一種對現場組裝變壓器實現煤油氣相干燥的系統和方法

2023-09-17 12:53:30

專利名稱：一種對現場組裝變壓器實現煤油氣相干燥的系統和方法
技術領域：
本發明涉及變壓器生產製造領域，更具體地，本發明涉及一種在變壓器安裝現場 利用煤油氣相干燥處理方法對變壓器器身進行氣相干燥處理的系統和方法。
背景技術：
近年來，隨著我國電力工業發展迅猛，特別是水電(清潔能源)的大力發展，而我 國需要電力發展的工業大多分布在西南、西北邊遠地區(佔80%以上)，對於大型工件運輸 極為不便。這樣，由於受到運輸高度、橋梁承重等多因素的限制，一臺幾百噸重的大型變壓 器不可能整體運到安裝現場，從而採用將變壓器以解體的形式進行運輸並在到達現場後重 新組裝的方式。但是，由於解體後的變壓器存在著運輸過程和現場裝配過程時間長的情形， 導致變壓器上的絕緣件受潮。因此，對變壓器如何進行現場乾燥處理就成為必須要解決的 關鍵技術。目前，現場乾燥變壓器一般採用如下幾種傳統乾燥方法，如熱風真空乾燥、噴淋 真空乾燥、電流加熱乾燥(包括油箱渦流加熱法、零序電流加熱法、短路電流加熱法)等。然 而，上述乾燥方法都存在著加熱溫度低，加熱時間長，加熱不均勻、乾燥不徹底等缺點。但是，對於大容量、高電壓等級的變壓器，最好的乾燥方法是採用氣相干燥法，此 方法因用煤油蒸氣作為加熱介質，而全乾燥過程幾乎是在一個無氧的狀況下進行，所以具 有加熱溫度高，乾燥速度快、乾燥時間短、加熱均勻、乾燥徹底、能清洗變壓器上的雜物等優 點ο氣相干燥系統是一個較大而複雜的系統，通常來講，除了要設置固定真空罐和龐 大冷卻系統外，還要設置有充足的水源和熱源，及大量的土建工作。目前變壓器生產廠家， 都將氣相干燥系統做成固定式，將其建在固定的基礎上，用於在變壓器製造廠內乾燥處理 變壓器。通常，在固定式氣相干燥系統中，固定式真空罐是主體工作容積。乾燥處理時，被 乾燥物放在真空罐中，對真空罐完成加熱、抽真空等工藝過程。在此系統中，其它組成部分 例如蒸發器等也是圍繞著真空罐進行設置的。為了保證真空罐的溫度，在真空罐的外壁上 設置有用於加熱的蒸氣排管和用於保溫的保溫材料及外包鎧裝，且罐蓋(門)有專門的液 壓系統使其密封，對於臥式真空罐內還設置有放置變壓器器身的平車，在真空罐外設置有 使變壓器進出罐的牽引裝置等。現參照圖1，對現有技術固定式氣相干燥的工作過程進行說明。圖1示出了現有 技術的固定式氣相干燥系統的原理圖的示意圖，圖中單箭頭為煤油蒸氣走向，雙箭頭為蒸 氣回程，三箭頭為煤油回程；在圖中，1-真空裝置，2-冷卻水系統，3-真空罐門裝置，4-真空 罐，5-冷凝器，6-廢水接收裝置，7-蒸發器，8-廢油罐，9-儲油罐，10-水蒸汽供應系統。固定式氣相干燥處理的工作過程採用以下步驟第一步將變壓器器身吊裝到平車上後，用牽引裝置將平車拉進真空罐內。第二步在產品上插放溫度傳感器，然後關閉真空罐門，並用罐門壓緊裝置將真空 罐門壓緊。
第三步開始汽相干燥運行過程。氣相干燥過程分為五個階段
準備階段，首先利用真空裝置1降低真空罐4內的壓力，而蒸發器7開始通過水蒸汽供應系統10所供應的水蒸汽給煤油升溫。加熱階段，蒸發器7繼續通過水蒸汽供應系統10所供應的水蒸汽給煤油升溫，使 煤油液體變成煤油蒸氣，煤油蒸氣通過管道被輸送到真空罐4內，從而加熱放置在真空罐 內的變壓器器身，隨著加熱時間的增加，變壓器器身逐漸被加熱，其絕緣材料內的水分開始 蒸發，使真空罐中形成由煤油蒸氣、水蒸汽和真空罐洩漏的空氣所組成的一種混合氣體，這 種混合氣體經回程管道被輸送到冷凝器5，在冷凝器5中水蒸汽和煤油蒸氣在冷卻水系統2 的作用下被冷凝，而洩漏空氣由真空泵(未示出)被排入大氣，同時經冷凝後的水和煤油混 合物因比重不同，在冷凝器中得到分離，而後，分離出來的煤油被油泵(未示出)抽至蒸發 器7中循環再使用，分離出來的水分則排往廢水接收裝置6中。降壓階段，當變壓器的絕緣材料的水分大部分已經排除，則開始停止對煤油的加 熱和煤油蒸氣的輸送，同時利用真空裝置1將真空罐4中的混合氣體排出，使殘留在絕緣材 料中的煤油重新蒸發。高真空階段，最後進一步利用真空裝置1對真空罐4抽真空，使殘留在絕緣材料中 深層的煤油和水進一步蒸發，直到乾燥結束。解除真空階段，即充氣步驟，達到乾燥結束條件後，充入空氣從而解除真空罐內的 真空，最後使產品出罐。從以上固定式氣相干燥的系統設置和工作過程來看，所述氣相干燥處理系統製作 成本相當高，經濟上很不划算，而且所述系統受環境的限制很高，即必須採用固定式真空罐 和具有充足的水源和熱源，才能實現變壓器氣相干燥處理。

