Сушка активных частей при производстве трансформаторов и других электрических машин
В данном разделе специалисты ТЦ «Виндэк» совместно со своим партнером ARRAS MAXEI рассматривают аспекты сушки активных частей, в том числе в вакууме, влияющие на качество трансформаторов и предлагают уникальный технологический процесс, так называемый автоадаптивный цикл.
При производстве трансформаторов сушка активных частей имеет большое значение для качества готового трансформатора. В состав входят влагопоглощающие материалы, на изолирующие свойства которых оказывает влияние присутствующая вода. Для удаления влаги производитель применяет естественную сушку, вентиляцию теплым воздухом или вакуум для того, чтобы ускорить испарение воды.
ВАКУУМНАЯ СУШКА ТРАНСФОРМАТОРОВ
В случае вакуумной сушки и сушки нагреванием, большое количество исследований направлено на сокращение времени нагрева. Данный параметр легче всего контролировать.
Большое количество циклов сокращается посредством изменения режима нагрева или увеличения тепловой мощности.
В случае с вакуумом это не так просто, так как существует большое количество нерешенных вопросов.
Можно ли сократить время действия вакуума, и в какой пропорции, не оказывая воздействия на сушку?
Можно ли сократить цикл, в ходе которого используется вакуум?
Специалисты компании ARRAS MAXEI в рамках разработки продукции создали цикл сушки, основанный не на поддержании времени при определенной температуре или в условиях вакуума, а на сушке активных частей.
Данный автоадаптивный цикл применяется с учетом соблюдения условий влажности и останавливает установку, когда они оказываются в определенных пределах.
Принцип действия
Благодаря автоадаптивному процессу компании ARRAS MAXEI активная часть удерживается в зоне парообразования (газовая фаза) для оптимизации времени цикла и исключения ненужных последствий.
В автоадаптивном процессе компании ARRAS MAXEI используются основы термодинамики и более четкое функционирование кривой, на которой представлены рабочие параметры пара.
На кривой отображаются переходы водной фазы.
На графике представлены различные точки со значениями от 0°C / 1000 мбар до 100°C/1000 мбар.
Процесс сушки трансформаторов, предлагаемый компанией ARRAS MAXEI, можно условно разделить на три этапа:
1 этап: повышение температуры
Нагрев
Температура активной части оказывает большое влияние в процессе сушки и должна быть стабильной. Она измеряется в той точке, где активную часть труднее всего нагреть (она часто называется сердцевиной). Поэтому на этапе нагрева будет поддерживаться определенная температура в течение определенного времени для обеспечения постоянной температуры активной части.
На этапе работы в условиях вакуума отбор молекул воды из заготовки поглощает некоторое количество энергии, что приводит к падению температуры заготовки.
Можно предположить, что увеличение объема парообразования (следовательно, увеличение объема сушки) и перепад температур имеют соразмерную связь, если не брать во внимание потери тепла.
Этот важный параметр следует учитывать для того, чтобы не переохладить активные части и не тратить напрасно время в процессе нагрева.
На измерение температуры в условиях вакуума серьезное воздействие оказывает способ размещения отвесной линии. Теоретически, контакт должен быть идеальным, для того, чтобы исключить дефекты измерений.
Вакуум
Далее изложены некоторые моменты, касающиеся различных параметров вакуума, в частности, уменьшения вакуума и конечного значения вакуума.
Известно, что уменьшение вакуума (уклон) для достижения требуемого уровня напрямую связано с производительностью вакуумного насоса, а также с влагой, присутствующей внутри установки. На уклон оказывают влияние 2 основных явления: относительная гигрометрия в печи на этапе применения вакуума, а также влага, присутствующая в активных частях.
Кривая уменьшения вакуума, которая может считаться эталонной, представляет собой кривую пустой установки (без активных частей).
Следовательно, можно предположить, что уменьшение вакуума можно рассматривать в том случае, когда установка пуста. Активные части считаются сухими.
В действительности кривая никогда не будет реализована из-за массы трансформатора. Следовательно, при сравнении кривых необходимо ввести весовой коэффициент.
Также следует помнить о потоке проводимости (то есть о способе создания активных частей), действующем на этапе сушки.
На этом этапе повышается температура активной части (первоначально – температура окружающей среды, последующая температура – температуре регулировки > 100°C) . Задание температурного порога позволяет равномерно распределить температуру активной части. Время представляет функцию веса и компонентов части (тепловой мост).
график
2 этап: Автоадаптивная сушка
Нагрев
См. описание выше
Вакуум
См. описание выше
Этот этап представляет собой последовательность цикла создания вакуума и цикла нагрева. Определение параметров производится в конце сушки. Если часть сухая, то будет выполнена только одна последовательность циклов.
Общая длительность этапа сушки будет связано напрямую с количеством влаги.
На этом этапе осуществляются циклы вакуума, и формируется окончательный объем вакуума, который связан с температурой трансформатора при определенном значении вакуума и влагосодержании.
Этап нагрева связан с равномерностью распределения температуры в помещении и передачей молекул воды части, которая уже подверглась сушке.
график
3 этап: окончание цикла
Нагрев
См. описание выше
Вакуум
См. описание выше
Если кривая вакуума примет определенную форму в рамках калибровки установки, то можно говорить об окончании цикла. В этом случае происходит повышение температуры, после которого начинается окончательный этап формирования вакуума до момента свободной остановки установки. Этот этап позволяет правильно организовать окончание цикла на выходных и в праздники.
