變壓器油強(qiáng)制環(huán)流除酸凈油裝置的研制

張鐵竹，高 偉，宋平安

(1 鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南鄭州450052;2 鄭州鐵路局 鄭州機(jī)務(wù)段，河南鄭州450053)

2009年以來，鄭州機(jī)務(wù)段機(jī)車中修過程中，在主變壓器絕緣油化驗(yàn)時(shí)，出現(xiàn)多臺(tái)機(jī)車變壓器油酸值超標(biāo)、油質(zhì)老化現(xiàn)象，尤其在夏季溫度偏高時(shí)有明顯的多發(fā)趨勢。變壓器油酸值超標(biāo)直接影響變壓器的絕緣性能，危及鐵路行車安全。檢修時(shí)更換新油帶來嚴(yán)重的資金浪費(fèi)和增加檢修時(shí)間，造成人力物力的浪費(fèi)，延遲交車時(shí)間。

我國韶山型電力機(jī)車主變壓器油的酸值指標(biāo)要求不大于 0.03 mgKOH/g，中修不大于 0.1 mgKOH/g。變壓器油中含有各種酸類及酸性物質(zhì)，尤其是當(dāng)水溶性酸含量增加，油中又有水時(shí)，會(huì)提高油品的導(dǎo)電性，降低油的絕緣性能，縮短變壓器的使用壽命。酸性物質(zhì)也會(huì)對(duì)設(shè)備構(gòu)件所用的銅、鐵、鋁等金屬材料有腐蝕作用，而生成的金屬鹽是氧化反應(yīng)的催化劑，更加速油的氧化過程。因此減少機(jī)車主變壓器油中的酸性物質(zhì)，是延長變壓器油及變壓器使用壽命的關(guān)鍵。

普通濾油機(jī)和真空濾油機(jī)只能除去油中油泥、固體雜質(zhì)、脫水和脫氣，不能除去油中的有機(jī)酸及氧化產(chǎn)物，凈化后的油達(dá)不到使用標(biāo)準(zhǔn)，需更換新油，而一臺(tái)變壓器需要絕緣油2 500 kg，近4.5萬元，檢修成本支出很大，所以需要專用的除酸凈油設(shè)備，對(duì)機(jī)車主變壓器油進(jìn)行除酸。

1 除酸凈油裝置的結(jié)構(gòu)原理

我們參考有關(guān)資料，自制了一套強(qiáng)制環(huán)流除酸凈油裝置。這套裝置是在原來濾油機(jī)的基礎(chǔ)上加了一套自制的凈油器，由濾油機(jī)和自制的凈油器配合使用。

濾油機(jī)型號(hào)為LY－150型，由油泵、粗濾器、濾清器、安全閥、回油閥、放液水嘴、過濾床(包括壓力表、濾板、濾框、濾紙、油盤)、前支架、后支架、底盤、拉桿、聯(lián)軸器及電動(dòng)機(jī)組成。濾油機(jī)中的濾板、濾框交替地組成各個(gè)獨(dú)立的過濾室，濾紙夾在濾板與濾框之間。被濾油液從濾清器進(jìn)油孔處吸入，通過濾清器去除較大雜質(zhì)后，再進(jìn)入齒輪泵。由電動(dòng)機(jī)通過聯(lián)軸器帶動(dòng)齒輪泵旋轉(zhuǎn)，使油液壓入濾床，通過濾油紙將油中雜質(zhì)濾凈。由于濾油紙的毛細(xì)管作用，可以吸收油中殘留水分。安全閥的作用是控制管道系統(tǒng)的壓力，當(dāng)油壓超過規(guī)定值時(shí)，安全閥就立即啟動(dòng)，使油液在泵中自行循環(huán)，油壓不再上升，以確保設(shè)備安全運(yùn)轉(zhuǎn)?；赜烷y借助齒輪泵進(jìn)油口的真空作用，將油盤內(nèi)的余油吸入濾清器。放液水嘴供提取油樣。

凈油器由殼體、進(jìn)油閥門、進(jìn)油口濾網(wǎng)、出油口濾網(wǎng)、進(jìn)出油管連通閥門、加吸附劑孔蓋、放吸附劑孔蓋、觀察孔、殼體機(jī)座等組成。殼體用機(jī)車總風(fēng)缸改裝而成，容積大，強(qiáng)度高，可容納吸附劑400 kg。濾網(wǎng)采用沖孔網(wǎng)片和50目不銹鋼濾網(wǎng)組成，過濾好，強(qiáng)度高。視窗觀察孔采用5 mm無堿鋁硅玻璃。吸附劑選用吸附性能和機(jī)械強(qiáng)度均良好的粗孔硅膠。進(jìn)油閥門、出油閥門及進(jìn)出油管連通閥門，方便凈油器接入和切除，減少管路拆卸。

強(qiáng)制環(huán)流凈油過程是從變壓器底部放油閥→進(jìn)硅膠罐底部進(jìn)油閥→進(jìn)油口濾網(wǎng)→經(jīng)粗孔球型硅膠→出油口濾網(wǎng)→硅膠罐上部放油閥→壓力濾油機(jī)→變壓器副油箱。借助油泵強(qiáng)迫油在壓力下通過凈油器的吸附劑層，油中水分、游離酸和加速絕緣油老化的氧化物等，都被與油充分接觸的吸附劑吸收，使油達(dá)到再生效果。此過程反復(fù)循環(huán)，直至油合格為止。設(shè)備連接循環(huán)圖如圖1所示。

