Спроектироватьустановку регенерациитрансформаторных масел по типу УРТМ-200

Изм.

Лист

№ Документа_

Подпись_

_Дата_

Лист_

 

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

Факультет технологический

Кафедра прикладной экологии

Студенту Кулыгиной Ольге Игоревне гр. ОС-08-02

 

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

 

Дисциплина Основы безотходного производства

 

Спроектировать   установку регенерации трансформаторных масел по типу

                              УРТМ-200                                                                                                                        

Рассчитать            адсорбер периодического действия в составе установки

 

Исходные данные

Расход газовой смеси G, м³/ч                                                                               425

Температура газовой смеси t, ⁰С                                                                          400

Давление насыщенных паров адсорбтива, мм рт. ст.                                           1,4

Давление насыщенных паров бензола, мм рт. ст.                                                  75

Начальная концентрация адсорбтива в смеси у_н, кг/м³                                      0,1

Допустимая концентрация адсорбтива за слоем адсорбента у_к, кг/м³             0,004

Плотность адсорбтива ρ₁, г/см³                                                                          1,217

Плотность масла ρ₂, г/см³                                                                                 0,8225

Молярная масса адсорбтива М₁, г/моль                                                          144,17

Молярная масса масла М₂, г/моль                                                                         450

Коэффициент аффинности β                                                                                  2,3

Длина цилиндрическох гранул адсорбента l, мм                                                5,3

Диаметр гранул адсорбента d, мм                                                                         3,5

Марка адсорбента                                                                                               СКТ

 

Предоставить следующие материалы в указанные сроки

1   Литературный обзор – 6 неделя

2   Технологическая схема – 7 неделя

3   Технологический расчет – 9 неделя

4   Защита проекта – 10 неделя

                                          Дата выдачи 4 учебная неделя.

Консультант                                                                                     Л.А. Насырова

Студент                                                                                            О.И. Кулыгина

 

Введение

 

       Топливо и смазочные материалы широко используются во всех отраслях народного хозяйства. Одним из основных потребителей нефтепродуктов, вырабатываемых в стране, является сельское хозяйство и промышленные предприятия.

     Основную часть нефтеотходов, образующихся на промышленных и транспортных предприятиях, составляют смазочные масла и консистентные смазки. Масла применяются для уменьшения трения во всех движущихся частях и отвода от них тепла. В зависимости от назначения их подразделяют на индустриальные, моторные, турбинные, компрессорные, цилиндровые, трансмиссионные, трансформаторные и т.д.

      Ежегодная масса маслосодержащих отходов, образующихся в мире, оценивается в 40 млн т, или 60% всех потерь нефтепродуктов. Источником их является эксплуатация транспортных средств, станков, промышленного и энергетического оборудования, технологические процессы, случайные разливы, утечки из емкостей хранения и т. д. Собирается не более 20 млн т гаслоотходов ежегодно, а перерабатывается порядка 2 млн т, или около 10% )т их выхода. Неутилизированные отработанные масла наносят заметный ущерб окружающей среде, отравляя воду, воздух и почву. Некоторые из них обладают канцерогенными свойствами и длительное время не распадаются в естественных условиях. Поэтому отработанные масла должны подвергаться регенерации с целью сохранения ценного сырья, что является экономически выгодным.

    Очистка регенерация масел непосредственно на местах их потребления является одним из наиболее экономичных способов использования вторичных рыесурсов и позволяет подбирать процессы и технологические режимы, наиболее соответствующие маслу данного назначения и продуктам его старения. По мнению некоторых специалистов, старение масла как такового, особенно с присадками, мало влияет на срок его службы.

 

1 Общие  сведения о трансформаторных  маслах

 

Трансформаторное  масло - это жидкость от почти бесцветной до тёмно - жёлтого цвета, по химическому составу представляющая собой смесь различных углеводородов. Трансформаторное масло - горючая жидкость. Трансформаторные масла получают из нефти посредством её ступенчатой перегонки с выделением на каждой ступени определённой (по температуре кипения) фракции и последующей тщательной очистки от химических не стойких примесей в результате обработки серной кислотой, а затем щёлочью, промывки водой и сушки.