發明內容
因此，為了解決如何在變壓器組裝現場實現對變壓器進行氣相干燥處理的問題， 和解決固定式氣相干燥處理系統具有的構成複雜、成本高和受環境限制的問題，本發明的 目的是提供一種現場組裝變壓器實現煤油氣相干燥的系統和方法，其可不受環境的限制就 可在變壓器安裝現場對變壓器進行氣相干燥處理，從而可克服現有技術中的上述缺點和不 足。為了實現上述發明目的，本發明採用以容置變壓器的變壓器油箱來替代固定式氣 相干燥系統中的真空罐，並將氣相干燥處理設備製成模塊式，進而在將變壓器運抵後，對系 統各組成部分進行組裝連接，從而實現在變壓器安裝現場對變壓器進行氣相干燥處理。本發明提供了一種對現場組裝變壓器實現煤油氣相干燥的系統，該系統將容置變 壓器的變壓器油箱作為氣相干燥處理的工作容積，且變壓器油箱利用連接管道與設置在其 外部的氣相干燥設備相連接。本發明的氣相干燥設備組裝成模塊式。所述氣相干燥設備可製成一個氣相干燥設 備總成模塊。進一步地，本發明的氣相干燥設備製成多個模塊。所述多個模塊包括真空冷凝模 塊、煤油蒸氣加熱模塊、煤油返回模塊、冷卻模塊、儲油罐和廢油罐。它們以模塊組合的方式 根據加工現場的地形自由地放置，並且它們之間設置有連接管道。採用本發明的多個模塊，可簡化氣相干燥處理系統的構成，且易於快速地將系統的各部分組裝，從而實現在變壓器 現場進行變壓器氣相干燥處理的目的。優選地，真空冷凝模塊、煤油蒸氣加熱模塊、煤油返回模塊和冷卻模塊均採用集裝 箱結構。由於本發明的多個模塊的外包裝採用貨櫃結構，所以使系統的安裝工作變得簡 單、易於操作。進一步地，真空冷凝模塊主要包括真空機組、冷凝器和收集罐等；煤油蒸氣加熱模塊主要包括蒸發器和導熱油加熱器等；煤油返回模塊主要包括粗過濾器等；冷卻模塊主要包括水箱和冷水機組，且所述各模塊中的部件之間設置有連接管 道。本發明採用了一個簡易冷卻水系統，即由大、小冷水機組和一個水箱組成，可以分別向 真空冷凝模塊、煤油蒸氣加熱模塊中的設備供應冷卻水，解決了變壓器安裝現場缺水的問 題，省略了固定氣相干燥較龐大的冷卻水系統。優選地，本發明採用的蒸發器為外置式單蒸發器，用於實現煤油蒸發和蒸餾，且導 熱油加熱器利用電對導熱油進行加熱，進而導熱油加熱煤油，從而使液態煤油變成煤油蒸 氣。通過採用導熱油加熱煤油，使本發明的系統不受安裝環境的限制，即，本發明的系統不 需要同傳統固定式氣相干燥處理方式一樣設置充足的熱源，就可實現氣相干燥處理。進一步地，本發明的系統的連接管道採用可伸縮的管道，以用於補償連接。從而， 可根據安裝現場的地形任意伸縮連接長度。優選地，在連接管道中，除連接冷卻模塊的連接管道採用帶鋼絲的塑料軟管外，其 餘的連接管道均採用可伸縮的不鏽鋼軟管。進一步地，變壓器油箱設置有保溫裝置，其用於對變壓器油箱進行保溫。優選地， 本發明的變壓器油箱的保溫裝置設置在變壓器外面的保溫層，以及設置在變壓器油箱底部 的輔助加熱裝置。進一步地，在變壓器油箱底部下面還設置有上表面為傾斜表面的底座，所述傾斜 表面沿著變壓器油箱的長度方向傾斜，使放置在其上的變壓器油箱呈傾斜設置。由於採用 了傾斜的底座，使其上的變壓器油箱呈傾斜設置，從而有利於變壓器油箱中的油順暢地流 出變壓器油箱。本發明的變壓器油箱還設置有用於與外部的氣相干燥設備相連通的氣路口和油 路口。進一步地，氣路口包括煤油蒸氣入口和真空口，所述煤油蒸氣入口設置在變壓器 油箱側面的中下部處，所述真空口設置在變壓器油箱的頂部。