Hromatogrāfi un to izmantošana enerģētikā

Ierīci vielu maisījumu hromatogrāfiskai atdalīšanai un analīzei sauc par hromatogrāfu... Hromatogrāfs sastāv no: parauga ievadīšanas sistēmas, hromatogrāfijas kolonnas, detektora, reģistrācijas un termostata sistēmas un ierīcēm atdalīto komponentu uztveršanai. Hromatogrāfi ir šķidri un gāzēti atkarībā no kustīgās fāzes kopējā stāvokļa. Visbiežāk izmanto attīstības hromatogrāfiju.

Hromatogrāfs darbojas šādi. Nesējgāze tiek nepārtraukti padota no balona uz hromatogrāfijas kolonnu, izmantojot mainīga vai nemainīga ātruma spiediena un plūsmas regulatorus. Kolonnu ievieto termostatā un piepilda ar sorbentu. Temperatūra tiek uzturēta nemainīga un ir diapazonā līdz 500 °C.

Šķidrumus un gāzveida paraugus injicē ar šļirci. Kolonna sadala daudzkomponentu maisījumu vairākos bināros maisījumos, kas ietver gan nesēju, gan vienu no analizētajām sastāvdaļām. Atkarībā no pakāpes, kādā bināro maisījumu komponenti tiek sorbēti, maisījumi nonāk detektorā noteiktā secībā.Pamatojoties uz noteikšanas rezultātu, tiek reģistrētas izejas komponentu koncentrācijas izmaiņas. Detektorā notiekošie procesi tiek pārvērsti elektriskajā signālā un pēc tam reģistrēti hromatogrammas veidā.

Pēdējo desmit gadu laikā tas ir kļuvis plaši izplatīts enerģētikas nozarē. transformatoru eļļas hromatogrāfiskā analīze, kas uzrāda labus rezultātus transformatoru diagnostikā, palīdz identificēt eļļā izšķīdušās gāzes un noteikt transformatora defektu esamību.

Elektriķis vienkārši paņem paraugu transformatora eļļa, nogādā to laboratorijā, kur ķīmiskā dienesta darbinieks veic hromatogrāfisko analīzi, pēc kuras atliek no iegūtajiem rezultātiem izdarīt pareizos secinājumus un izlemt, vai transformatoru izmantot tālāk, vai tam nepieciešams remonts vai nomaiņa.

Atkarībā no transformatora eļļas degazēšanas metodes ir vairāki veidi, kā ņemt paraugu. Tālāk apskatīsim divas populārākās metodes.

Ja degazēšanu veic ar vakuumu, paraugu ņem aizzīmogotās 5 vai 10 ml stikla šļircēs. Šļirces hermētiskumu pārbauda šādi: pavelciet virzuli līdz galam, ieduriet adatas galu aizbāznī, iespiediet virzuli, virzot to līdz šļirces vidum, pēc tam iegremdējiet aizbāzni ar adatu, kas tajā iestrēdzis, kopā ar šļirci ar pusi nospiestu virzuli zem ūdens. Ja nav gaisa burbuļu, šļirce ir cieši noslēgta.

Transformatoram ir atzarojuma caurule eļļas paraugu ņemšanai.Atzarojuma caurule tiek iztīrīta, tajā notecināts noteikts daudzums stāvošās eļļas, šļirce un eļļas izsūkšanas iekārta tiek nomazgāta ar eļļu, un pēc tam tiek ņemts paraugs. Paraugu ņemšanas darbība tiek veikta šādā secībā. Tēja 5 ar spraudni 7 ir savienota ar atzarojuma cauruli 1, izmantojot cauruli 2, un caurule 3 ir savienota ar jaucējkrānu 4.

Tiek atvērts transformatora vārsts, pēc tam tiek atvērts krāns 4, caur to tiek izvadīts līdz 2 litriem transformatora eļļas un pēc tam tiek aizvērts. Šļirces 6 adata tiek ievietota caur tējkambara 5 aizbāzni 7, un šļirce ir piepildīta ar eļļu. Nedaudz atveriet vārstu 4, izspiediet no šļirces eļļu - tā ir šļirces mazgāšana, šī procedūra tiek atkārtota 2 reizes. Pēc tam paņemiet eļļas paraugu šļircē, izņemiet to no aizbāžņa un ievietojiet to sagatavotā aizbāžnī.

Aizveriet transformatora vārstu, noņemiet eļļas nosūkšanas sistēmu. Šļirce ir marķēta, norādot datumu, darbinieka vārdu, kurš ņēma paraugu, vietas nosaukumu, transformatora marķējumu, eļļas ņemšanas vietu (rezervuārs, ieplūde), pēc kura šļirci ievieto speciāls konteiners, kas tiek nosūtīts laboratorijā. Bieži vien marķēšana tiek veikta saīsinātā veidā, un dekodēšana tiek ierakstīta žurnālā.