圖1 設(shè)備連接循環(huán)示意圖

2 吸附劑的選用

吸附劑應(yīng)具有多孔、活性能力強(qiáng)、吸酸力強(qiáng)等特性，才能吸附油中的水分、過氧化合物、有機(jī)酸、羰基等對(duì)變壓器油有害的物質(zhì)。依據(jù)油處理方法所用材料和常用吸附劑性能，我們選用效果較好而又廉價(jià)的除酸硅膠(粗孔硅膠)，表1為粗孔硅膠與活性氧化鋁性能比較表。

表1 粗孔硅膠與活性氧化鋁性能對(duì)比

由表1可以看出，硅膠活性表面積大，使用溫度低(常溫即可)，活性氧化鋁使用溫度要求相對(duì)較高，使用時(shí)需要加熱裝置，兩者均具有較好除酸效果，綜合考慮，我們選用吸附性能和機(jī)械強(qiáng)度均良好的粗孔硅膠，夏季處理時(shí)不需對(duì)油加溫，只要室外溫度達(dá)15℃以上即可，在冬季可與帶加熱的真空濾油機(jī)配合使用，由于凈油硅膠罐容量大，與油接觸面積大，在循環(huán)過程中油與硅膠接觸更好，有利于對(duì)酸的吸附，縮短過濾凈化時(shí)間。

3 使用中需要注意的問題

(1)凈油器在安裝和使用中，應(yīng)仔細(xì)檢查其進(jìn)出油口濾網(wǎng)是否堅(jiān)固完好，如發(fā)現(xiàn)沖孔網(wǎng)片變形或網(wǎng)孔破損，應(yīng)立即檢修或更換，防止吸附劑顆粒進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)造成不良后果。

(2)除酸硅膠應(yīng)用4～6 mm粒度，并進(jìn)行干燥處理。使用中加強(qiáng)觀察，失效時(shí)應(yīng)及時(shí)更換。

(3)設(shè)備連接應(yīng)嚴(yán)格按圖1進(jìn)行連接，濾油機(jī)的進(jìn)出管路一定要嚴(yán)密，避免管路系統(tǒng)進(jìn)氣和漏油，凈油器連接要下進(jìn)上出，確保油與吸附劑接觸充分，濾油機(jī)進(jìn)油口連接凈油器，凈油器濾網(wǎng)過濾不掉的微粒通過濾油機(jī)進(jìn)行除污后才能進(jìn)入變壓器，保證油質(zhì)純凈。

(4)為保證油循環(huán)時(shí)不留死角，節(jié)約濾油時(shí)間，可采用單向過濾，即把變壓器油一次全部過濾到油罐，再把油罐的油過濾到變壓器，一般情況下，一個(gè)循環(huán)過程就能達(dá)到凈油再生效果。

4 使用效果及推廣優(yōu)勢

變壓器油強(qiáng)制環(huán)流除酸凈油裝置經(jīng)過實(shí)際運(yùn)行，完全達(dá)到了變壓器油除酸要求，經(jīng)凈油器處理后的變壓器油酸值標(biāo)準(zhǔn)符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(表2)，表3為5臺(tái)中修機(jī)車不合格變壓器油進(jìn)行除酸凈油處理前后情況對(duì)比。

表2 中修機(jī)車主變壓器油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

表3 機(jī)車主變壓器油處理前后情況對(duì)比

主變壓器油強(qiáng)制環(huán)流除酸凈油裝置采用滲濾再生處理，借助油泵強(qiáng)迫油在除酸罐通過吸附劑層，實(shí)現(xiàn)凈油效果，操作簡單，運(yùn)行可靠，優(yōu)點(diǎn)顯著:

(1)可以與真空濾油機(jī)和壓力濾油機(jī)配合使用，能去除變壓器油中的酸性成分、懸浮物質(zhì)、沉淀物質(zhì)，水分，能使變壓器油再生。

(2)該裝置采用粗孔硅膠吸附劑，處理后不損傷油的基本成分和抗氧化性能，達(dá)到新油標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)提高了設(shè)備的絕緣性能和安全性能。

(3)費(fèi)用消耗低，所需費(fèi)用比傳統(tǒng)的換油方式節(jié)約開支90%。另外，粗孔硅膠可回收再生激活，成本會(huì)更低。

(4)該裝置一次裝入的吸附劑可處理變壓器油酸值超標(biāo)的變壓器18臺(tái)，在鄭州機(jī)務(wù)段，自2012年5月投入運(yùn)用以來，共處理SS4改型電力機(jī)車主變壓器30臺(tái)，只更換過一次吸附劑。

(5)該裝置結(jié)構(gòu)簡單，吸附劑面積大，更換粗孔硅膠吸附劑簡便，除酸效果好，特別適用于機(jī)務(wù)段檢修使用。

該凈油裝置的研制，解決了鄭州機(jī)務(wù)段段中修機(jī)車主變壓器絕緣油老化后再生處理問題，降低了檢修成本，每年可節(jié)約成本50多萬元，提高了變壓器檢修質(zhì)量，防止機(jī)車主變壓器因絕緣油不良而引起的擊穿，甚至火災(zāi)事故，保證了鐵路運(yùn)輸安全。

［1］ 張有松，朱龍駒.韶山4型電力機(jī)車［M］.北京:中國鐵道出版社，1998.

［2］ 李發(fā)海，朱東起.電機(jī)學(xué)(第三版)［M］.北京:科學(xué)出版社，2001.

［3］ 羅 敏.SS4改型電力機(jī)車主變壓器油酸值高的原因分析及處理［J］.鐵道機(jī)車車輛工人，2009，(5):19-21.

［4］ 柳麗霞.電力機(jī)車主變壓器油的質(zhì)量要求及其處理方法［J］.內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)，2009，(11):102-104.