Способ определения марки трансформаторных масел Российский патент 2024 года по МПК G01N21/33 

Изобретение относится к технике диагностирования маслонаполненного силового электрооборудования, в частности, к определению марки трансформаторного масла. Данное изобретение может быть использовано как экспресс-анализ для идентификации трансформаторного масла, что позволит проводить наиболее точное исследование состояния образца, а так же мероприятия по регенерации масла.

Авторами не найдено ни одной запатентованной методики определения марки трансформаторного масла. В литературе есть статьи, посвященные данной проблематике. В статье [1] предлагается идентифицировать марку исследуемого масла на основе анализа спектра пропускания минерального трансформаторного масла в диапазоне 300-1000 нм, позволяющего оценить содержание в масле полиароматических и смолистоасфальтеновых веществ, а также соотношение нафтеновых и парафиновых углеводородов в масле. Данный метод требует специального оборудования для получения спектров пропускания и лабораторного анализа полученных данных.

В работе [2] по зависимости спектров пропускания трансформаторных масел и их координат цветности решается вопрос определения марки масла и его эксплуатационных свойств после регенерации. Получив спектр пропускания неизвестного масла, и определив, к спектру пропускания какого масла он находится ближе, со стороны больших длин волн можно определить марку масла. Определив координаты цветности неизвестного масла, в зависимости от того, на какую из плоскостей они ложатся, также возможно определить марку масла. Данная методика требует дополнительного знания специальных программ для построения плоскостей и соотношения с исследованными данными.

Авторами предлагается иной подход, значительно упрощающий процедуру измерений и соответственно ускоряющий получение результата по определению марки трансформаторного масла. Определение марки масла в предлагаемой методике происходит с помощью установленной зависимости координат цветности от марки трансформаторного масла.

В основу предлагаемого изобретения положена задача создания способа определения марки масла согласно цветовым характеристикам исследуемого образца.

В современной энергопромышленности основным видом жидкой изоляции силовых трансформаторов является трансформаторное масло [3], при этом используется различная технология производства, а также нефтяное сырье различного происхождения, что соответственно влечет и разные характеристики у разных марок масел. Для различного типа, а также класса напряжения маслонаполненного электрооборудования используются масла различных марок. При этом на практике встречаются ситуации, когда неизвестно какой тип масла использован в том или ином оборудовании, либо неизвестно происхождение и качество масла от поставщика.

В настоящее время отечественной нефтеперерабатывающей промышленностью вырабатываются и поставляются следующие трансформаторные масла:

- ГК по ТУ 38.101.1025-85 (ранее по ТУ 38.401.358-84), в основном из западно-сибирских нефтей, вырабатываемое с применением процессов гидрокрекинга и каталитической депарафинизации. Выпускается на АО «Ангарская нефтехимическая компания»;

- СА по ТУ 38,401.1033-95, в основном из западно-сибирских нефтей, вырабатываемое с применением процессов селективной очистки, низкотемпературной депарафинизации и специальной адсорбционной очистки. Выпускается АО "Новоуфимский нефтеперерабатывающий завод";

- Т-1500У по ТУ 38.401.58107-94, в основном из западно-сибирских нефтей, вырабатываемое с применением процессов селективной очистки, низкотемпературной депарафинизации и гидроочистки. Выпускается АО "Уфанефтехим" и ОАО «Нижегороднефтеоргсинтез»;

- ТСп по ГОСТ 10121-76, в основном из западно-сибирских нефтей, вырабатываемое с применением процессов селективной очистки, низкотемпературной депарафинизации, контактной или гидроочистки. Выпускается нефтеперерабатьшающими заводами АО "Уфанефтехим", АО "Новоуфимский нефтеперерабатывающий завод"; ОАО «Нижегороднефтеоргсинтез», АО «ОмскНПЗ»;

- ТКп по ТУ 38.401.5849-92, в основном из анастасиевской нефти, вырабатываемое с применением процессов кислотно-щелочной очистки и контактной доочистки. Выпускается на Ярославском нефтемаслозаводе им. Д.И. Менделеева;

- ВГ по ТУ 38.401.978-93, в основном из западно-сибирских нефтей, Вырабатываемое с применением гидрокрекинга и каталитической депарафинизации. Выпускается АО «Лукойл-Волгоград-нефтеоргсинтез».

