Мониторинг газов в трансформаторном масле: технические достижения и практическое применение установки для хроматографического анализа масла трансформаторов в режиме онлайн
— Широкоспектральная газовая хроматография * Онлайн-мониторинг, дающий силовым трансформаторам пару «рентгеновских глаз»
Силовые трансформаторы часто называют «сердцем» энергосистемы, а трансформаторное масло — ее «кровью» — следовые количества растворенных в масле газов являются самым ранним «сигналом SOS», подаваемым скрытыми дефектами, такими как внутренний перегрев и разряд. Установка для онлайн-мониторинга хроматографического анализа трансформаторного масла, разработанная Wuhan Mingyang Industrial Technology Co., Ltd. на основе широкоспектральной газовой хроматографии, непрерывно контролирует семь характерных газов неисправностей в масле в режиме онлайн, модернизируя традиционный подход «периодический отбор проб, внеплощадочные испытания» до реального восприятия «тестирование по запросу, предупреждение о тенденциях», предоставляя новый инструмент для обслуживания силового оборудования на основе состояния.
Ключевой снимок
- Цели обнаружения: H2, CO, O2, CH4, C2H2, C2H6, C2H4 и углеводороды (CO2 и влага опционально)
- Принцип обнаружения: широкоспектральная газовая хроматография, термостатический контроль, точность контроля температуры ±0,2°C
- Цикл анализа: по умолчанию 24 часа на цикл, с возможностью удаленной настройки
- Связь на месте: шина RS485, промышленный Ethernet и оптоволокно, поддержка удаленного мониторинга и удаленного обслуживания по TCP/IP
- Размеры: 1200 (В) * 600 (Ш) * 600 (Г) мм
I. Чтение «SOS» трансформатора: почему газы в масле так важны
При возникновении аномальных условий, таких как перегрев, разряд или попадание влаги внутрь трансформатора, изолирующее масло под воздействием высокой температуры разлагается с образованием характерных газов, включая водород (H2), метан (CH4), ацетилен (C2H2), этилен (C2H4) и угарный газ (CO). Различные типы неисправностей соответствуют различным комбинациям газов и соотношениям концентраций. Мониторинг этих газов подобен идентификации ранней формы скрытой неисправности на «электрокардиограмме».
По сравнению с традиционным отбором проб вне площадки, онлайн-мониторинг перемещает «испытательную лабораторию» непосредственно к оборудованию. Подключенная напрямую к корпусу трансформатора или линии возврата масла через контур циркуляции масла, она обеспечивает доступность данных в тот же день и видимость тенденций, устраняя необходимость ручного отбора проб туда и обратно и избегая вторичного загрязнения и задержки данных в процессе отбора проб.
Полный блок состоит из трех модулей: модуля питания, модуля дегазации и модуля аналитического обнаружения. Модуль дегазации забирает трансформаторное масло и подает разделенные газы в хроматографическую колонку, которая разделяет характерные газы один за другим перед обнаружением; модуль питания обеспечивает питание; а собранные данные загружаются в программное обеспечение для анализа и управления системой через шину 485 или сеть TCP/IP, автоматически завершая анализ тенденций и усиления.
II. «Акт медицинского осмотра», показывающий реальную силу
| Пункт | Спецификация |
|---|---|
| Возможность обнаружения | Широкоспектральная газовая хроматография, одновременное обнаружение H2, CO, O2, CH4, C2H2, C2H6, C2H4 и углеводородов; CO2 и влага опционально |
| Контроль температуры | Термостатический контроль, точность контроля температуры ±0,2°C |
| Связь на месте | Шина RS485, промышленный Ethernet и оптоволокно |
| Сетевой протокол | Поддерживается TCP/IP, с удаленным мониторингом и удаленным обслуживанием |
| Цикл анализа | По умолчанию 24 часа на цикл, настраивается пользователем |
| Температура окружающей среды | -10°C до +60°C (требуется кондиционер для -40°C до +80°C) |
| Относительная влажность | 5%-95%, без конденсации |
| Высота над уровнем моря | <3000 м |
| Устойчивость к вибрации / ударам | 5-17 Гц, смещение 0,1 дюйма с двойной амплитудой; 17-640 Гц, пиковое ускорение 1,5G; ударная прочность 10G |
| Рабочее электропитание | AC220V±10%, 50 Гц, потребляемая мощность ≤900 Вт |
| Газ-носитель | Воздух высокой чистоты |
| Размеры | 1200 (В) * 600 (Ш) * 600 (Г) мм |
III. От распаковки до ввода в эксплуатацию: повторяемый рабочий процесс тестирования
- Предварительная подготовка к установке: проверить условия на месте — несущая способность бетонного фундамента должна быть ≥5,5 кН/м², шкаф на расстоянии 1,5–2,0 м от стены, а блок дегазации на расстоянии 5000–8000 мм от выходного отверстия трансформаторного масла; подписать План монтажа вместе с заказчиком, открыть коробку для осмотра и проверить упаковочный лист пункт за пунктом.
