绝缘油取样瓶的高效清洗

引言

绝缘油是电力系统中重要的液体绝缘介质,变压器、断路器、互感器、套管等设备中大都充以绝缘油,起到绝缘、冷却和灭弧的作用。

变压器在发生突发性事故之前,绝缘的劣化及潜伏性故障在运行电压下会产生光、声、热、电、化学等一系列效应与信号。变压器油与油中的固体有机绝缘材料在运行电压下因电、热、氧化和局部电弧等多种因素作用会逐渐劣化变质,裂解成低分子气体:变压器内部存在的潜伏性过热或放电故障又会加快产气速率。随着故障的缓慢发展,裂解出来的气体形成气泡,在油中经过对流、扩散作用,就会不断溶解在油中。

绝缘油的取样和试验,对及早发现变压器内部的潜在故障、及时预警不正常工作状态具有重要作用,取样容器的清洁度会对后续试验结果产生影响,因此绝缘油取样瓶的清洗是油务工作中不可缺少的重要环节。

在油务工作中,取样瓶的清洗是一项较为繁重的工作,主要流程为洗涤剂清洗、自来水清洗、蒸馏水清洗三大步,其中洗涤剂清洗耗时最长,而且存在刷洗耗费体力大、产生的洗涤泡沫不易清洗干净、废液污染环境等问题。因此,本文选择"绝缘油取样瓶的高效清洗"作为研究课题。

1研究现状

现在市场上有专门取样瓶的清洗烘干一体机售卖,每次可以批量洗涤30～50个瓶子,比较适合在油务分析工作量大的专业化学班组使用,对于既从事高压试验又兼做化学试验的班组,由于其负责的油务项目较少,购买清洗烘干一体的大型机器并不合适。

为找出实现绝缘油取样瓶高效清洗的问题症结所在,课题小组利用头脑风暴法,从人员、机器、材料、方法和环境五个角度进行了分析,整理得出因果图,如图1所示。

课题小组定期开展会议,细致讨论了影响"绝缘油取样瓶的高效清洗"的7个末端原因,逐条进行分析确认,最终确定要因有以下3个:(1）洗涤液不够专业:(2）清洗工具落后:(3）清洗方法落后。

2绝缘油取样瓶半自动清洗水槽的设计

2.1功能概述

课题目标是利用表面活性剂、超声波清洗、油水分离等技术,设计制作一款绝缘油取样瓶半自动清洗水槽,完成多个绝缘油取样瓶的同时清洗,达到取样瓶清洗干净并且最大程度回收含油废液,降低工作强度和减少环境污染的目的。

2.2设计原理

2.2.1表面活性剂

表面活性剂是指加入少量即能使其溶液体系的界面状态发生明显变化的物质,具有固定的亲水亲油基团,在溶液的表面能够定向排列。表面活性剂的分子结构具有两亲性:一端为亲水基团,另一端为疏水基团。课题小组使用改良配方洗涤剂替代原先的洗洁精,利用表面活性剂分子结构的两亲性,使得油分子剥离玻璃表面进入水中,通过将清洗剂喷淋到取样瓶表面就能将其油污清洗干净。

2.2.2清洗方法与工具

倒置喷淋可以冲掉绝缘油取样瓶的瓶壁与瓶身上附着的油污,使得油污迅速进入水溶液中,利用洗涤剂清洗干净。油水分离装置主要是根据油水的比重不同,设置分层与循环结构,运用过滤、沉淀、浮升等方法汇集一体进行油水分离。课题小组采用倒置喷淋的方法清洗取样瓶,并辅助采用油水分离装置,可以使水溶液重复使用多次。

2.2.3废液处理

变压器油经过长时间运行,氧化变质生成一系列氧化产物,使原来优良的理化性能和电气性能被破坏,以致不能使用,若直接排放到环境中,人体不小心接触到会造成伤害,还会污染环境,特别是对地表水、土壤、大气和饮用水。

超声波清洗是利用超声波在液体中的空化作用、加速度作用及直进流作用对液体和污物直接、间接的作用,使污物层被分散、乳化、剥离而达到清洗目的。超声波能够引起质点振动,质点振动的加速度与超声频率的平方成正比。因此,高频超声会产生极大的作用力,强超声波在液体中传播时,由于非线性作用,会产生声空化。在空化气泡突然闭合时发出的冲击波可在其周围产生上千个大气压力,对污层直接反复冲击,一方面破坏污物与清洗件表面的吸附作用,另一方面也会引起污物层的破坏而脱离清洗件表面并使它们分散到清洗液中。

同时回收分离的油污可以减少残油向环境的排放,课题小组辅助采用超声波清洗,可以降低洗涤剂的用量,进一步降低对环境的污染。

3绝缘油取样瓶半自动清洗水槽的应用

3.1应用简介

课题小组采用倒置瓶子内外同时洗涤的方法,使用CAD制作设计喷淋装置草图,并利用3D成型技术制作模型小样,后根据实物进行改进,并设置分层与循环结构,将油层与水层分离,使得洗涤剂得到充分利用,降低洗涤剂的用量,从而降低对环境的污染。此外,通过多次试验,配制出最优比例的表面活性剂水溶液,达到快速清洁油污的效果。

3.2应用效果

整个洗涤过程没有刷洗的环节,工作人员洗涤过程的体力消耗很少,自动化程度大大提高,6个瓶子的清洗过程3min内就可完成,平均清洗时间为0.5min,体力消耗降低了83%。

该项目的成功研制,可以有效降低绝缘油分析工作人员的劳动强度,并有效降低残油对环境的污染,对需要进行绝缘油取样分析的企业有较大的应用价值。

3.3后续巩固措施

该绝缘油取样瓶清洗器已经推广到涉及油务分析的班组使用,下一步需要对清洗装置进行改良,向智能化、自动化方向发展。

4结语

综上所述,绝缘油是电力系统中重要的液体绝缘介质,它的性能对电力系统的安全运行有重要影响,因此绝缘油的取样与试验作用重大。绝缘油取样瓶的清洗是绝缘油取样与试验过程中不可缺少的一个重要环节,本文设计制作的绝缘油取样瓶半自动清洗水槽利用了表面活性剂、超声波清洗、油水分离等技术,能够大大提高班组人员的工作效率,完成多个绝缘油取样瓶的同时清洗,使得取样瓶清洗干净,排除取样瓶清洁度对绝缘油试验的干扰,确保试验准确性,并且最大程度地回收含油废液,降低工作强度和减少环境污染。