進一步地，煤油蒸氣入口內設置有導向管，並在導向管上設置有支撐擋板，用於將 流入導向管內的煤油蒸氣進行分流，從而避免煤油蒸氣入口處變壓器器身局部絕緣出現過 熱現象。進一步地，與真空口連接的真空管道上安裝有乾燥空氣入口，其中，在乾燥空氣入 口連接有乾燥空氣發生器。本發明的油路口包括煤油第一出口和煤油第二出口。其中，煤油第一出口設置在 距離變壓器油箱底部有一定高度處的側壁上，作為在氣相干燥處理過程中變壓器油箱的主 出油口，煤油第二出口設置在變壓器油箱的底部，用於將變壓器油箱中的油全部排掉。煤油第一出口和煤油第二出口的外部連接有煤油返回模塊。本發明的系統還設置有溫度控制裝置，其中在所述變壓器油箱上設置有溫度傳感 器。所述溫度控制裝置與系統的電氣部分相連。針對本發明的發明構思，本發明還提供一種對現場組裝變壓器實現煤油氣相干燥 的方法，所述方法是將待乾燥處理的變壓器放置在變壓器油箱內，利用連接管道將變壓器 油箱與設置在變壓器油箱外部的氣相干燥設備相連接，並採用煤油氣相干燥處理方法對變 壓器油箱內的變壓器進行乾燥處理的方法。因此，由於採用本發明的方法，可將變壓器油箱 替代固定式氣相干燥處理的真空罐，從而降低了設備成本，實現了在變壓器安裝現場對變 壓器進行氣相干燥處理的目的。在本發明中，所述煤油氣相干燥處理包括準備步驟、加熱步驟、降壓步驟、高真空 步驟和解除真空步驟；其中，在解除真空步驟中，利用乾燥空氣發生器產生的乾燥空氣對變 壓器油箱解除真空。從而，保證變壓器徹底進行乾燥，並避免變壓器二次受潮。為了能夠保證經處理的變壓器徹底乾燥，本發明還包括綜合判斷變壓器的最終含 水量的方法，所採用的判斷方法包括下述方面1)變壓器總乾燥時間；2)變壓器乾燥結束平均溫度；3)變壓器乾燥最終真空度；4)變壓器乾燥產品最終出水率；和5)變壓器乾燥絕緣試塊含水量測量。應當理解的是，對於發明，無論前面的概述還是下面的詳細說明都是範例和說明 性的，旨在對所主張的本發明提供說明，而非對本發明的保護範圍進行限制。


附圖提供對本發明更進一步的理解，併入並組成本申請的一部分。本發明的具體 實施例與說明書一起用以闡明本發明的構成特點。在附圖中圖1示出了現有技術固定式煤油氣相干燥處理系統的原理圖的示意圖。圖2示出了本發明的對變壓器進行現場氣相干燥處理的系統的原理圖的示意圖。圖3示出了本發明的煤油氣相干燥處理變壓器的工藝流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明內容作進一步詳細描述。為了解決如何在變壓器組裝現場實現對變壓器進行乾燥的問題，和解決固定式氣 相干燥處理系統具有的構成複雜、成本高和受環境限制的問題，本發明提供了一種現場組 裝變壓器實現煤油氣相干燥的系統和方法，其可不受環境的限制就可在變壓器安裝現場對 變壓器進行氣相干燥處理。為了實現本發明的目的，本發明採用以容置變壓器的變壓器油箱來替代固定式氣 相干燥系統中的真空罐，並將氣相干燥處理設備製成模塊式，進而在將變壓器運抵後，對系 統各組成部分進行組裝連接，從而實現在變壓器安裝現場對變壓器進行氣相干燥處理。為了更好地體現本發明的發明構思和本發明的特點，現對本發明的具體實施方式
進行詳細描述。圖2示出了本發明的對變壓器進行現場氣相干燥處理的系統的原理圖的示意圖， 圖中單箭頭為煤油蒸氣走向，雙箭頭為蒸氣回程，三箭頭為煤油回程，而多個虛線方框表示 為氣相干燥設備的多個模塊。圖2中，11-變壓器油箱12-真空口，13-乾燥空氣入口，14-煤 油蒸氣入口，15-煤油第一出口，16-煤油蒸氣加熱模塊，17-真空冷凝模塊，18-冷卻模塊， 19-煤油返回模塊，20-煤油第二出口，21-輔助加熱裝置，22-溫度傳感器，23-底座，24-蒸 發器，25-導熱油加熱器，26-廢油罐，27-儲油罐，28-收集罐，29-冷凝器，30-真空機組， 31-水箱，32-冷水機組，33-廢水收集裝置，34-粗過濾器。