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(yùn)行電壓下會(huì)產(chǎn)生光、聲、熱、電、化學(xué)等一系列效應(yīng)與信號(hào)。變壓器油與油中的固體有機(jī)絕緣材料在運(yùn)行電壓下因電、熱、氧化和局部電弧等多種因素作用會(huì)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(huì)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(duì)流、擴(kuò)散作用,就會(huì)不斷溶解在油中。

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

在油務(wù)工作中,取樣瓶的清洗是一項(xiàng)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(shí)最長(zhǎng),而且存在刷洗耗費(fèi)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(chǎng)上有專門取樣瓶的清洗烘干一體機(jī)售賣,每次可以批量洗滌30～50個(gè)瓶子,比較適合在油務(wù)分析工作量大的專業(yè)化學(xué)班組使用,對(duì)于既從事高壓試驗(yàn)又兼做化學(xué)試驗(yàn)的班組,由于其負(fù)責(zé)的油務(wù)項(xiàng)目較少,購(gòu)買清洗烘干一體的大型機(jī)器并不合適。

為找出實(shí)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(fēng)暴法,從人員、機(jī)器、材料、方法和環(huán)境五個(gè)角度進(jìn)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(huì)議,細(xì)致討論了影響"絕緣油取樣瓶的高效清洗"的7個(gè)末端原因,逐條進(jìn)行分析確認(rèn),最終確定要因有以下3個(gè):(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(dòng)清洗水槽的設(shè)計(jì)

2.1功能概述

課題目標(biāo)是利用表面活性劑、超聲波清洗、油水分離等技術(shù),設(shè)計(jì)制作一款絕緣油取樣瓶半自動(dòng)清洗水槽,完成多個(gè)絕緣油取樣瓶的同時(shí)清洗,達(dá)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(qiáng)度和減少環(huán)境污染的目的。

2.2設(shè)計(jì)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(tuán),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(tuán),另一端為疏水基團(tuán)。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(jìn)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(jìn)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(yùn)用過濾、沉淀、浮升等方法匯集一體進(jìn)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(fù)使用多次。

2.2.3廢液處理

變壓器油經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)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(huì)造成傷害,還會(huì)污染環(huán)境,特別是對(duì)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(jìn)流作用對(duì)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(dá)到清洗目的。超聲波能夠引起質(zhì)點(diǎn)振動(dòng),質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的加速度與超聲頻率的平方成正比。因此,高頻超聲會(huì)產(chǎn)生極大的作用力,強(qiáng)超聲波在液體中傳播時(shí),由于非線性作用,會(huì)產(chǎn)生聲空化。在空化氣泡突然閉合時(shí)發(fā)出的沖擊波可在其周圍產(chǎn)生上千個(gè)大氣壓力,對(duì)污層直接反復(fù)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(huì)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(shí)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(jìn)一步降低對(duì)環(huán)境的污染。

3絕緣油取樣瓶半自動(dòng)清洗水槽的應(yīng)用

3.1應(yīng)用簡(jiǎn)介

課題小組采用倒置瓶子內(nèi)外同時(shí)洗滌的方法,使用CAD制作設(shè)計(jì)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(shí)物進(jìn)行改進(jìn),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(duì)環(huán)境的污染。此外,通過多次試驗(yàn),配制出最優(yōu)比例的表面活性劑水溶液,達(dá)到快速清潔油污的效果。

3.2應(yīng)用效果

整個(gè)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(dòng)化程度大大提高,6個(gè)瓶子的清洗過程3min內(nèi)就可完成,平均清洗時(shí)間為0.5min,體力消耗降低了83%。

該項(xiàng)目的成功研制,可以有效降低絕緣油分析工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,并有效降低殘油對(duì)環(huán)境的污染,對(duì)需要進(jìn)行絕緣油取樣分析的企業(yè)有較大的應(yīng)用價(jià)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(wù)分析的班組使用,下一步需要對(duì)清洗裝置進(jìn)行改良,向智能化、自動(dòng)化方向發(fā)展。

4結(jié)語(yǔ)

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(duì)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行有重要影響,因此絕緣油的取樣與試驗(yàn)作用重大。絕緣油取樣瓶的清洗是絕緣油取樣與試驗(yàn)過程中不可缺少的一個(gè)重要環(huán)節(jié),本文設(shè)計(jì)制作的絕緣油取樣瓶半自動(dòng)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(gè)絕緣油取樣瓶的同時(shí)清洗,使得取樣瓶清洗干凈,排除取樣瓶清潔度對(duì)絕緣油試驗(yàn)的干擾,確保試驗(yàn)準(zhǔn)確性,并且最大程度地回收含油廢液,降低工作強(qiáng)度和減少環(huán)境污染。