На многих энергопредприятиях сохранились ранее выпускавшиеся в СССР следующие трансформаторные масла: Т-1500, по ГОСТ 982-80 из бакинских нефтей, выпускавшееся Бакинским НПЗ; Т-750 по ГОСТ 982-80, из анастасиевской нефти, выпускавшееся Ярославским НПЗ им. Д.И.Менделеева; ТКп, по ТУ 38.101.890-81, из бакинских нефтей, выпускавшееся Бакинским НПЗ; ТАп по ТУ 38.101.281-80, в основном, из анастасиевской нефти, выпускавшееся на Батумском нефтеперерабатывающем заводе, с использованием специального процесса адсорбционной очистки; MB по ТУ 38.101.857-80, из бакинских нефтей, выпускавшееся на Бакинском НПЗ с использованием специального процесса кислотно-щелочной очистки, предназначенное для масляных выключателей в районах с холодным климатом [4]. В технической литературе, рассматривающей применение трансформаторных масел в трансформаторах, подробно изложены как требования к ним, так и различные аспекты физико-химических свойств этого важного компоненты силового трансформатора [3, 5]. Важно отметить, что применение той или иной марки масла в определенном оборудовании, так же регламентируется специальными документами [4, 6] общее правило таково: чем больше напряжение на оборудовании, где предполагается использовать масло, тем больше к последнему предъявляется требований по ряду показателей.

В процессе эксплуатации трансформаторного оборудования масло требует доливки и возможно смешивание различных марок. Доливка масла в трансформатор осуществляется с учетом области применения масел и порядка их смешивания при доливе в соответствии с требованием циркуляра Ц-01-98(Э) [4, 7]. Например, масло гидрокрекинга ГК рекомендуется применять, как правило, не смешивая с другими маслами. При необходимости для смешения масла ГК с другими маслами наиболее рационально использовать масла марок ГБ, Т-1500 и Т-750 [8]. Так же в практике бывают случаи, когда масло просто снимается с производства. По информации «Всероссийского научно-исследовательского института по переработке нефти» (ОАО «ВНИИ НП») производство трансформаторных масел марок ТКп, ТК, ТСО и Т-750 прекращено по экологическим соображениям. Но, не смотря на это, в некотором высоковольтном маслонаполненном электрооборудовании остаются масла с данной маркой, для качественного обслуживания электрооборудования, доливки и смешения масел так же необходимо безошибочно определять марку масла.

Определение марки трансформаторных масел актуально при их регенерации [9], т.е. определении качества очистки и прогнозирования сроков эксплуатации этих очищенных масел [10]. А так же для проведения качественной процедуры заливки и смешивания, так как не всегда достоверно известно, какое масло залито в оборудовании.

Задачей заявляемого изобретения является создание способа определения марки трансформаторного масла.

Техническим результатом является малая длительность проведения эксперимента по получению цветовых характеристик, низкая стоимость проведения исследования образца за счет отсутствия дорогих реактивов, высокая точность идентификации марки масла. Вследствие чего повышается качество диагностики и работоспособности трансформаторного масла и оперативности контроля.

Технический результат достигается тем, что в способе определения марки трансформаторных масел, заключающемся в определении плоскости в пространстве RGB, на которой расположены координаты цветности исследуемого масла при освещении его белым светом, согласно настоящему изобретению, освещение образца масла проводится белым и фиолетовым источником света на длине волны 400 нм, координаты цвета определяют у люминесцентного свечения масла в видимом диапазоне, и по их значениям определяют принадлежность масла к той или иной марке.

Для его реализации согласно схеме (фиг. 1) были исследованы образцы наиболее распространенных марок трансформаторного масла (табл. 1).

Для реализации задачи на первом этапе испытания проведено фотографирование пробирок с образцами трансформаторных масел из таблицы 1 при их облучении белым, фиолетовым с длиной волны 400 нм и зеленым цветом с длиной волны 531 нм (фиг. 2).

Для получения достоверных координат цветности, исследуемых образцов масла, использована специализированная программа Get-Color. Были сняты RGB-координаты (Red-красный, Green- зеленый, Blue-синий) значения каждого масла в начале кюветы, в середине и на экране. Данные команды выполнялись при помощи инструмента «пипетка», который в свою очередь имеет функцию усреднения цвета и приведены в таблице 2.