參見圖2，本發明提供了一種對變壓器進行現場氣相干燥處理的系統，其包括變 壓器油箱11，其作為乾燥處理的工作容積，將待乾燥處理的變壓器器身放置在變壓器油箱 11內；氣相干燥設備，其設置在變壓器油箱11外部；和用於連接變壓器油箱11和氣相干燥 設置的連接管道。在本發明的系統中，將變壓器油箱11作為工作容積代替傳統固定式氣相 乾燥處理系統中的真空罐。由於將變壓器油箱替代了固定式氣相干燥系統的真空罐，省去 了安裝真空罐而進行的基建安裝工作，從而使整個乾燥處理系統的設備成本和安裝成本大 大降低。實際生產中，通過將變壓器油箱作為乾燥處理變壓器的工作容積，使整個乾燥處理 系統的構成得到了簡化，節約了固定式真空罐等設備投資成本約200萬元。為了保證變壓器油箱的溫度，在變壓器油箱11上設置有密封件，並在其外面包有 保溫層的同時，還在變壓器油箱的底部裝有輔助加熱裝置21。所述輔助加熱裝置21包括例 如紅外線加熱板等。優選地，為了進一步保證變壓器油箱能夠對其內的變壓器進行徹底地乾燥處理， 可對變壓器油箱進行如下方面的強化和改進1)提高變壓器油箱本身的強度，使其在熱態 全真空下不發生永久性變形；2)提高變壓器油箱上的所有密封件的可靠性，例如高耐煤油 性、高耐溫性；和幻在變壓器油箱內設置煤油導向裝置，以使進入變壓器油箱內的煤油蒸 氣循環暢通。這些方面的改進和設置，均為了能夠實現變壓器油箱在高溫狀態下對其內的 變壓器進行徹底的乾燥。為了讓整個系統的煤油循環暢通，在變壓器油箱的底部還墊有一個一定高度的底 座23。通常，所述底座由具有高抗壓強度的金屬材料製成。在本實施例中，所述底座為鋼底 座。所述鋼底座的上表面為傾斜表面，且所述傾斜表面沿著變壓器的長度方向傾斜，使放置 在鋼底座上的變壓器油箱呈傾斜設置。通過採用此設置，能夠使變壓器油箱的出油口處於 低的位置，進而保證整個系統的煤油循環暢通。在本發明的氣相干燥處理系統中，對於放置在變壓器油箱11外面的氣相干燥設 備，採用模塊式的結構，以便於運輸和適應變壓器安裝現場地形的多樣化。依照本發明的技 術方案，可將氣相干燥設備製成一個總成的模塊化的構造，以簡化整個氣相干燥處理系統 構成和便於將系統各部分進行組裝，進而縮短了變壓器氣相干燥處理的周期。優選地，本發明採用將外置的氣相干燥設備分成多個模塊。所述的多個模塊包括 真空冷凝模塊17、煤油蒸氣加熱模塊16、煤油返回模塊19、冷卻模塊18、儲油罐27和廢油 罐26，它們以模塊組合的方式根據變壓器安裝現場的地形自由地放置。在本實施例中，為了便於運輸和室外工作，可將真空冷凝模塊17、煤油蒸氣加熱模 塊16、煤油返回模塊19、冷卻模塊18製成貨櫃結構，使用時只需打開貨櫃上的門即可，大大節省了安裝程序和安裝時間。同時，由於氣相干燥設備採用了上述的組合模塊式，使整 個系統的安裝和操作均變得簡易且安全可靠，從而大大提高了工作效率。在本系統中的連接管道中，除連接所述冷卻模塊的連接管道採用帶鋼絲的塑料軟 管外，其餘的連接管道均採用可伸縮的不鏽鋼軟管。也就是說，除了冷卻設備的連接管道 外，所有的真空管道和煤油管道全採用不鏽鋼材料，目的是防止鐵鏽進入煤油和變壓器內， 從而保證變壓器質量。同時，採用不鏽鋼管道不僅可使系統美觀、輕巧，而且使氣相干燥設 備各模塊之間位置放置更加靈活、方便。再者，由於本系統的氣相干燥處理設備與變壓器油箱距離很近，所以採用的連接 管道比固定式氣相干燥處理設備所採用的連接管道要短很多，使得在節省了管道材料的同 時，也使煤油蒸氣在輸送過程中減少了能量損耗，盡而縮短了變壓器氣相干燥處理時間。在本實施例中，真空冷凝模塊17主要包括真空機組30、冷凝器四和收集罐28等； 煤油蒸氣加熱模塊16主要包括蒸發器M和導熱油加熱器25等；煤油返回模塊19主要包 括粗過濾器34等；冷卻模塊18主要包括水箱31和冷水機組32，且所述各模塊中的部件之 間設置有連接管道。本發明的煤油蒸氣加熱模塊16中的蒸發器M為外置式單蒸發器，用於實現煤油 蒸發和蒸餾。因安裝現場不可能如製造廠中的乾燥處理一樣，即，利用水蒸汽使煤油變成煤 油蒸氣的方式來乾燥變壓器，所以，在現場組裝變壓器的煤油氣相干燥系統中，設置了導熱 油加熱器25。