尺/分（1cft/min）2.78X10-40.471.691图22.3 蒸发蒸馏系统包括蒸发器、 煤油缓冲罐、粗精过滤器和煤油输送泵及相关管路等。蒸发器是煤油汽相干燥设备的心脏部分，是高温煤油蒸汽的发生器。在蒸发 煤油的同时，可进行蒸馏，以通过控制温度和压力实现对煤油和变

9、压器混合油的 分离。蒸发器的功率根据真空罐的容积和处理产品的大小通过计算确定。煤油缓 冲罐是作为热煤油的的一个过渡罐，容积为2.5m34m3，真空罐中冷凝的热煤 油通过粗过滤器流入缓冲罐，再经煤油输送泵和精过滤器输送到蒸发器，形成一 个闭环运行。煤油输送泵也是设备的关键部件。要求它有很高的操作安全性、较小的 NPSH 值和最少维护费用下绝对的密封性。2.4 冷凝系统由主冷凝器、热回收器和冷凝收集罐、废水罐、视察窗、液位计及管道、阀 门等组成。冷凝系统的任务是，一方面将从真空罐输送过来的可冷凝的蒸汽（水蒸汽和 煤油蒸汽）冷凝并通过沉降分离出来；另一方面将永久性气体（空气）泵出。要求 对冷凝功率和

10、冷凝液冷却设计正确，以保证最佳的干燥过程和安全的设备操作2.5 煤油储存系统由煤油储罐、废油罐、混合油罐和输油泵及相关管路等组成。2.6 加热系统为设备输送所需的能量，通过适当的措施保证煤油蒸汽温度控制到工艺要求 的规定值 。可以选择使用蒸汽或载热介质油作为加热介质。蒸汽加热。由蒸汽源、气动薄膜调节阀、疏水阀、逆止阀、过滤器、压力表、 安全阀、温度传感器、波纹管截止阀及相关管道组成。以导热油为载热介质加热。 由电加热器、管道泵、油膨胀箱、油过滤器、双金属温度计及相关管道和高温阀 门组成。2.7 冷却系统由冷却塔、冷水机组、电接点压力表、温度表及相关管道阀门组成。对需要 冷却的泵、冷凝器提供适宜

11、的冷却水2.8 气动系统由空压机、储气罐、气动三联件、气动控制柜、气缸、二位五通电磁阀、减 压阀及相管管道阀门组成。为各需动作的气动阀门提供动力。2.9 液压系统由液压站、各类大小油缸及相关管道和液压阀门组成。用于真空罐罐门液压 锁紧。2.10 控制系统由品牌工业控制计算机和PLC、电控柜、罐门操作箱及各种传感器（压力、温 度、真空、液位）等组成，并配有防爆安全栅、电机保护开关、断路器及接触器 等。保证整个系统按设定工艺自动运行。2.11 通风系统由防爆通风机、通风管道等组成。抽除可能泄漏的煤油气体，保持封闭空间 的通风换气。3 煤油汽相干燥设备的工艺过程一个完整的煤油汽相干燥工艺过程可以分为

12、四个阶段，它们是准备阶段、加 热阶段、降压阶段和高真空阶段。3.1 准备阶段启动前级泵，前级罗茨泵和主罗茨泵在室温下对真空罐逐级抽真空，使真空罐的压力由lX105Pa逐步降至700Pa；收集罐的维持在4500Pa。3.2 加热阶段加热系统启动，蒸发器和罐体开始加热。煤油蒸发蒸馏系统启动。蒸发器产 生的煤油蒸汽对变压器产品加热。在加热过程中随着温度的不断上升，真空罐内 的水蒸汽含量不断增加，罐内压力也不断升高。泄漏泵通过冷凝收集罐对真空罐 抽真空，以维持收集罐和真空罐的压差；同时进行必要的中间降压，加速产品出 水速率。中间降压的次数根据产品规格及工艺过程参数变化来确定。加热阶段结 束，产品温度应