- Установка шкафа и маслопровода: установить шкаф на фундамент и выровнять его (погрешность уровня <3 мм); соединить фланцы; проложить трубопроводы транспортировки масла с конфигурацией верхнего возврата масла, нижнего входа масла; и проложить силовой кабель, кабель связи и заземляющий провод.Проверка установки:
- проверить шкаф, кабели и заземляющий провод питания, а также масляный контур поочередно (подать питание и прокачать масло, чтобы убедиться в отсутствии утечек в соединениях), и использовать мультиметр для проверки на короткое замыкание клемм питания и заземления перед подачей питания.Онлайн-ввод в эксплуатацию:
- подать питание и подключить компьютер для ввода в эксплуатацию к порту связи; использовать средство для обнаружения утечек для проверки каждой точки соединения газопровода-носителя; и настроить программное обеспечение — установить интервал сбора данных (5 с), IP-адрес и порт устройства (7890) в DMC Server, и просматривать графики тенденций, спектры данных и исторические данные через Oil Chromatogram DAQ.Вентиляция перед вводом в эксплуатацию:
- сначала выпустить воздух из контура циркуляции масла — медленно слить около 1500–2500 мл масла до исчезновения пены, подождать 5 минут, затем слить еще около 1000 мл, чтобы убедиться, что весь воздух из масла удален; затем запустить «вакуумную экстракцию» в программном обеспечении для забора трансформаторного масла в установку, и после подтверждения отсутствия утечек ее можно ввести в непрерывную эксплуатацию.IV. Стояние на страже на месте: типичные сценарии применения
Мониторинг состояния силовых трансформаторов:
- для маслонаполненного силового оборудования, такого как главные трансформаторы на подстанциях, узловые станции и генераторные повышающие агрегаты на электростанциях, характерные газы в масле отслеживаются непрерывно с интервалом по умолчанию один раз в 24 часа, обеспечивая поддержку данных для обслуживания на основе состояния и предупреждения о неисправностях.Автономная работа и удаленное обслуживание:
- используя сетевые технологии RS485, промышленный Ethernet и оптоволокно, данные агрегируются в главную систему управления по TCP/IP, поэтому менеджеры могут удаленно просматривать тенденции и генерировать ежедневные и исторические отчеты без частых посещений объекта, обеспечивая удаленный мониторинг и удаленное обслуживание.Адаптация к различным условиям работы:
- установка работает при температурах окружающей среды от -10°C до +60°C (более широкий диапазон доступен с кондиционером) и относительной влажности без конденсации 5%-95%, а также обладает устойчивостью к вибрации и ударам, что подходит для различных условий эксплуатации на открытых подстанциях.V. Четыре сложные «кости, которые нужно грызть» на месте и как их разгрызть
Типичная проблема
| Решение | Попадание воздуха и захваченные пузырьки в линиях транспортировки масла могут искажать данные |
|---|---|
| Конструкция с верхним возвратом масла и нижним входом масла уменьшает захват пузырьков; перед вводом в эксплуатацию воздух из масла выпускается в два этапа и выполняется «вакуумная экстракция» в программном обеспечении, удаляя пузырьки у источника. | Утечка масла/газа в соединениях может загрязнить трансформаторное масло или повлиять на измерения |
| Механические уплотнения используются на наружных трубопроводах и маслостойкие, термостойкие уплотнительные кольца из фторкаучука внутри шкафа; соединения очищаются перед соединением и сначала затягиваются в естественном, гладком состоянии; газовые пути проверяются пункт за пунктом с помощью средства для обнаружения утечек. | Электромагнитные помехи и помехи от электропитания на месте влияют на сбор и передачу данных |
| Используйте выделенную, надежно заземленную розетку; прокладывайте и связывайте силовые, заземляющие и сигнальные провода отдельно; держите сигнальные провода подальше от силовых линий и, при необходимости, добавьте экранирование металлическим кабельным лотком с надежным заземлением. | Суровые условия эксплуатации на открытом воздухе (высокая/низкая температура, вибрация, большая высота) влияют на стабильную работу |
| Широкотемпературная конструкция (с кондиционером при необходимости) в сочетании с устойчивостью к вибрации и ударам соответствует условиям большой высоты, обледенения и другим условиям на месте, обеспечивая долгосрочный стабильный мониторинг. |