所述導熱油加熱器25利用電對導熱油進行加熱，進而通過導熱油加熱煤油， 從而使液態煤油變成煤油蒸氣。為了使本系統適應變壓器的安裝現場的環境，本發明採用組合式冷卻模塊18，所 述冷卻模塊18設置有冷水機組32和水箱31。通過該設置，解決了變壓器安裝現場沒有水 源的問題，同時還保證了系統的冷卻效果。由於採用上述結構，使本系統的氣相干燥處理系 統不受安裝環境的限制，即不必有充足的水源和熱源，就可實現氣相干燥處理。本發明的變壓器油箱還設置有用於與外部的上述氣相干燥設備相連通的氣路口 和油路口。氣路口包括煤油蒸氣入口 14和真空口 12，煤油蒸氣入口 14設置在變壓器油箱 側面的中下部處，真空口 12設置在變壓器油箱的頂部。其中，煤油蒸氣入口 14內設置有導向管(未示出)，通過導向管煤油蒸氣可達到變 壓器油箱的中底部，優選地，導向管上設置有支撐擋板(未示出)，用於將流入導向管內的 煤油蒸氣進行分流，從而解決了煤油蒸氣入口處變壓器器身局部絕緣出現過熱現象。在與真空口相連接的真空管道上設置有乾燥空氣入口 13，其中，在燥空氣入口 13 處連接有乾燥空氣發生器(未示出)。所述乾燥空氣發生器用於在達到變壓器乾燥結束條件後產生乾燥空氣，從而解除 變壓器油箱真空。該乾燥空氣發生器的設置解決了在固定式氣相干燥處理中因採用含水量 較高的普通空氣進行解除真空而使乾燥好的變壓器絕緣第二次受潮的問題，從而實現變壓 器徹底乾燥。本發明的變壓器油箱的油路口包括煤油第一出口 15和煤油第二出口 20。煤油第 一出口 15設置在距離變壓器油箱底部具有一定高度處的側壁上，用於變壓器油箱的主出 油口。煤油第二出口 20設置在變壓器油箱的底部，用於將變壓器油箱中的油全部徹底地排 放。
—般情況下，在變壓器油箱的煤油第一出口 15和煤油第二出口 20上分別安裝有 事故放油閥門和罐底放油閥門。雖然煤油第二出口不是很大，但可利用煤油第二出口將變 壓器油箱內的油全部排放乾淨；而煤油第一出口設置得比較大，但由於該出口與變壓器油 箱底部距離有一定的高度，所以變壓器油箱11內的油不能從該出口全部流出。在本系統 中，把煤油第一出口作為變壓器油箱的主出油口。在煤油第一出口和煤油第二出口外部連接有煤油返回模塊19。所述煤油返回模塊 包括粗過濾器34。為了能對乾燥過程中溫度進行監控，本系統還設置有溫度控制裝置22，包括安裝 在變壓器油箱上的溫度傳感器22。下面，為了更好地體現本發明系統的特點和優點，結合本發明對變壓器現場進行 氣相干燥處理的系統的構成，將對變壓器現場氣相干燥處理系統的安裝工作過程進行描 述，所述安裝工作過程如下1)檢查變壓器油箱上的所有密封件，保證其耐高溫、耐煤油；2)準備煤油及備用消耗材料，如泵油，過濾網等等；並按設備操作規程要求給儲 油罐27和導熱油加熱器25添加煤油和導熱油。3)將變壓器油箱吊起，並在其底部墊放預先準備好的底座，使變壓器油箱長度方 向保持有一定的斜度；4)變壓器器身裝配完後，在變壓器器身上插放溫度傳感器，然後將溫度傳感器與 系統電氣部分相連；5)在變壓器器身上下部分別放置絕緣試塊，用來乾燥完成後檢測絕緣試塊的含水 量，用於評估乾燥過程的乾燥效果；6)在乾燥設備之間、乾燥設備與變壓器油箱之間進行管道連接；7)開啟系統所有的電控裝置；8)安裝變壓器油箱11外包保溫材料，並在變壓器油箱11底部安裝輔助加熱裝置 21 ；9)啟動真空機組30對變壓器油箱進行抽真空，並測試變壓器油箱洩漏率。在完成上述工作後，就可利用本發明的系統對放置在變壓器油箱中的變壓器進行 煤油氣相干燥處理。針對本發明的發明構思，本發明還提供一種對現場組裝變壓器實現煤油氣相干燥 的方法，所述方法是將待乾燥處理的變壓器放置在變壓器油箱內，利用連接管道將變壓器 油箱與設置在變壓器油箱外部的氣相干燥設備相連接，並採用煤油氣相干燥處理方法對變 壓器油箱內的變壓器進行乾燥處理的方法。