13、达到125C130C。图33.3 降压阶段加热阶段结束时，真空罐内含有大量的煤油蒸汽和定量的水蒸汽，利用泄漏 泵，通过主冷凝器、冷凝收集罐和中间真空冷凝器对真空罐抽空，使真空罐内的 压力降至2500 Pa以下，冷凝系统几乎不再有冷凝液生成。图4自前:介段降壓階段3.4 高真空阶段（也称精抽真空）主真空系统对真空罐抽真空，器身温度与真空罐温度仍维持120C左右。当干燥终点判断指标达到时：最终真空度：全压W20Pa，分压WIOPa ；产品温度:真空下120130C ；最终出水率W10g/（h. t）。图5高真空阶段结束。可以将真空罐充气阀打开，大罐解除真空。4当代煤油汽相干燥设备有如下特点：4.1

14、 瀑布式蒸发器瀑布式蒸发器系统是煤油气相干燥中最近应用的新技术，采用干燥罐内置式。 主要特点是：结构简单。使用安全可靠。由于在干燥罐内汽化煤油，煤油管路里 输送的是煤油液体，补偿罐内只需要储存设计量的 5%煤油即可，安全性大大提 高。同时还可以自动进行混有变压器油的煤油连续蒸馏净化。4.2 可靠的终点判断对于终点判断，考虑采用进口水蒸汽分压力测量仪价格比较昂贵，增加用户 负担，而国产微水测量仪性能不稳定，我们采用比较法终点判断，由操作程序在 干燥末期自动进行，该方法使用获得成功，判断准确可靠5关于煤油汽相干燥设备的几点改进5.1 以设备共用的方式精简系统，提高设备的利用率(1) 内置式蒸发器的

15、采用，提高了煤油汽相干燥设备的安全性，减少了热量 损失和空间占用。(2) 改进后的煤油汽相干燥设备采用精简配置。与以前的设备相比，由于内 置式蒸发器的采用，减轻了真空系统的负荷，省去了泄漏泵，真空系统仅采用两 台真空泵和一台罗茨泵，主真空系统共用一台主冷凝器。(3) 在改进后煤油汽相干燥设备上，采用设备共用的方式，将 6m3 煤油储存 罐、废水废油罐等设备两套共用，在控制系统上采取分别控制，节约了成本和空 间，便于设备的维护。另外真空注油系统、冷却水系统也均采用两套共用方式， 备件共用。5.2采用高效冷凝装置，提高设备运行效率改进后的煤油汽相干燥设备在主冷凝器前采用热交换器。在煤油汽相干燥设

16、备工作过程的加热阶段和中间降压阶段，真空机组在对罐内抽真空时，真空罐内 的高温混和气体通过热交换器和冷凝器将部分蒸汽降温并冷凝。其中收集罐中的 低温煤油作为冷却介质进入热交换器的冷凝管路，与流经热交换器的高温混合气 体进行热能交换，其吸收热能后温度升高；高温混合气体放热后冷凝的液体煤油 通过回流管道流回煤油缓冲罐，部分热能传递给煤油缓冲罐中的煤油。另外，收 集罐中作为冷却介质的低温煤油，在吸热升温后，被输送到蒸发器，实现了热能 再利用。这样可减少热量损耗，缩短加热阶段的时间，减轻冷却系统的负担。对 未回收的高温混合气体，再通过主冷凝器冷却为液态后，流人收集罐。在热能循环利用过程中，从收集罐中作

17、为冷却介质泵入热交换器的低温煤油 的进口温度约为30C，出口温度约为85C，使进入蒸发器的煤油吸收热能后温 度升高。根据热能平衡方程（吸热=放热），热能循环利用过程中，使设备的热能 利用效率提高约 30，冷却水的消耗减少了约 30，减轻了冷却系统的负担， 缩短了加热阶段的时间，提高了设备的干燥效率。但对真空机组来说，虽采用多级冷凝，但在长期运行条件下，仍有少量的混 合气体，对真空泵油产生乳化作用，因此须定期补充或更换真空泵油，否则会导 致真空泵工作效率的降低和真空泵使用寿命的缩短。采用了图6 的改进结构，通 过改变混合气体的路径，在热交换器、冷凝器和真空管道的安排上进行了调整， 改善了真空工作

