煤油氣相干燥工藝探究

李根

摘 要：本文主要闡述了煤油氣相干燥的工作原理、工作特點以及主要的工藝參數，并針對傳統干燥工藝的特點等進行了對比分析，并提出了相應的改進改善措施。

關鍵字：氣相干燥；絕緣干燥處理；真空；變壓器

1 前言

油浸式變壓器的絕緣干燥處理是決定變壓器工作效率、使用壽命和綜合性能的決定因素。其原因是制造變壓器所使用的絕緣材料的電氣強度與其使用材料所含水分是有重要聯系的，絕緣材料的強度直接決定了變壓器的電氣強度和介質損耗。當絕緣材料制成的絕緣部件中所含水分高于1%時，會加快變壓器絕緣件的老化速度甚至直接造成產品試驗不合格。為了避免這種情況的發生需要對變壓器絕緣件進行干燥處理，傳統的干燥處理方式不僅效果十分有限而且前期投入資金大，后期檢修維護成本高，無法滿足實際生產工作需要。因此迫切需要對傳統干燥工藝進行改進。目前煤油氣相真空干燥法是在實際應用中，干燥效果較為優秀并且能夠滿足實際生產需要的干燥工藝。

2 煤油氣相真空干燥的工藝原理

煤油氣相真空干燥法是利用特種煤油作為傳熱介質，將煤油在真空的狀態下加熱使其變為高溫的煤油蒸汽，當煤油蒸汽在真空罐中遇到溫度較低的部件時會發生冷凝現象，放出冷凝潛熱，從而實現對變壓器器身的加熱。冷凝的液態煤油會被系統再次收集，通過煤油輸送系統重新送回蒸發裝置，并再次的被加熱蒸發，從而實現了循環利用，并且工作溫度也會越來越高，工件的水分蒸發也越來越充分，最終被蒸發的水分會被抽真空裝置抽走，從而達到干燥目的。此種干燥處理辦法是利用相變換熱原理加熱并清洗變壓器器身，從而使得變壓器絕緣部件的干燥蒸出的出水量達到一定的標準值，從而達到要求的干燥標準。

具體的煤油氣相干燥設備工藝階段如下：

（1）準備階段

首先將變壓器整體放入真空罐，將真空罐抽真空使其內部壓強降低至700Pa以下。同時對真空罐本體進行加熱保溫，蒸發器對所使用的特種煤油進行預加熱，使蒸發器中的煤油蒸汽溫度達到130℃，這一階段通常需要花費2h左右的時間。當特種煤油從液態逐步轉變為氣態的過程中，煤油蒸汽會與變壓器充分地進行接觸進行熱交換。

（2）加熱階段

在這個階段中，只要使用一臺真空泵工作即可滿足工藝要求，即只需真空泵和冷凝罐中的真空度達到工藝規定要求。在上文中提到當煤油蒸汽在真空罐中與變壓器進行熱交換后，進入冷凝系統冷凝變為液態煤油，經過循環利用后返回蒸發器，這就可以形成一整個循環過程。隨著整個干燥工作的進行，工作溫度也會持續升高，此時煤油蒸汽和蒸出的水蒸氣分壓也會越來越高，此時真空泵會將這兩種混合氣體抽入冷凝罐進行冷凝并分離。在冷凝罐中冷凝分離的液態煤油會再輸入至蒸發器中。當變壓器器身溫度達到了工藝要求的溫度后即可進入下一階段的工作。

這一階段也存在一些細節問題例如：一般的真空泵都使用旋片真空泵，但是會經常發生故障，經過研究分析，認為在加熱階段，90%的水分都可以進行排除，但是由于需要進行干燥處理的變壓器本身都帶有大量的雜質和油水混合物，當進行抽真空作業時，這些灰塵就會進入真空泵從而造成了真空泵的故障發生。因此通常建議使用液環真空泵來代替旋片真空泵，這樣一來既能滿足抽真空的目的又可以保護旋片真空泵。

加熱階段的時間長短取決于器件絕緣結構、絕緣重量和器身總重量。為了提高工作效率和工作質量，對工序的設定可以初步定為：1.整體加熱階段的時間需占整個工藝流程的60%，這樣一來可以可以使整個干燥時間縮短10%-15%。并且調整蒸發器溫度，將其設為135℃，這樣再配合兩次降壓操作后，不僅升溫速度較快，還可以進一步縮短時間，也能夠使器身溫度比之前升高10℃，從而提高了干燥效果。

（3）低真空階段（降壓階段）

當上一階段的工作達到工藝要求之后，就停止繼續將煤油輸送至蒸發器，并利用真空泵將真空罐中的氣體持續抽出，使變壓器絕緣材料上殘留的煤油持續蒸發，從而使其冷凝回收。不過根據整個工藝流程的進行，可以將加熱階段和降壓階段交替進行，從而使干燥效果達到最佳。

（4）高真空階段

在這個工藝階段，需要啟動主真空系統，對真空罐抽真空。使真空罐的最終壓力降低至10Pa。當變壓器器身溫度達到工藝規定并且變壓器每噸絕緣材料每小時蒸出水量小于10g時，就可以結束整個干燥過程。

這樣的處理方法有著以下四種優點：（1）加熱溫度較高，由于是在真空環境下作業，干燥溫度可以達到130℃-135℃。相比較于傳統干燥工藝溫度，整體干燥溫度提高了近20℃，也使得變壓器絕緣件的蒸出水蒸氣分壓上升了兩倍，從而達到了更優秀的干燥效果。（2）升溫速度快，絕緣件水分蒸出速度快。因為采用特種煤油作為傳熱介質，利用相變換原理，煤油蒸汽在物件表面進行冷凝放熱，同時還存在空氣對流相應的熱交換，因此整個過程升溫速度非常快。（3）溫度分布均勻。由于熱交換都是在干燥物件表面的進行的，在物件溫度較低的地方冷凝放熱也就進行的相對較快，而僅使用氣體循環加熱，由于需要循環通路，產品的一些死角空間難以被顧及到，因此加熱效果也就較差。而氣相干燥是具有相變的干燥模式，對于物件的死角，氣態煤油進入后，經過冷凝放熱后出現的液態煤油會隨之繼續進入變壓器絕緣材料內部繼續進行熱交換。從而使得整個絕緣件的溫度分布較為均勻。（4）清潔作用。在加熱階段中，冷凝的煤油可以順帶清洗整個變壓器上附著的灰塵和臟污，而且煤油可以分解繞組上的油污，所以煤油氣相真空干燥對變壓器器身也有著很好的清潔作用。

3 結語

對變壓器進行干燥處理這一工作，是保證變壓器正常工作的重要一步。利用煤油氣相真空干燥這一目前被各大變壓器廠廣泛適用的先進工藝，不僅能夠節約能源，提高變壓器工作效率，同時它也能夠保證產品的質量。并且需要注意的是，對于整個工藝過程來說，需要操作人員對整體設備的工作原理，工藝要求，性能和結構特點十分熟悉，才能夠達到預期的效果。

參考文獻

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