СПОСОБ ОЧИСТКИ ТРАНСФОРМАТОРА ОТ ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННОЙ ЖИДКОСТИ НА ОСНОВЕ ПОЛИХЛОРБИФЕНИЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2002 года по МПК H01F27/14 B08B3/08 

Изобретение относится к области разработки способов очистки изделий и устройств для осуществления очистки изделий, в частности для очистки выводимых из эксплуатации трансформаторов, содержащих в качестве охлаждающей электроизоляционной жидкости (ЭИЖ) на основе полихлорбифенила (ПХБ).

Данное изобретение может быть использовано в различных отраслях промышленности, имеющих электрооборудование, содержащее ПХБ.

Известно устройство для удаления полихлорбифенилов из электрических аппаратов (патент США 4790337, кл. В 08 В 3/10, опубл. 13.12.1988 г.). Изобретение предлагает для очистки трансформатора от полихлорбифенилов (ПХБ) подсоединять к нему две системы циркуляции жидкостей. Одна система представляет собой циркуляционный контур: трансформатор, заполненный растворителем и жидким диэлектриком (трифтортрихлорэтан и/или перхлорэтилен) и насос, циркулирующий эти жидкости через трансформатор для растворения оставшегося в трансформаторе ПХБ. Трансформатор подключают к сети для поддерживания нормальной температуры и давления. Во второй, наружной, циркуляционной системе жидкость, выходящая из трансформатора, нагревается до температуры кипения используемого жидкого диэлектрика, который при этом испаряется, конденсируется и возвращается в трансформатор, а ПХБ остается в жидкой фазе в сосуде.

Недостатки метода:
- необходимо использовать для отмывки от остатков ПХБ сложную смесь (растворитель + жидкий диэлектрик);
- наличие двух циркуляционных контуров с аппаратами большой емкости, так как трансформатор заполняется смесью на весь рабочий объем.

Известен способ и устройство для очистки приборов от изоляционного масла (Offenlegungsschrift DE 3714312, кл. B 08 B 3/08, опубл. 10.11.1988).

Способ включает
- слив изоляционного масла из трансформатора;
- очистку трансформатора парами растворителя при более высокой температуре, чем комнатная;
- конденсацию паров растворителя, вымывающих остатки изоляционного масла с внутренней поверхности трансформатора;
- удаление конденсата растворителя путем откачивания насосом;
- сушка трансформатора циркуляцией воздуха с последующим охлаждением.

Продувку трансформатора воздухом осуществляют при пониженном давлении, после чего содержимое трансформатора отсасывают, направляют на фильтр с активированным углем.

Устройство, реализующее способ, включает испаритель растворителя, соединенный с трансформатором, конденсатор, расположенный выше трансформатора и соединенный с ним. Трансформатор снабжен специальным отсасывающим устройством, которое соединено с емкостью для конденсата, установленной на весах. Конденсатор также соединен с емкостью для конденсата и через выпускной трубопровод соединен с фильтром из активированного угля. Подачу паров растворителя осуществляют через погруженную трубу в трансформатор, далее происходит накопление конденсата для барботажа паров через слой конденсата, нагрев трансформатора за счет тепла конденсации паров растворителя до температуры кипения растворителя, обезжиривание внутренней поверхности парами растворителя на границе жидкость-пар, одновременно с помощью отсасывающего устройства со дна трансформатора центробежным насосом выводят загрязненный конденсат в сборник конденсата, расположенный на весах.

Процесс очистки заканчивается, когда уровень конденсата достигнет верхней крышки трансформатора. Для уменьшения теплопотерь во избежание быстрого набора конденсата авторами изобретения рекомендуется трансформатор снаружи теплоизолировать матами из минеральной ваты. После промывки трансформатора оставшийся на дне растворитель через отсасывающее устройство удаляется вакуумным насосом в виде газовой фазы с воздухом через вымораживатель-конденсатор для возврата сконденсированного растворителя в сборник конденсата. Процесс сушки трансформатора от растворителя идет под вакуумом, пока трансформатор нагрет.