18、条件。图65.3 真空注油系统的改进首先，为了避免混油所导致的油污染问题，根据不同的变压器对油品种类的要求，将注油管路及其控制部分分为导热油和煤油两套系统。阀门到另一台蟆5改造的(b)就燈后湘章变压器疏墜计=弋.图7其次，由于以前在真空注油时，变压器油箱内产生油泡沫，泡沫破裂导致油 液飞溅，造成油箱顶部有油迹，而且易引起安放在变压器内的液位计误动作。经 分析原因是：(1)当成品油进入罐内油箱时，在高真空状态下，溶解在油中的微 量气体，由于压力降低，在注油过程中体积逐渐膨胀形成气泡，并由油箱底部浮 到液面并破裂，从而造成泡沫和油液溅出。(2)注油时油流速度较大。为解决以上问题，同时为精确测量变压

19、器本体用油量，对真空注油及计量 方式进行了如下改进：原有的真空注油方式，是将变压器成品油罐架放于 6m 的高度，油位处于高 位，通过抽真空和油位高度差进行真空注油，并通过阀门控制油流速度，油流速 度不易控制。改进后的真空注油方式，对架空成品油罐中储存的成品油，抽预定 真空度后进行真空注油，并采用容积式输油泵控制输油速度，可准确控制油流速 度。此外还采用了高精度流量计(可按体积、质量计量)，从而可较精确计量变压 器本体的用油量。6 总结评价在沪光实习的三个月里，我的感触很多。作为储备干部被招进沪光，我感到 很幸运。在刚到沪光的时候，给我第一印象就是沪光的领导很随和对我们很热情， 也很关心。我们提

20、出的要求和建议，公司能及时为我们解决。说实话，公司对我 们很重视，还记得我们第一次进行对 110V 变压器干燥工艺进行烘干时，公司的 上层来到部门上来看我们干活。给我印象最深刻的就是，中午时那些领导和我们 一起在食堂吃那真的很难吃的工作餐，当时我有点感到不可思议，觉得领导应该 吃的相对比较好一点才对，同时也让我无从抱怨伙食的好坏。从这点就能看出， 这些领导很具有团队精神，并不没有觉得自己是领导就高人一等，这也让我深深 佩服沪光的领导们。在这里我学到了很多东西，认识很多朋友。记得刚刚来的时候，我们都很不 情愿在这，刚到变压器这边感觉员工的素质不高，有点看不起他们，后来相处久 了就发现他们人很好。

21、当我刚刚开始向师傅学习时，由于当时心态有些问题，没 能及时调过来，认为他们年纪大过于古板，又觉得自己有点小聪明。因此没能学 好工位，做出很多技术上的错误，害的师傅被领导骂和扣钱，不过他们却没责怪 我，还认真教我，给我讲注意事项。 实习快结束了，在这几个月的实践中，我不仅能把理论运用于实际当中，而且自 身的沟通能力得到提高并且建立良好的人际关系，认识到团队精神的重要性，对 自身能力有了一定的认识。我会将这段时间所积累的经验，作为我人生中迈入社 会的重要起点。致谢近四年的大学生活即将结束,在将要完成本科毕业论文的时刻，不禁感慨万 千。回首四年来所经过的学习历程，是各位尊敬的前辈、老师、同学和朋友们

22、的 亲切关怀、精心呵护和悉心照料下度过的。在此，我要对所有关心、爱护和帮助 过我的人的表示感激。本次毕业设计是在黄辉老师的精心指导下完成的。黄老师各方面都严格要求 我们，在毕业设计的过程中柯老师给予了非常具体和十分有效的关怀、指导和帮 助。为此，我谨向尊敬的老师致以崇高的敬意和诚挚的谢意。在这里，我也要向四年来一直关心和支持我学习的领导，同学和朋友们表示 衷心的感谢。再一次向曾经培养、教育、关心和帮助过我的前辈、老师和朋友们 致以深深的谢意。参考文献1 徐成海 张世伟 关奎之 主编真空干燥2 乔振保变压器真空汽相干燥设备的特点3 方维维.特大型变压器的现场干燥方法变压器 2002-39-44 朱先逵.机械工艺学（第2版）M.北京：机械工业出版社，2007.1.5 俞海珍等.大型变压器现场干燥处理一例6 纪开文,宋轶先.煤油汽相干燥设备国产化几点经验 .变压器报 1995-11-57 王常林 简介变压器几种干燥方法化工施工技术 199328 唐青松,吴强,曹怀志,金新民,彭方正. 一种高频变压器的研制方法变流技术与电力牵引,2007, （06） 实际成果煤油汽相干燥设备实物（照片）