Трансформаторное  масло подразделяется:

Ø на свежее сырое (без присадок или стабилизированное присадкой) в том виде, в каком оно поставляется заводом: регенерированное;

Ø чистое сухое (свежее сырое или регенерированное масло либо смесь этих масел после подсушки);

Ø эксплуатационное (показатели которого соответствуют нормам на масло, находящегося в эксплуатации с момента ввода в эксплуатацию до момента слива на регенерацию);

Ø отработавшее (у которого после некоторого периода эксплуатации показатели не соответствуют нормам на эксплуатационное масло).

        Основные физико-химические и  диэлектрические свойства трансформаторных  масел следующие.

Электрическая прочность является одной из основных характеристик масла, которая определяется по пробивному напряжению. Для свежего  масла пробивное напряжение должно быть не менее 30 кВ. Снижение пробивного напряжения свидетельствует, как правило, о загрязнении масла водой, воздухом, волокнами и другими примесями. Электрическая прочность масла - величина, чрезвычайно чувствительная к его увлажнению. Незначительная примесь воды в масле резко снижает его электрическую прочность. Это объясняется тем, что воды (около 80) значительно выше, чем масла (чистого масла около 2,2). Под действием сил электрического поля капельки эмульгированной в масле воды втягиваются в места, где напряжённость электрического поля особенно велика и где, собственно и начинается развитие пробоя. Ещё более резко понижается электрическая прочность масла, если в нём, кроме воды содержатся волокнистые примеси. Волокна бумаги, хлопчатобумажной пряжи, легко впитывают в себя влагу из масла. Под действием сил поля увлажнённые волокна не только втягиваются в места, где поле сильнее, но и располагаются по направлению силовых линий, что весьма облегчает пробой масла.

      Вода легко может попасть в  масло при его перевозке, хранении, переливки в недостаточно просушенную  тару. Поэтому для сушки масла имеется несколько способов: пропускание под давлением сквозь фильтровальную бумагу в специальных установках – фильтропрессах; воздействие на масло центробежной силы в центрифуге, причём вода, имеющая плотность больше, чем у масла, отжимается с периферии сосуда и отделяется от масла; обработка адсорбентами; распыление нагретого масла в камере, заполненной азотом и т.п. При сушке электрическая плотность    масла восстанавливается.

      Электроизоляционные свойства масел  определяются в основном тангенсом  угла диэлектрических потерь. Тангенс  угла диэлектрических потерь  характеризует свойства трансформаторного  масла как диэлектрика. Диэлектрические  потери характеризуют его качество  и степень очистки свежего  масла, а в процессе эксплуатации  — степень его загрязнения  и старения. Ухудшение диэлектрических  свойств (увеличение) приводит к  снижению изоляционных характеристик  трансформатора в целом. Причем, диэлектрическая «прочность» трансформаторных  масел в основном определяется  наличием волокон и воды, поэтому  механические примеси и вода  в таких маслах должны полностью  отсутствовать. Низкая температура  застывания масел (минус 45°С и ниже) необходима для сохранения их подвижности в условиях низких температур. Для обеспечения эффективного отвода тепла трансформаторные масла должны обладать наименьшей вязкостью при температуре вспышки не ниже 95, 125, 135 и 150°С для разных марок. Наиболее важное свойство трансформаторных масел — это их стабильность против окисления, т.е. способность сохранять свои параметры при длительной работе. Обычно все сорта таких отечественных масел содержат эффективную антиокислительную присадку типа ионол, которая позволяет увеличить срок службы масла до 20-25 лет.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Основные показатели качества  трансформаторных масел

 

Цвет  масла у большинства масел  светло-желтый. Темный цвет свежего  масла характеризует отклонения в технологии его изготовления на заводе. Цвет масла используется для  ориентировочной оценки его качества как в отечественной, так и в зарубежной практике.

Механические  примеси — нерастворенные вещества, содержащиеся в масле в виде осадка или в взвешенном состоянии. Это — волокна, пыль, продукты растворения в масле компонентов, применяемых в конструкции трансформатора (лаков, красок и т.п.). Другие примеси появляются в масле после внутренних повреждений трансформатора (электрической дуги, мест перегревов) в виде обуглившихся частиц. По мере старения в масле накапливается шлам, который, осаждаясь на изоляции, ухудшает ее диэлектрические свойства.