Недостатки данного изобретения:
- В представленном устройстве не предусмотрена аппаратура для слива изолирующего масла на основе ПХБ, хотя из-за высокой температуры ПХБ и их высоких вязкостных характеристик эта операция представляет определенные трудности для обеспечения полного слива ПХБ;
- После слива ЭИЖ требуется демонтаж сливного вентиля для замены его на специальное отсасывающее устройство, что ведет к контакту работающих с жидкой фазой ЭИЖ;
- Необходима термоизоляция трансформатора с изолирующей жидкостью на основе ПХБ, так как все они имеют радиаторы для отвода тепла;
- Учитывая, что процесс обезжиривания идет на границе фаз конденсат-пар, необходимо четко управлять паропроизводительностью испарителя и скоростью отсоса конденсата из трансформатора центробежным насосом, что очень сложно, не имея инструмента отслеживания границы конденсата внутри трансформатора.

- В устройстве не предусмотрена регенерация растворителя и вывод из устройства масла, извлеченного из трансформатора в процессе его отмывки;
- Необходимо иметь большее количество растворителя, так как трансформатор заполняется конденсатом до верха, что для трансформаторов большого объема повлечет использование в технологической схеме аппаратов большой емкости.

Данное изобретение является наиболее близким по техническому сущности и функциональному назначению аналогом, которое принято за прототип.

Задачей изобретения является разработка простого и надежного способа и устройства для очистки трансформаторов и их внутренних элементов от ЭИЖ на основе ПХБ до безопасного уровня для последующей утилизации.

Поставленная задача достигается тем, что очистка трансформатора и его внутренней поверхности осуществляется способом, включающим следующие операции:
- слив ЭИЖ осуществляют из нагретого трансформатора;
- очистку трансформатора, его внутренней поверхности и его активной части производят парами растворителя, например хлористым метиленом;
- конденсируют пары растворителя на внутренних поверхностях охлаждаемого трансформатора, в результате загрязнения внутренних поверхностей трансформатора и несливаемые остатки из нижней части трансформатора растворяются и вымываются образующимся конденсатом растворителя;
- обработку парами и конденсатом растворителя внутренних поверхностей и активной части трансформатора повторяют многократно за счет циркуляции растворителя в замкнутом контуре испарение-конденсация.

Указанный способ реализуют в устройстве, представленном на чертеже.

Устройство для способа очистки трансформатора (1) от ЭИЖ состоит из термошкафа со съемной крышкой (2), нижняя его часть соединена всасывающим воздуховодом через калорифер (4) с вентилятором (3), который соединен нагнетательным воздуховодом со съемной крышкой термошкафа (2). Трансформатор (1), снабженный в нижней его части вентилем слива (12), а в верхней - фланцами подачи (13) и выхода (14) паров растворителя, установлен внутри термошкафа.

Трансформатор (1) через вентиль слива (12) и фланец (13) подачи паров растворителя соединен с испарителем (5), снабженным рубашкой, образуя замкнутый контур, который обеспечивает многократную обработку внутренних поверхностей и активной части трансформатора парами постоянно регенерируемого растворителя.

Конденсатор (7) соединен с фланцем выхода паров (14) растворителя и одновременно с холодильной машиной (8). Нижняя часть конденсатора (7) соединена через линию слива с емкостью для приема ЭИЖ (6), установленной на весах (9). На линии слива расположен смотровой фонарь (10) и расходомер (11).

Пример конкретного исполнения
Устройство, осуществляющее способ очистки трансформатора от ЭИЖ, представлено на чертеже.

Трансформатор (1), снабженный вентилем слива (12) и фланцами подачи (13) и выхода (14) паров растворителя, с помощью автокрана устанавливают в термошкаф со съемной крышкой (2). Трансформатор нагревают до температуры 50^o-60^oС и производят слив ЭИЖ (вязкость которой при 20^oС 650•10^-6м²/c; при 50^oC 25•10^-6м²/c) из трансформатора через вентиль слива (12). Для нагревания трансформатора подают пар в калорифер (4) вентилятора (3), соединенного с термошкафом всасывающим и нагнетательным воздуходувами. Горячий воздух циркулирует внутри термошкафа, нагревая трансформатор до необходимой температуры (50-60^oС), обеспечивающей полноту слива ЭИЖ с внутренних стенок трансформатора. ЭИЖ из трансформатора (1) направляется в емкость для приема ЭИЖ (6), которая расположена на весах (9). За счет трубопровода (15), соединяющего горловину емкости для приема ЭИЖ (6) с трансформатором (1), и расположения емкости (6) и трансформатора (1) на разных уровнях по высоте, заполнение емкости для приема ЭИЖ (6) производят без подачи давления в трансформатор (1) и без соединения емкости (6) с атмосферой. Контроль окончания слива ЭИЖ из трансформатора осуществляют по смотровому фонарю (10), расположенному на линии слива.

