引言

絕緣油是電力系統(tǒng)中重要的液體絕緣介質(zhì),變壓器、斷路器、互感器、套管等設(shè)備中大都充以絕緣油,起到絕緣、冷卻和滅弧的作用。

變壓器在發(fā)生突發(fā)性事故之前,絕緣的劣化及潛伏性故障在運行電壓下會產(chǎn)生光、聲、熱、電、化學等一系列效應與信號。變壓器油與油中的固體有機絕緣材料在運行電壓下因電、熱、氧化和局部電弧等多種因素作用會逐漸劣化變質(zhì),裂解成低分子氣體:變壓器內(nèi)部存在的潛伏性過熱或放電故障又會加快產(chǎn)氣速率。隨著故障的緩慢發(fā)展,裂解出來的氣體形成氣泡,在油中經(jīng)過對流、擴散作用,就會不斷溶解在油中。

絕緣油的取樣和試驗,對及早發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部的潛在故障、及時預警不正常工作狀態(tài)具有重要作用,取樣容器的清潔度會對后續(xù)試驗結(jié)果產(chǎn)生影響,因此絕緣油取樣瓶的清洗是油務工作中不可缺少的重要環(huán)節(jié)。

在油務工作中,取樣瓶的清洗是一項較為繁重的工作,主要流程為洗滌劑清洗、自來水清洗、蒸餾水清洗三大步,其中洗滌劑清洗耗時最長,而且存在刷洗耗費體力大、產(chǎn)生的洗滌泡沫不易清洗干凈、廢液污染環(huán)境等問題。因此,本文選擇"絕緣油取樣瓶的高效清洗"作為研究課題。

1研究現(xiàn)狀

現(xiàn)在市場上有專門取樣瓶的清洗烘干一體機售賣,每次可以批量洗滌30～50個瓶子,比較適合在油務分析工作量大的專業(yè)化學班組使用,對于既從事高壓試驗又兼做化學試驗的班組,由于其負責的油務項目較少,購買清洗烘干一體的大型機器并不合適。

為找出實現(xiàn)絕緣油取樣瓶高效清洗的問題癥結(jié)所在,課題小組利用頭腦風暴法,從人員、機器、材料、方法和環(huán)境五個角度進行了分析,整理得出因果圖,如圖1所示。

課題小組定期開展會議,細致討論了影響"絕緣油取樣瓶的高效清洗"的7個末端原因,逐條進行分析確認,最終確定要因有以下3個:(1）洗滌液不夠?qū)I(yè):(2）清洗工具落后:(3）清洗方法落后。

2絕緣油取樣瓶半自動清洗水槽的設(shè)計

2.1功能概述

課題目標是利用表面活性劑、超聲波清洗、油水分離等技術(shù),設(shè)計制作一款絕緣油取樣瓶半自動清洗水槽,完成多個絕緣油取樣瓶的同時清洗,達到取樣瓶清洗干凈并且最大程度回收含油廢液,降低工作強度和減少環(huán)境污染的目的。

2.2設(shè)計原理

2.2.1表面活性劑

表面活性劑是指加入少量即能使其溶液體系的界面狀態(tài)發(fā)生明顯變化的物質(zhì),具有固定的親水親油基團,在溶液的表面能夠定向排列。表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)具有兩親性:一端為親水基團,另一端為疏水基團。課題小組使用改良配方洗滌劑替代原先的洗潔精,利用表面活性劑分子結(jié)構(gòu)的兩親性,使得油分子剝離玻璃表面進入水中,通過將清洗劑噴淋到取樣瓶表面就能將其油污清洗干凈。

2.2.2清洗方法與工具

倒置噴淋可以沖掉絕緣油取樣瓶的瓶壁與瓶身上附著的油污,使得油污迅速進入水溶液中,利用洗滌劑清洗干凈。油水分離裝置主要是根據(jù)油水的比重不同,設(shè)置分層與循環(huán)結(jié)構(gòu),運用過濾、沉淀、浮升等方法匯集一體進行油水分離。課題小組采用倒置噴淋的方法清洗取樣瓶,并輔助采用油水分離裝置,可以使水溶液重復使用多次。

2.2.3廢液處理

變壓器油經(jīng)過長時間運行,氧化變質(zhì)生成一系列氧化產(chǎn)物,使原來優(yōu)良的理化性能和電氣性能被破壞,以致不能使用,若直接排放到環(huán)境中,人體不小心接觸到會造成傷害,還會污染環(huán)境,特別是對地表水、土壤、大氣和飲用水。

超聲波清洗是利用超聲波在液體中的空化作用、加速度作用及直進流作用對液體和污物直接、間接的作用,使污物層被分散、乳化、剝離而達到清洗目的。超聲波能夠引起質(zhì)點振動,質(zhì)點振動的加速度與超聲頻率的平方成正比。因此,高頻超聲會產(chǎn)生極大的作用力,強超聲波在液體中傳播時,由于非線性作用,會產(chǎn)生聲空化。在空化氣泡突然閉合時發(fā)出的沖擊波可在其周圍產(chǎn)生上千個大氣壓力,對污層直接反復沖擊,一方面破壞污物與清洗件表面的吸附作用,另一方面也會引起污物層的破壞而脫離清洗件表面并使它們分散到清洗液中。

同時回收分離的油污可以減少殘油向環(huán)境的排放,課題小組輔助采用超聲波清洗,可以降低洗滌劑的用量,進一步降低對環(huán)境的污染。

3絕緣油取樣瓶半自動清洗水槽的應用

3.1應用簡介

課題小組采用倒置瓶子內(nèi)外同時洗滌的方法,使用CAD制作設(shè)計噴淋裝置草圖,并利用3D成型技術(shù)制作模型小樣,后根據(jù)實物進行改進,并設(shè)置分層與循環(huán)結(jié)構(gòu),將油層與水層分離,使得洗滌劑得到充分利用,降低洗滌劑的用量,從而降低對環(huán)境的污染。此外,通過多次試驗,配制出最優(yōu)比例的表面活性劑水溶液,達到快速清潔油污的效果。

3.2應用效果

整個洗滌過程沒有刷洗的環(huán)節(jié),工作人員洗滌過程的體力消耗很少,自動化程度大大提高,6個瓶子的清洗過程3min內(nèi)就可完成,平均清洗時間為0.5min,體力消耗降低了83%。

該項目的成功研制,可以有效降低絕緣油分析工作人員的勞動強度,并有效降低殘油對環(huán)境的污染,對需要進行絕緣油取樣分析的企業(yè)有較大的應用價值。

3.3后續(xù)鞏固措施

該絕緣油取樣瓶清洗器已經(jīng)推廣到涉及油務分析的班組使用,下一步需要對清洗裝置進行改良,向智能化、自動化方向發(fā)展。

4結(jié)語

綜上所述,絕緣油是電力系統(tǒng)中重要的液體絕緣介質(zhì),它的性能對電力系統(tǒng)的安全運行有重要影響,因此絕緣油的取樣與試驗作用重大。絕緣油取樣瓶的清洗是絕緣油取樣與試驗過程中不可缺少的一個重要環(huán)節(jié),本文設(shè)計制作的絕緣油取樣瓶半自動清洗水槽利用了表面活性劑、超聲波清洗、油水分離等技術(shù),能夠大大提高班組人員的工作效率,完成多個絕緣油取樣瓶的同時清洗,使得取樣瓶清洗干凈,排除取樣瓶清潔度對絕緣油試驗的干擾,確保試驗準確性,并且最大程度地回收含油廢液,降低工作強度和減少環(huán)境污染。