график
Более подробная информация по установке
Конструкция установки:
Представляет собой печь параллелепипедной формы с металлической рамой и теплоизоляцией. Устанавливается в углублении. Дверь соединяется и поддерживается кронштейном, что упрощает процесс загрузки печи и существенно облегчает доступ внутрь. При открытии дверь вначале поднимается, а затем поворачивается. В режиме фиксации осуществляется движение по эллипсовидной траектории, допускающее незначительную область отдачи тепла, несмотря на размер. Движение двери обеспечивается гидроцилиндром, входящим в комплект поставки.
После открытия двери область двери блокируется раскрывающимся механизмом.
Режим нагрева:
Нагрев печи с использованием атмосферного давления осуществляется благодаря циркуляции воздуха в открытой системе. Вентиляторы, приводимые в действие электродвигателями, размещаются в верхней части печи (на крыше). Внешний воздух поступает в вентиляторы через вытяжную трубу. Затем воздух направляется на нагревательные элементы, где он достигает нужной температуры перед поступлением в печь. Воздух насыщается влагой и парами, и тот воздух, который перемещался внутри печи, выпускается наружу через выпускную трубу.
Источник тепловой энергии не входит в комплект поставки. Он обеспечивает нагрев замкнутого потока рабочей жидкости, осуществляющей подачу рассеиваемых элементов на стенках печи.
Циркуляция теплого воздуха способствует быстрому повышению температуры, и равномерному распределению теплоты внутри печи. Циркуляция воздуха в открытой системе позволяет эффективно осуществлять сушку, снижая объем конденсата, который может образоваться внутри печи.
Нагреватель:
Заказчик должен установить нагреватель термического масла с возможностью регулировки температуры (до 120°C).
Для регулировки температуры термического масла компания ARRAS MAXEI предлагает трехпозиционные регулировочные клапаны.
Заказчик должен установить нагреватель термического масла с возможностью регулировки температуры (до 120°C).
Для регулировки температуры термического масла компания ARRAS MAXEI предлагает трехпозиционные регулировочные клапаны.
Вакуум:
• 1 основной насос с поддоном
• 1 вспомогательный насос типа РУТС
• и в соответствии с параметрами установки, третий насос типа РУТС.
Перед установкой системы подачи вакуума конденсатор охлаждается водой. Это позволяется конденсировать пары, растворенные в процессе сушки, для того, чтобы предотвратить их осаждение на рабочем месте и контакт с вакуумным насосом. Для создания холодной воды используется охладительная установка, которая входит в объем поставки. Установка включает в себя следующее оборудование для измерения вакуума:
• манометр (0-1000 мбар) для измерения начального уровня вакуума;
• манометр (0-50 мбар) для предварительных измерений;
• электронный манометр Пирани (100 – 103 мбара) для измерения параметров вакуума в конце процесса;
• 1 реле низкого давления (прессостат) для контроля перепадов давления и возврата в атмосферу.
Эксплуатация:
Электрическая панель, оснащенная управляющими и рабочими элементами, размещается рядом с печью, что позволяет организовать эксплуатацию установки.
Эксплуатация осуществляется с использованием системы автоматизации с применением программируемых устройств, значительно упрощая процесс программирования циклов с пульта.
Регистрация рабочих циклов:
Печь оснащена регистрирующим устройством с возможностью вывода данных на печать: устройство может регистрировать температуру и уровень вакуума в печи. Можно использовать три различных способа.
Наблюдение в процессе цикла:
Печь имеет внутреннее освещение в области двух окон, расположенных в двери для наблюдения за текущим циклом.
Газонепроницаемые муфты:
Соединение с внешними элементами осуществляется благодаря наличию газонепроницаемых муфт:
•2 муфты для подключения гидравлического оборудования;
•муфта для выполнения подключения электрооборудования;
•муфта для подключения устройств управления;
•муфта для подключения температурных датчиков;
•муфта, используемая в процессе заливки трансформатора маслом (опция);
•муфта для контроля уровня масла в трансформаторе в процессе заливки (опция);
свободная муфта.
Изоляция:
Для сохранения тепла в установке используется изоляционный слой из минеральной ваты толщиной 100 мм с алюминиевой футеровкой.
Средства защиты:
Все элементы установки размещаются в верхней части печи. При проведении технического обслуживания доступ к ним осуществляется с помощью лестницы.
Внутри установки размещается защитное устройство, включающее в себя тревожную кнопку и ручной вентиль для прерывания подачи вакуума.
Механизм открытия двери оснащен защитой от падения. При использовании оборудования для заливки, внутри печи устанавливается устройство контроля перелива масла и дренажный насос.
Стабилизация в условиях вакуума
Стабилизационное оборудование компании ARRAS MAXEI для катушек, используемых в условиях вакуума, применяется для выполнения двух операций, часто осуществляемых отдельно: сушка катушек перед установкой на сердечник и их закрепление в соответствии с требуемыми размерами.
3 катушки трансформаторов располагаются на специальной тележке и помещаются в установку под независимыми опорными планками. Фиксация катушек осуществляется с помощью внешнего усилия, либо в пределах размеров катушек.
В процессе цикла сушки (см. автоадаптивный цикл) проводится измерение катушек. Нет необходимости планировать периодическую остановку установки. Цикл выполняется без остановок до достижения нужного размера или критерия сушки.
Вакуумная заливка
Установки вакуумной заливки компании ARRAS MAXEI позволяют выполнять заливку трансформатора маслом одновременно с окончательной вакуумной сушкой. Они часто подключаются к оборудованию естественной сушки и обеспечивают окончательную сушку трансформатора перед подачей масла.
Естественная сушка
Установки естественной сушки компании ARRAS MAXEI позволяют осуществлять сушку небольших трансформаторов потоком теплого воздуха. Они часто подключаются к установкам вакуумной заливки для сушки активных частей перед погружением в масло.