После этого осуществляют очистку остатков ЭИЖ из внутреннего объема трансформатора (1); для этого трансформатор (1) охлаждают до температуры ниже температуры кипения растворителя (20-30^oС) циркуляцией холодного воздуха через калорифер (4), охлаждаемый холодной водой. Подают пары растворителя из испарителя (5) в трансформатор (1) через фланец подачи паров растворителя (13). Пары растворителя, поступая во внутрь охлажденного трансформатора, конденсируются. Образующийся конденсат растворителя на внутренних поверхностях и активной части трансформатора контактирует с загрязнениями, растворяет и вымывает остатки ЭИЖ с днища трансформатора (1) и через вентиль слива (12) трансформатора (1) по линии слива поступает в испаритель (5) для регенерации растворителя и последующего его использования в цикле "испарение - конденсация".

ЭИЖ на основе полихлорбифенилов (ПХБ) с температурой кипения 360^oС при этом процессе перегонки накапливается в испарителе (5). Это обеспечивает обработку внутренних поверхностей трансформатора все время чистыми парами растворителя.

Скорость циркуляции растворителя - хлористого метилена - в устройстве для очистки трансформатора (1) регулируют подачей пара в рубашку испарителя (5) по показаниям расходомера (11) жидкой фазы, поступающей из трансформатора (1) в испаритель (5). Наличие радиаторов в трансформаторе, заполненных ЭИЖ на основе ПХБ, обеспечивают хороший теплообмен.

Контроль качества очистки внутренних поверхностей трансформатора осуществляют отбором проб жидкой фазы растворителя - хлористого метилена, который возвращают в испаритель (5) на остаточное содержание ПХБ в растворителе - хлористом метилене. Норма ≤0,005%.

Для окончательного удаления из устройства ПХБ, вымытого в результате очистки трансформатора (1) растворителем - хлористым метиленом, закрывают вентиль слива (12) жидкой фазы трансформатора (1). Весь растворитель - хлористый метилен - испаряется в испарителе (5) при температуре 60^oС и конденсируется в охлаждаемом трансформаторе (1), тем самым накапливается в нем. Высококипящие ПХБ, имеющие температуру кипения ~360^oС, остаются в испарителе (5) и по линии слива удаляются в емкость для приема ЭИЖ (6), установленную на весах (9), и далее направляются на склад. После этого трансформатор (1) освобождают от сконденсированного растворителя - хлористого метилена. Затем термошкаф (2) переводят с режима охлаждения калорифера (4) холодной водой на режим обогрева калорифера (4) паром до достижения в термошкафу температуры 60-70^oС для перегонки всего несливаемого остатка растворителя - хлористого метилена - с днища трансформатора (1) через конденсатор (7), который охлаждается хладагентом от холодильной машины (8). Сконденсированная жидкая фаза растворителя - хлористого метилена - направляется в испаритель (5). После этого трансформатор (1) продувают воздухом для отдувки газовой фазы растворителя через конденсатор (7) для конденсации остатка растворителя с последующим сбросом воздуха в атмосферу. Конец продувки трансформатора (1) контролируется отбором пробы продуваемого воздуха на содержание растворителя - хлористого метилена - на уровне ПДК (≤50 мг/м³).

Предлагаемый способ очистки трансформатора от ЭИЖ на основе ПХБ и устройство для его осуществления по сравнению с известными имеет следующие преимущества:
1. Одновременное сочетание всех отличительных признаков как в способе, так и в устройстве позволяет осуществить в одном технологическом контуре все технологические операции способа очистки трансформатора от ЭИЖ, включающие;
- слив ЭИЖ из нагретого трансформатора;
- обеспечение обработки внутренней поверхности трансформатора парами чистого регенерируемого растворителя, который циркулирует в замкнутом контуре, что приводит к небольшому объему использования растворителя;
- вывод ЭИЖ, извлеченной из трансформатора в процессе его очистки.