因此，由於採用本發明的方法，可將變壓器油箱 替代固定式氣相干燥系統的真空罐，從而降低了設備成本，實現了在變壓器安裝現場對變 壓器進行氣相干燥處理的目的。本發明對變壓器的乾燥過程與固定式氣相干燥過程大致相同，所述過程分為五個 運行步驟，分別為準備步驟、加熱步驟、降壓步驟、高真空步驟和解除真空步驟，下面，將參 照附圖3，對上述步驟進行如下說明。第一步準備步驟R，利用真空機組30在室溫下對變壓器油箱11抽真空；第二步加熱步驟H，使變壓器油箱內的壓力達到一定值，導熱油加熱器25開始給蒸發器M加熱，在蒸發器M中，利用煤油蒸氣放出的熱量逐步加熱變壓器器身。一方面煤 油蒸氣遇到冷的變壓器器身後，冷凝成液體，並從變壓器油箱底部排出，繼而返回到蒸發器 24，並重新進行加熱循環。另一方面隨著變壓器溫度的升高，煤油蒸氣不會完全冷凝而是 在變壓器油箱中形成聚積，但仍然以氣體的形式存在。隨著變壓器油箱內的變壓器器身溫 度慢慢升高，也就使變壓器的絕緣材料的溫度慢慢上升，從而，絕緣材料中的水分也開始汽 化，並以水蒸汽狀態聚積在變壓器油箱中，又加上可能有少量的空氣漏進變壓器油箱中，因 此，此時變壓器油箱中的氣體為混合氣體，同時，變壓器油箱中壓力也在逐漸升高。接下來， 所述的混合氣體進入壓力恆定的冷凝裝置中進行冷凝。冷凝後，液體的煤油和水因為比重 不同，所以在收集罐觀中經沉降分離後，水被排出系統到廢水收集裝置33中，而煤油液體 被重新利用再次進入蒸發器M形成第二個循環，而永久性氣體則通過真空機組30排到大 氣中。利用上述的兩個循環，變壓器器身逐步被加熱。當加熱到一定時間後，變壓器油箱內 11的壓力和蒸發器M內壓力會趨近平衡，需要進行一次或幾次中間降壓，即中間降壓步驟 IPL,即切斷通往變壓器油箱的煤油蒸氣通道，所述的中間降壓是利用真空冷凝模塊17而 實現降低變壓器油箱的壓力，來幫助煤油蒸氣進入變壓器油箱內。如果變壓器的器身上帶 有變壓器油，當蒸發器內混合液體中變壓器油的含量超過10% (左右)，停止器身加熱，進 行蒸餾過程，根據煤油和變壓器油汽化壓力不同，分離煤油中的變壓器油。這樣煤油的純度 得到提高後，開始繼續煤油加熱器身過程。第三步降壓步驟P，當變壓器器身溫度達到一定值時，變壓器絕緣材料內的大部 分水分已經排除，則開始停止煤油往蒸發器中輸送。利用真空機組30將變壓器油箱中的混 合氣體排出，使殘留在絕緣材料中的煤油重新蒸發。第四步高真空步驟V，進一步利用真空機組30對變壓器油箱11進行高抽真空， 使殘留在絕緣材料中深層的煤油和水進一步蒸發，直到乾燥結束。第五步解除真空步驟，即充氣E的步驟，在達到變壓器結束條件後，先打開乾燥 空氣發生器，用乾燥空氣解除變壓器油箱真空。最後打開變壓器油箱上的人口(沒有接溫度傳感器的人口)，取出絕緣試塊，檢測 絕緣件的含水量，全過程結束。如上所述，與固定式氣相干燥處理相比，本發明的氣相干燥處理流程與固定式氣 相干燥處理大致相同，但是，由於本發明的變壓器氣相干燥處理的乾燥系統的內環境發生 了改變，同時對外部乾燥設備進行了改進和調整，因而，使本發明處理乾燥過程工藝的各控 制參數發生很大變動。為了說明本發明氣相干燥處理流程的特點，現描述本發明的氣相干燥處理流程與 固定式氣相干燥過程的主要不同點。所述主要不同點在於1)在本發明中，由於採用了變 壓器油箱作為工作容積，比固定式真空罐的容積小了很多，所以工藝步驟中要求高真空時 間要短，真空度要高；2)在本發明中，由於煤油蒸氣的設備與變壓器油箱設置距離很近，所以煤油輸送 管道也不如固定式真空罐所要求的那樣長，所以本發明在減少了煤油蒸氣輸送過程中能量 損耗；3)在本發明中，在達到變壓器乾燥結束條件後，進行本發明的工藝流程中的解除 真空步驟，即充氣E的步驟，在該步驟中，先打開帶加熱器的乾燥空氣發生器，用乾燥空氣，讓乾燥空氣進入至變壓器油箱中，以解除變壓器油箱真空。此操作與固定式不同點在於固 定式氣相干燥是採用普通空氣進行解除真空，但由於普通空氣中含水量較高，所以容易使 乾燥好的變壓器絕緣第二次受潮。