Ja plānota izšķīdušo gāzu daļēja atdalīšana, paraugu ņem speciālā eļļas kolektorā. Precizitāte būs lielāka, taču būs nepieciešams lielāks eļļas tilpums, līdz trim litriem. Virzulis 1 sākotnēji nogrimst apakšā, burbulis 2, kas aprīkots ar temperatūras sensoru 3, ar aizvērtu vārstu 4, tiek ieskrūvēts caurumā 5, bet vārsts 6 ir aizvērts. Spraudnis 8 aizver caurumu 7 eļļas tvertnes apakšējā daļā.Paraugu ņem no sprauslas 9, aizverot ar aizbāzni, kas savienots ar transformatora paleti. Nolejiet 2 litrus eļļas.

Uz atzarojuma caurules ir piestiprināta caurule ar savienotājuzgriezni 10. Savienojums ar uzgriezni ir vērsts uz augšu, kas ļauj eļļai iztecēt pamazām, ne vairāk kā 1 ml sekundē. Burbulis 2 izgriežas, un stienis 11 tiek nospiests pret virzuli 1 caur atveri 7, paceļot to uz augšu. Pagriežot eļļas savācēju, uzgrieznis 10 tiek pieskrūvēts caurumā 5, līdz eļļa pārstāj plūst.

Eļļas separators ir piepildīts ar transformatora eļļu ar ātrumu puslitrs minūtē. Kad atverē 7 parādās virzuļa 1 rokturis 12, aizbāznis 8 ir uzstādīts vietā, pie cauruma 7. Eļļas padeve tiek pārtraukta, šļūtene nav atvienota, eļļas savācējs ir apgriezts, armatūra 10 ir atvienots, tiek nodrošināts, ka eļļa sasniedz sprauslu 5, burbulis 2 ir ieskrūvēts vietā, vārstam 4 jābūt aizvērtam. Eļļas savācējs tiek nosūtīts uz laboratoriju hromatogrāfiskai analīzei.

Paraugus uzglabā līdz analīzei ne ilgāk kā vienu dienu. Laboratoriskā analīze ļauj iegūt rezultātus, kas parāda izšķīdušo gāzu satura novirzi no normas, saistībā ar kurām elektrotehniskais dienests lemj par transformatora turpmāko likteni.

Hromatogrāfiskā analīze ļauj noteikt saturu izšķīdušajā eļļā: oglekļa dioksīds, ūdeņradis, oglekļa monoksīds, kā arī metāns, etāns, acetilēns un etilēns, slāpeklis un skābeklis. Visbiežāk tiek analizēta etilēna, acetilēna un oglekļa dioksīda klātbūtne. Jo mazāks ir analizējamo gāzu daudzums, jo mazāk tiek atklāti sākumposma atteices.

Pašlaik, pateicoties hromatogrāfiskajai analīzei, ir iespējams identificēt divas transformatora atteices grupas:

• Izolācijas defekti (izplūdes papīra-eļļas izolācijā, cietās izolācijas pārkaršana);

• Strāvas daļu defekti (metāla pārkaršana, noplūde eļļā).

Pirmās grupas defektus papildina oglekļa monoksīda un oglekļa dioksīda izdalīšanās. Oglekļa dioksīda koncentrācija kalpo kā kritērijs atvērtās elpošanas transformatoru stāvoklim un transformatoru eļļas slāpekļa aizsardzībai. Noteiktas kritiskās koncentrācijas vērtības, kas ļauj novērtēt pirmās grupas bīstamos defektus; ir speciāli galdi.

Otrās grupas defektus raksturo acetilēna un etilēna veidošanās eļļā un ūdeņraža un metāna veidošanās kā pavadošās gāzes.

Pirmās grupas defekti, kas saistīti ar tinumu izolācijas bojājumiem, ir vislielākās briesmas. Pat ar nelielu mehānisku ietekmi uz defekta vietu jau var izveidoties loks. Šādiem transformatoriem galvenokārt ir nepieciešams remonts.

Bet oglekļa dioksīds var rasties citu iemeslu dēļ, kas nav saistīti ar spoļu atteici, piemēram, cēloņi var būt eļļas novecošana vai biežas pārslodzes un pārkaršana, kas saistīta ar dzesēšanas sistēmas atteici. Ir gadījumi, kad ogleklis dioksīds kļūdaini tiek ievadīts dzesēšanas sistēmā, nevis slāpeklis, tāpēc pirms secinājumu izdarīšanas ir svarīgi ņemt vērā ķīmiskās analīzes un elektriskās pārbaudes datus. Varat salīdzināt līdzīga transformatora hromatogrāfiskās analīzes datus, kas darbojas līdzīgos apstākļos.

Diagnostikas laikā izolācijas vieta būs tumši brūnā krāsā un skaidri izcelsies uz visas izolācijas kopējā fona. Iespējamas noplūdes pēdas uz izolācijas sazarotu dzinumu veidā.