2. Устройство для осуществления способа очистки трансформатора состоит из самых необходимых технологических аппаратов, взаимосвязь которых образует замкнутый контур. Устройство обладает высокой надежностью системы управления и безопасностью, работает без давления, не имеет насосов. Предложенное устройство обеспечивает надежную качественную очистку трансформатора и может быть использовано в передвижном модульном варианте с размещением всего оборудования в двух крупнотоннажных контейнерах, транспортируемых к месту назначения автомобильным или железнодорожным транспортом.

Изобретение относится к области электротехники и касается разработки способов очистки изделий и устройств для осуществления очистки изделий, в частности для очистки выводимых из эксплуатации трансформаторов, содержащих в качестве охлаждающей электроизоляционной жидкости (ЭИЖ) на основе полихлорбифенила (ПХБ). Сущность изобретения состоит в следующем. Способ очистки трансформатора достигается проведением следующих операций: слив ЭИЖ из предварительно нагретого трансформатора, охлаждение трансформатора ниже температуры кипения растворителя, многократную очистку внутренних поверхностей и активной части трансформатора парами растворителя и конденсатом растворителя. Причем данную многократную обработку парами растворителя и конденсатом растворителя осуществляют за счет циркуляции растворителя в замкнутом контуре. Способ реализуют в устройстве для очистки трансформаторов, которое включает термошкаф со съемной крышкой, нижняя часть которого соединена всасывающим воздуховодом через калорифер с вентилятором, который соединен нагнетательным воздуховодом со съемной крышкой термошкафа. Трансформатор через вентиль слива и фланец для подачи паров соединен с испарителем, снабженным рубашкой, образуя замкнутый контур. Фланец выхода паров растворителя соединен с конденсатором, который соединен с холодильной машиной. Нижняя часть конденсатора соединена через линию слива с испарителем, который в нижней части соединен с емкостью для приема ЭИЖ, верхняя часть которой соединена с фланцем выхода паров растворителя из трансформатора. На линии слива расположен смотровой фонарь и расходомер. Технический результат от использования данного изобретения состоит в том, что устройство для очистки трансформатора обладает высокой надежностью, безопасностью, работает без давления, не имеет насосов. Способ и устройство для очистки трансформатора просты в технологическом оформлении и обеспечивают качественную очистку трансформатора при использовании малого количества растворителя. 2 с. и 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ очистки трансформатора от электроизоляционной жидкости на основе полихлорбифенила, включающий слив электро-изоляционной жидкости из трансформатора, очистку парами растворителя от остатков электроизоляционной жидкости, отличающийся тем, что слив электроизоляционной жидкости производится из предварительно нагретого трансформатора, после чего трансформатор охлаждают ниже температуры кипения растворителя, подают пары растворителя, образующийся на внутренних поверхностях и активной части трансформатора конденсат растворяет загрязнения и вымывает несливаемые остатки электроизоляционной жидкости из нижней части трансформатора, полученную жидкую фазу направляют на испарение для многократной обработки трансформатора регенерированным растворителем в замкнутом контуре. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве растворителя используется хлористый метилен. 3. Устройство для очистки трансформатора от электроизоляционной жидкости, включающее конденсатор, испаритель, емкость для приема электроизоляционной жидкости, расположенную на весах, отличающееся тем, что трансформатор, снабженный в нижней части вентилем слива и фланцами для подачи и входа паров растворителя в верхней части трансформатора, расположен в термошкафу со съемной крышкой, нижняя часть термошкафа соединена всасывающим воздуховодом через калорифер с вентилятором, который соединен нагревательным воздуховодом со съемной крышкой термошкафа, причем трансформатор через вентиль слива и фланец для подачи паров растворителя соединен с испарителем, снабженным рубашкой, образуя замкнутый контур, на линии слива расположен смотровой фонарь и расходомер, фланец выхода паров растворителя из трансформатора соединен с конденсатором, который соединен с холодильной машиной, а нижняя часть конденсатора соединена через линию слива с испарителем, испаритель в нижней части соединен с емкостью для приема электроизоляционной жидкости, верхняя часть которой соединена с фланцем выхода паров растворителя из трансформатора.