因此，本發明採用的方法中的解除真空步驟可避免乾燥 處理後的變壓器再次受潮，從而保證了變壓器的乾燥質量。同時，為了判斷進行乾燥處理的變壓器是否達到了乾燥處理所需的質量要求，採 用以下方式進行判斷待變壓器油箱內壓力接近大氣壓時，打開變壓器油箱上的人口，取下 絕緣試塊，檢測絕緣件的含水量。在本發明中，設置絕緣試塊是為了更好地判斷變壓器最終 含水量。除了通過檢測絕緣試塊的含水量來判斷變壓器的含水量外，綜合判斷變壓器的最 終含水量還需要從以下方面進行判斷變壓器總乾燥時間；變壓器乾燥結束平均溫度；變 壓器乾燥最終真空度；變壓器乾燥最終出水率測量。綜上所述，採用本發明的系統和方法除了達到上述的發明目的以外，還具有如下 的優點1)能夠縮短變壓器的生產周期，與傳統的現場乾燥方法相比，乾燥時間可縮短至 少1/2，從而提高了經濟效益；2)與傳統的現場乾燥方法相比，加熱更均勻、乾燥更徹底；3)與傳統的現場乾燥方法相比，由於煤油蒸氣本身是最好的清洗劑，其能洗去檢 修時的變壓器油，還能清除殘存在變壓器絕緣材料中的老化物質、雜質等，從而提高了變壓 器的潔淨度；4)與傳統的現場乾燥方法相比，由於本系統的方法操作方便，自動化程度較高，所 以降低了操作者的勞動強度。5)與固定氣相干燥相比，由於採用變壓器油箱作為工作容積，不需另外製作真空 罐及土建費用，大大降低了乾燥處理成本；6)與固定氣相干燥相比，設備集中小巧，便於操作和監控；7)與固定氣相干燥相比，因是模塊組合式結構，靈活性更強，適應性更廣。不但在 公司內部可以用來乾燥處理變壓器器身，在檢修變壓器和組裝變壓器時也可使用。因此，本發明所提供的系統和方法，解決了在變壓器組裝現場對變壓器進行氣相 乾燥處理的問題，在提高變壓器乾燥處理的質量的情況下，簡化了氣相干燥處理系統的構 成，並使系統各部分易於安裝和運輸。因為在不偏離本發明範圍的情況下，能夠進行各種修改和變化，因此上述說明中 包含附圖中所示出的所有技術特徵或內容應該理解為是說明性的而非限制性的。
權利要求
1.一種對現場組裝變壓器實現煤油氣相干燥的系統，其特徵在於，該系統將容置變壓 器的變壓器油箱(11)作為氣相干燥處理的工作容積，並且所述變壓器油箱(11)利用連接 管道與設置在其外部的氣相干燥設備相連接。
2.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述氣相干燥設備組裝成模塊式。
3.根據權利要求2所述的系統，其特徵在於，所述氣相干燥設備製成一個氣相干燥設 備總成模塊。
4.根據權利要求2所述的系統，其特徵在於，所述氣相干燥設備製成多個模塊，所述 多個模塊包括真空冷凝模塊(17)、煤油蒸氣加熱模塊(16)、煤油返回模塊(19)、冷卻模塊 (18)、儲油罐(XT)和廢油罐(26)，所述多個模塊之間通過連接管道進行連接。
5.根據權利要求4所述的系統，其特徵在於，所述真空冷凝模塊(17)、煤油蒸氣加熱模 塊(16)、煤油返回模塊(19)和冷卻模塊(18)均採用貨櫃結構。
6.根據權利要求4所述的系統，其特徵在於，所述真空冷凝模塊(17)主要包括真空機組(30)、冷凝器09)和收集罐08)等；所述煤油蒸氣加熱模塊(16)主要包括蒸發器04)和導熱油加熱器0 等；所述煤油返回模塊(19)主要包括粗過濾器(34)等；所述冷卻模塊(18)主要包括水箱(31)和冷水機組(32)，並且所述各模塊中的部件之間設置有連接管道。
7.根據權利求6所述的所述的系統，其特徵在於，所述蒸發器04)為外置式單蒸發器， 用於實現煤油蒸發和蒸餾，並且所述導熱油加熱器05)利用電對導熱油進行加熱，進而所 述導熱油加熱煤油，從而使液態煤油變成煤油蒸氣。
8.根據權利要求1，4和6任一所述的系統，其特徵在於，所述連接管道採用可伸縮的管 道，以用於補償連接。
9.根據權利要求8所述的系統，其特徵在於，所述連接管道中，除連接所述冷卻模塊的 連接管道採用帶鋼絲的塑料軟管外，其餘的連接管道均採用可伸縮的不鏽鋼軟管。
