Изучение расходование ионола в трансформаторном масле

Размещено на http://www.allbest.ru/

Изучение расходование ионола в трансформаторном масле

Андреев Леонид Николаевич¹,

Павлова Полина Прохоровна²,

Пинигин Сергей Алексеевич³

¹ФГБОУ ВО Государственный аграрный университет

Северного Зауралья, к.т.н., доцент кафедры «Энергообеспечение с/х»

²ФГБОУ ВО Государственный аграрный университет

Северного Зауралья, магистрант

³ФГБОУ ВО Государственный аграрный университет

Северного Зауралья, магистрант

Аннотация

В статье представлена методика определения концентрации ионола в трансформаторном масле, основанная на методе хромато-массспектрометрии. Сформулированы цель и задачи практических исследований. Для выполнения исследований проведен ряд экспериментов, устанавливающих влияние нагрева и УФ-излучения на содержание ионола и составлены графики расходования антиокислительной присадки под воздействием различных факторов. Получены зависимости изменения концентрации ионола во времени. Разработана экспрессная методика определения концентрации ионола в трансформаторных маслах. Исследованы процессы окисления трансформаторного масла. Обработка результатов производилась по фрагментам хроматограммы хромато-массспектрометра.

Ключевые слова: ионол, масс-спектр, окисление, трансформаторное масло, хроматография

Введение

В течение срока службы трансформаторов масло стареет. На масло одновременно воздействуют температура, электрическое поле, кислород воздуха, материалы, из которых состоит трансформатор [1].

Когда масло стареет, в результате окисления, а также под воздействием других факторов повышается кислотность, ухудшаются электроизоляционные свойства, а образующиеся осадки, которые осаждаются на обмотках, затрудняют отвод тепла от активных частей трансформатора [2]. Осадки различают омыляемые и асфальтовые (неомыляемые). Осадки первого типа растворяются в горячем масле, но выпадают на него при охлаждении. Они же способны реагировать с окислами металлов, образуя соли. Неомыляемые осадки представляют собой нейтральные продукты окисления и полимеризации. Вследствие плохой растворимости они выпадают из горячего масла, осаждаясь на обмотках трансформаторов. Также в работающих маслах появляются, свободные органические кислоты, растворимые в масле[3].

Практика показала, что применение противоокислительных присадок в трансформаторном масле увеличивает сопротивляемость масел к процессу окисления, тем самым повышается их срок службы в действующем трансформаторе [4].

В качестве присадки широкое применение получил ионол ( 2,6-ди-трет-бутил-4-метилфенол).

Основной целью является разработка экспрессной методики определения концентрации ионола в трансформаторных маслах.

В соответствии с поставленной целью были решены следующие задачи:

? Применить метод хромато-массспектрометрии для определения содержания ионола по интенсивным ионам в масс-спектре;

? Исследовать процессы разложения ионола в трансформаторных маслах при УФ-облучении и нагревании масел;

? Разработка структурной схемы и основной целевой функции;

? Провести анализ для установления параметров оптимизации;

? Установить закономерность влияния изучаемых факторов на параметр оптимизации.

Радикальные процессы ингибированного окисления углеводородов описаны в монографиях [5] . Отмечается, что фенолы, замещенные фенолы и сходные классы соединений являются эффективными ловушками свободных радикалов [6]. Инициируются радикальные процессы, в том числе и УФ-воздействием. Поэтому одной из задач данной работы было изучение расходования ионола в трансформаторном масле в процессе его хранения и УФ-воздействия.

Влияние ультрафиолетового воздействия на расходование ионола

Для исследования влияния УФ-света на разрушение ионола были поставлены эксперименты по влиянию солнечного света и жесткого УФ-облучения на расходование ионола в маслах.

В ходе изучения влияния УФ воздействия солнечного света были получены зависимости изменения концентрации ионола во времени. Следует отметить, что за первые 10 дней нахождения пробирок с пробами масел концентрация ионола уменьшается в 2,5-3,5 раза. Через 24 дня его содержание снижается в 10 раз. Через 2 месяца выдержки проб масел на солнечном свету не удалось обнаружить ионол во всех пробах масел

Рисунок 1. Зависимость изменения концентрации ионола в трансформаторных маслах при воздействии солнечного света.

В УФ-воздействии в жестких условиях (партия ГК-партия 1, 2015 г.) ионол не обнаружен уже через 30 минут (Рисунок 2)

Рисунок 2. Зависимость изменения концентрации ионола в трансформаторном масле при жестком УФ-воздействии.

ионол трансформаторный масло окисление

Таким образом, проведенные исследования по воздействию ультрафиолетового света на расходование ионола показали, что в условиях мягкого облучения он разлазается за 30-40 дней. Если мощность УФ-облучения высока, то ионол разрушается за 30 минут.

Влияние воздействия температуры на расходование ионола

В процессе ремонтных работ силовых трансформаторов производится сушка масла и твердой изоляции при 80 ^оС. При этом ремонтные службы часто не оценивают концентрацию ионола как до процедуры сушки, так и после нее. Поэтому следующим этапом работы было исследование влияние температуры на кинетику расходования ионола.

Анализ по определению концентрации ионола проводили по вышеописанной методике (по иону m/z=205). На рисунке 3 представлена зависимость содержания ионола в образцах масел. Как видно, в первые 30 мин. воздействия температуры не происходит заметного уменьшения концентрации ионола. Данный факт согласуется с кинетикой ингибированного окисления углеводородов. Практически всегда присутствует индукционный период, после которого происходит автоускорение радикального процесса. Поэтому через 60 мин. мы не обнаружили ионол в пробах масел при температурном воздействии.

Рисунок 3. Зависимость расходования ионола при воздействии температуры.

Краткие выводы

1. Предложен экспресс-метод определения концентрации ионола в трансформаторных маслах в режиме селективного ионного мониторинга (ГХ/МС)

2. Установлено, что для трех партий масла в условиях воздействия УФ облучения ионол полностью расходуется в период 25-30 дней, жесткое УФ воздействие инициирует радикальные процессы за 30-40 мин.

3. Процедура капитального ремонта трансформаторов с последующей сушкой масла и твердой изоляции (прогрев при 80 °С) также приводит к расходованию ионола.

Библиографический список

1. Брай, И.В. Регенерация трансформаторных масел. - М.: Химия, 1972. - 16-23 с.

2. Улучшение качества трансформаторных масел / труды научно-технического совещания. - М.: Гостоптехиздат, 1962. - 132 с.

3. Нефтепродукты. Свойства, качества, применение: справочник под ред Б. В. Лосикова. - М.: Химия, 1966. - 48-59 с.

4. Соколов, В. В. Избранные труды. - Екатеринбург: Автограф, 2010. - 96-178 с.

5. Иванов К. И. Окисление трансформаторных масел в присутствии электрического поля / К. И. Иванов, В. П. Жаховская // Химия и технология топлив и масел. - 1962. - №7. - С. 58.

6. Роль фенольных антиоксидантов в повышении устойчивости органических систем к свободно-радикальному окислению / И. В. Сорокина, А. П. Крысин и др. - Новосибирск: ГПНТБ, 1997. - 68 с.

Размещено на Allbest.ru