Влагосодержание как показатель состояния масла  тщательно контролируется в эксплуатации. Ухудшение этого показателя свидетельствует  о потере герметичности трансформатора или о его работе в недопустимом нагрузочном режиме (интенсивном  старении изоляции под воздействием значительных температур).

Температура вспышки масла характеризует  степень его испаряемости. В эксплуатации она постепенно увеличивается за счет улетучивания легких фракций. Температура  вспышки для обычных трансформаторных товарных масел колеблется в пределах 130... 150°С, а для арктического масла от 90 до 115 °С и зависит от упругости их насыщенных паров. В отношении пожарной безопасности большую роль играет температура самовоспламенения — это температура, при которой масло при наличии воздуха над поверхностью загорается самопроизвольно без поднесения пламени, температура самовоспламенения трансформаторных масел составляет 350...400°С.

Кислотное число масла — это количество едкого кали (КОН), выраженного в  миллиграммах, необходимое для нейтрализации  свободных кислот в 1 г масла. Этот показатель характеризует степень старения масла, о чем свидетельствует появление в нем кислотных соединений. Кислотное число не должно превышать 0,25 мг КОН на 1 г масла.

Водорастворимые кислоты и щелочи, содержащиеся в  масле, свидетельствуют о его  низком качестве. Они могут образовываться в процессе изготовления масла при  нарушении технологии производства, а также в процессе эксплуатации в результате его окисления. Эти  кислоты вызывают коррозию металла  и ускоряют старение изоляции.

Стабильность  проверяется в эксплуатации при  получении партий свежего масла  путем проведения его искусственного старения (окисления) в специальных  аппаратах. Стабильность масла характеризует  его долголетие, т.е. срок службы, и  определяется двумя показателями —  процентным содержанием осадка и  кислотным числом.

Температура застывания проверяется для трансформаторных масел, работающих в северных районах. Это наибольшая температура, при  которой масло застывает настолько, что при наклоне пробирки под  углом 45° его уровень в течение 1 мин остается неизменным. Недопустимое повышение вязкости масла из-за снижения температуры окружающего воздуха  может стать причиной повреждения  подвижных элементов конструкции  трансформатора (маслонасосов, РПН), а  также ухудшает теплообмен, что приводит к перегреву и старению изоляции (особенно витков) токо-ведущих частей трансформатора.

Газосодержание масла в герметичных трансформаторах должно соответствовать нормам. Измерение суммарного газосодержания производится с помощью хроматографа. Косвенно по этому показателю определяется герметичность трансформатора. Повышение содержания газа (в том числе воздуха) в масле приводит к ухудшению его свойств: возрастанию интенсивности окисления масла кислородом воздуха и, кроме того, некоторому снижению электрической прочности изоляции активной части трансформатора.

Плотность определяется для расчета массы  поступившего на предприятие масла. Она характеризует содержание ароматических  углеводородов, т.е. восприимчивость масел к присадкам, их гигроскопичность, сопротивляемость воздействию электрического поля и др.

Вязкость  характеризует подвижность масла  при температурных колебаниях в  трансформаторе. Из-за ухудшения вязкости нарушается теплообмен в трансформаторе, ускоряется старение изоляции, возрастает сопротивление подвижным элементам  конструкции трансформатора (например, устройств РПН).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Ассортимент трансформаторных масел

 

Масло трансформаторное ВГ производят из парафинистых нефтей с применением гидрокаталитических процессов; содержит присадку ионол. Обладает хорошими диэлектрическими свойствами, высокой стабильностью против окисления. Масло ВГ рекомендовано к применению в электрооборудовании высших классов напряжений.

        Масло трансформаторное ГК производят  из сернистых парафинистых нефтей с применением процесса гидрокрекинга; содержит присадку ионол.Обладает хорошими диэлектрическими свойствами, высокой стабильностью против окисления. Масло ГК рекомендовано к применению в электрооборудовании высших классов напряжений.

        Масло трансформаторное Т-1500У  вырабатывают из сернистых парафинистых нефтей с использованием процессов селективной очистки и гидрирования. Содержит присадку ионол. Обладает улучшенной стабильностью против окисления, имеет невысокое содержание сернистых соединений, низкое значение тангенса угла диэлектрических потерь. Масло Т-1500У рекомендовано к применению в электрооборудованияя напряжением до 500 кВ и выше.