10.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述變壓器油箱(11)還設置有保溫裝 置，其用於對所述變壓器油箱進行保溫。
11.根據權利要求10所述的系統，其特徵在於，所述保溫裝置包括設置在變壓器油箱 外面的保溫層，以及設置在所述變壓器油箱底部的輔助加熱裝置。
12.根據權利要求11所述的系統，其特徵在於，進一步地，在所述變壓器油箱底部還設 置有上表面為傾斜表面的底座(23)，所述傾斜表面沿著變壓器油箱的長度方向傾斜，使放 置在其上的所述變壓器油箱呈傾斜設置。
13.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述變壓器油箱還設置有用於與外部的 所述氣相干燥設備相連通的氣路口和油路口。
14.根據權利要求13所述的系統，其特徵在於，所述的氣路口包括煤油蒸氣入口(14) 和真空口(1 ，所述煤油蒸氣入口設置在變壓器油箱側面的中下部處，所述真空口設置在 變壓器油箱的頂部。
15.根據權利要求14所述的系統，其特徵在於，所述煤油蒸氣入口(14)內設置有導向 管，並在導向管上設置有支撐擋板，用於將流入導向管內的煤油蒸氣進行分流，從而避免煤 油蒸氣入口(14)處出現過熱現象。
16.根據權利要求14所述的系統，其特徵在於，與所述真空口相連接的真空管道上安 裝有乾燥空氣入口(13)，其中，所述乾燥空氣入口(13)連接有乾燥空氣發生器。
17.根據權利要求13所述的系統，其特徵在於，所述油路口包括煤油第一出口(15)和 煤油第二出口(20)，其中所述煤油第一出口(1 位於距離變壓器油箱底部具有一定高度 處的側壁上，作為在氣相干燥處理過程中變壓器油箱的主出油口，所述煤油第二出口 00) 設置在變壓器油箱的底部，用於將變壓器油箱中的油全部排掉。
18.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於，進一步地，所述系統還設置有溫度控制 裝置，其中在所述變壓器油箱上設置有溫度傳感器(22)，溫度控制裝置與系統的電氣部分 相連。
19.一種對現場組裝變壓器實現煤油氣相干燥的方法，其特徵在於，將待乾燥處理的變 壓器放置在變壓器油箱(11)內，利用連接管道將變壓器油箱(11)與設置在變壓器油箱外 部的氣相干燥設備相連接，並採用煤油氣相干燥處理方法對變壓器油箱內的變壓器進行幹 燥處理。
20.根據權利要求19所述的方法，其特徵在於，所述煤油氣相干燥處理方法包括準備 步驟、加熱步驟、降壓步驟、高真空步驟和解除真空步驟；其中，在所述解除真空步驟中，利 用乾燥空氣發生器產生的乾燥空氣對變壓器油箱解除真空。
21.根據權利要求19所述的方法，其特徵在於，為了能夠保證經處理的變壓器徹底幹 燥，還包括綜合判斷變壓器的最終含水量的方法，所採用的判斷方法包括下述方面1)變壓器總乾燥時間；2)變壓器乾燥結束平均溫度；3)變壓器乾燥最終真空度；4)變壓器乾燥產品最終出水率；5)變壓器乾燥絕緣試塊含水量測量。
全文摘要
本發明涉及一種對現場組裝變壓器實現煤油氣相干燥的系統和方法，尤其適用於在變壓器現場組裝和檢修時所採用的氣相干燥處理的系統和方法。所述系統將容置變壓器的變壓器油箱作為氣相干燥處理的工作容積，且變壓器油箱利用連接管道與設置在其外部的氣相干燥設備相連接。為了便於運輸和適應於變壓器安裝現場場地有限和多樣化，本發明將氣相干燥設備組裝成模塊式。從而，採用本發明的系統和方法，實現了在變壓器的安裝現場對變壓器進行氣相干燥處理的目的。同時，與固定式煤油氣相干燥系統相比，本發明的系統構成更加簡單，在能夠使變壓器徹底乾燥的同時，降低了變壓器氣相干燥處理系統的製造和安裝成本。
文檔編號H01F27/14GK102054577SQ20101026540
公開日2011年5月11日 申請日期2010年8月25日 優先權日2009年10月30日
發明者冷晨, 劉小丹, 劉翮, 王一軍, 種衍民 申請人:特變電工衡陽變壓器有限公司