Visbīstamākie ir bojājumi spriegumu savienojumos, kas atrodas tuvu cietai izolācijai. Oglekļa dioksīda koncentrācijas palielināšanās liecina, ka cietā izolācija tiek ietekmēta, vēl jo vairāk, salīdzinot līdzīga transformatora analītiskos datus. Izmēriet tinumu pretestību, nosakiet darbības traucējumus. Transformatori ar šiem defektiem, kā arī ar pirmās grupas defektiem, vispirms ir jāremontē.

Gadījumā, ja acetilēns un etilēns tiek pārsniegts normālā oglekļa dioksīda koncentrācijā, notiek magnētiskās ķēdes vai konstrukcijas daļu pārkaršana. Šādam transformatoram tuvāko sešu mēnešu laikā nepieciešams kapitālais remonts. Ir svarīgi ņemt vērā citus iemeslus, piemēram, saistībā ar dzesēšanas sistēmas darbības traucējumiem.

Veicot transformatoru remontdarbus ar konstatētiem otrās grupas bojājumiem, bojājuma vietās tiek konstatēti cieti un viskozi eļļas sadalīšanās produkti, tiem ir melna krāsa. Kad transformators tiek restartēts pēc remonta, ātra analīze pirmā mēneša laikā pēc remonta, visticamāk, parādīs iepriekš konstatētu gāzu klātbūtni, taču to koncentrācija būs daudz zemāka; oglekļa dioksīda koncentrācija nepalielināsies. Ja koncentrācija sāk palielināties, defekts paliek.

Transformatoriem ar eļļas plēves aizsardzību un citiem transformatoriem, kuru analīze neapstiprina iespējamo cietās izolācijas bojājumu, pakļauj uzlabotai izšķīdušo gāzu hromatogrāfijas analīzei.

Cietās izolācijas bojājumi, ko pavada biežas izlādes, ir visbīstamākais bojājumu veids. Ja par to liecina divi vai vairāki gāzes koncentrācijas koeficienti, transformatora tālāka darbība ir riskanta un pieļaujama tikai ar ražotāja atļauju, turklāt defekts nedrīkst ietekmēt cieto izolāciju.

Hromatogrāfisko analīzi atkārto ik pēc divām nedēļām, un, ja trīs mēnešu laikā izšķīdušo gāzu koncentrācijas attiecība nemainās, tad cietā izolācija netiek ietekmēta.

Arī gāzes koncentrācijas izmaiņu ātrums norāda uz defektiem. Ar biežu izplūdi eļļā acetilēns palielina tā koncentrāciju par 0,004-0,01% mēnesī vai vairāk un par 0,02-0,03% mēnesī - ar biežu izplūdi cietā izolācijā. Pārkarstot, acetilēna un metāna koncentrācijas pieauguma ātrums samazinās, šajā gadījumā ir nepieciešams eļļu degazēt un pēc tam reizi sešos mēnešos analizēt.

Saskaņā ar noteikumiem transformatoru eļļas hromatogrāfiskā analīze jāveic ik pēc sešiem mēnešiem, bet 750 kV transformatoriem divas nedēļas pēc nodošanas ekspluatācijā.

Transformatoru eļļas laboratoriskā pārbaude ķīmiskai hromatogrāfiskai analīzei

Efektīva transformatoru eļļas diagnostika ar hromatogrāfisko analīzi ļauj mūsdienās samazināt darbu apjomu pie dārgas transformatoru apkopes daudzās energosistēmās.Vairs nav nepieciešams atvienot tīklus, lai izmērītu izolācijas raksturlielumus, pietiek tikai paņemt transformatora eļļas paraugu.

Tātad transformatoru eļļas hromatogrāfiskā analīze mūsdienās ir neaizstājama metode transformatora defektu uzraudzībai to agrīnajā rašanās stadijā, ļauj noteikt paredzamo defektu raksturu un attīstības pakāpi.Tiek novērtēts transformatora stāvoklis pēc eļļā izšķīdušo gāzu koncentrācijām un to pieauguma ātruma, salīdzinot tās ar robežvērtībām. Transformatoriem ar spriegumu 100 kV un vairāk šāda analīze jāveic vismaz reizi sešos mēnešos.

Tieši hromatogrāfiskās analīzes metodes ļauj novērtēt izolatoru nolietošanās pakāpi, strāvu nesošo daļu pārkaršanu un elektrisko izlāžu klātbūtni eļļā. Pamatojoties uz paredzamā transformatora izolācijas pārrāvuma apmēru, pamatojoties uz datiem, kas iegūti pēc virknes analīžu, var novērtēt nepieciešamību izņemt transformatoru no ekspluatācijas un nodot to remontam. Jo agrāk tiek konstatēti veidojošie defekti, jo mazāks ir nejaušu bojājumu risks un mazāks būs remontdarbu apjoms.