В результате анализа по полученным данным, при освещении фиолетовым цветом в середине прошедшего излучения, можно явно выделить диапазоны RGB значений для разных марок трансформаторного масла, где ясно выражен диапазон марки ГК (Табл. 3)

Так же при освещении фиолетовым цветом (в середине прошедшего излучения) явно просматриваются различия цвета в зависимости от марки масла. Марка ГК имеет сине-голубые оттенки. Остальные марки имеют темно-синие, темно-фиолетовые и темно-зеленые цвета.

Таким образом, предлагаемый способ определения марки трансформаторного масла, основанный на зависимости координат цветности от марки трансформаторного масла обладает высокой достоверностью. Использование предлагаемого способа перспективно для практического решения задач электроэнергетики в области определения используемого трансформаторного масла, поскольку не требует специального оборудования, обладает высокой точностью определения и позволяет объективно проводить исследования параметров масла и его обслуживание.

Библиографический список

1. Гарифуллин М.Ш., Гиниатуллин Р.А., Козлов В.К. [и др.] Определение технологии производства и марки минеральных трансформаторных масел по их оптическим спектрам//Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики, - 2017. - №19(9-10). - С. 59-64. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2017-19-9-10-59-64

2. Д.М. Валиуллина, Ю.К. Ильясова, В.К. Козлов [и др.] Методика определения марки трансформаторного масла // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева. - 2020. - Т. 76, №3. - С. 127-130.

3. Липштейн, Р.А. Трансформаторное масло / Р.А. Липштейн, М.И. Шахнович. М.: Энергоатомиздат, - 1983. -296 с.

4. СТО 70238424.27.100053-2013. Энергетические масла и маслохозяйства электрических станций и сетей. Организация эксплуатации и технического обслуживания. Нормы и требования. М.: НП «ИНВЭЛ», 2013. 163 с.

5. Аптов И.С, Хомяков М.В. «Уход за изоляционным маслом». - Москва-Ленинград: Энергия, 1966 год. Стр 112.

6. СТ-ИА-30.2-2.1-27-02-2016 «Область применения и порядок смешения трансформаторных масел»// в редакции АО «Тюменьэнерго». - 2016. -28 с.

7. Томин В.П., Корчевий Е.Н. Исследование старения трансформаторных масел в атмосфере различных газов под воздействием электрического поля // Энергетик. 2017. №5. С. 25-28.

8. Козлов В.К., Гарифуллин М.Ш. Контроль состояния трансформаторных масел по их оптическим спектрам // Новое в российской электроэнергетике. 2017. №1. С. 16-22.

9. Абдрашитов P.P. Диагностика и мониторинг силовых трансформаторов. Роль и место информационных технологий в современной науке: Сб. ст. междунар. науч.-практ. конф. - Уфа: Аэтерна, 2018. С. 19-21.

10. Poiss G., Vitolina S., Marks J. Development of a Risk Matrix Considering Specific Features of the Power Transformer Park of Latvia. Advances in Science, Technology and Engineering Systems Journal. 2018. Vol.3. №1. pp. 148-154.

Изобретение относится к технике диагностирования маслонаполненного силового электрооборудования, в частности к определению марки трансформаторного масла. Способ определения марки трансформаторных масел заключается в определении плоскости, в пространстве RGB на которой расположены координаты цветности исследуемого масла при освещении его белым фиолетовым светом, особенность которого состоит в том, что освещение образца масла проводится белым фиолетовым источником света на длине волны 400 нм, координаты цвета определяют у люминесцентного свечения масла в видимом диапазоне, и по их значениям определяют принадлежность масла к той или иной марке. Техническим результатом является повышение качества диагностики и работоспособности трансформаторного масла и оперативности контроля. 2 ил.

Способ определения марки трансформаторных масел, заключающийся в определении плоскости, в пространстве RGB на которой расположены координаты цветности исследуемого масла при освещении его белым фиолетовым светом, особенность которого состоит в том, что освещение образца масла проводится белым фиолетовым источником света на длине волны 400 нм, координаты цвета определяют у люминесцентного свечения масла в видимом диапазоне, и по их значениям определяют принадлежность масла к той или иной марке.