Промышленный хроматограф «7Х» для непрерывного контроля содержания газов, растворенных в трансформаторном масле

Промышленный хроматограф «7Х» для непрерывного контроля содержания газов, растворенных в трансформаторном масле

Специализированный промышленный хроматограф типа «7Х» предназначен для автоматического непрерывного контроля содержания газов, растворенных в трансформаторном масле.

Применяется для автоматической оперативной диагностики дефектов, развивающихся в силовом маслонаполненном электрооборудовании.

Анализатор осуществляет непрерывный раздельный анализ кислорода, водорода, метана, этилена, этана, ацетилена, оксида углерода, диоксида углерода, растворенных в масле, и влагосодержания масла. Расчетным методом определяется концентрация азота, растворенного в масле.

Основным преимуществом применения хроматографа «7Х» является возможность непрерывно контролировать состояние трансформаторного оборудования и иметь полное представление о динамике быстроразвивающихся дефектов на ранней стадии в интервалах между проведением полугодового хроматографического анализа растворённых газов (ХАРГ) в лабораторных условиях. При этом чувствительность и точность измерения не уступает лабораторному ХАРГ.

Конструкция

Конструктивно хроматографический анализатор «7Х» представляет собой герметичный, термостатируемый шкаф, устанавливаемый на типовую монтажную стойку возле трансформаторного оборудования. К шкафу подведено напряжение питания 220В и две трубки диаметром 6 мм для подвода и отвода масла и трубка от баллона с газом носителем (азотом).

Внутри шкафа находится моноблочный, противоточный теплообменник, сопряженный с многоколоночной, измерительной хроматографической системой. Управление осуществляется встроенным контроллером. В непосредственной близости от прибора, в отдельном технологическом шкафу установлен баллон с азотом (рекомендуется устанавливать два баллона, рабочий и резервный).

В базовом варианте прибор имеет цифровой интерфейс RS485(используется протокол Modbus). В качестве опций доступны аналоговые выходные сигналы и Ethernet . Информационный кабель связи может быть как экранированная витая пара, так и оптоволоконный кабель, в зависимости от расстояний и электромагнитной обстановки. В приборе предусмотрены программируемые двухуровневые выходные дискретные сигналы (аварийные сигналы по предельному содержанию растворенных газов в соответствии с РД 153-34.0-46.302-00).

Принцип действия

Отбор пробы газов, растворенных в трансформаторном масле, для анализа осуществляется методом термовакуумной экстракции. При этом масло из трансформатора непрерывно с помощью электромагнитного насоса прокачивается через пробоотборный блок анализатора. Пробоотборный блок представляет собой противоточный теплообменник, прокачиваемое масло в котором предварительно подогревается или охлаждается встречным, выходным потоком масла. После анализа масло направляется обратно в трансформатор. Составной частью пробоотборного блока является термостат, в котором масло термостатируется до заданной постоянной температуры 60 °С. В термостате размещен диэлькометрический датчик влаги и диффузионный газоотборник. В газоотборнике растворенные газы диффундируют из масла через термостатированную разделительную мембрану в отвакуумированный мерный цилиндр, последовательно с которым соединен газовым трактом прецизионный дозирующий объем хроматографической схемы. Из дозирующего объема выделенные из масла растворенные газы потоком газа-носителя элюируются через систему хроматографических разделительных колонок и поочередно попадают в твердоэлектролитный детектор, сигналы которого пропорциональны концентрации каждого из газов, растворенных в трансформаторном масле. Сигналы детектора обрабатываются встроенным контроллером и выдаются в виде отдельного файла результата анализа в информационную сеть.

В анализаторе предусмотрена возможность параллельного отбора пробы масла на лабораторный анализ через быстроразъемное самозапирающееся соединение типа Swagelok с помощью специального штуцера из комплекта ЗИП. Конструкция этого узла не позволяет попадать воздуху в масляную магистраль при отборе пробы масла на анализ.

Для работы прибора необходим азот марки ВЧ в 40-литровом баллоне. Начальное давление в баллоне должно быть не менее 150 атм. Периодичность замены баллона составляет около 400 суток. Для обеспечения более длительного периода необслуживаемого режима прибора рекомендуется в технологическом шкафу устанавливать два баллона с автоматическим переключением и контролем количества газа в каждом баллоне. При минимальном количестве газа в рабочем баллоне происходит автоматическое переключение на резервный, а при приближении к минимально допустимому содержанию газа в резервном баллоне будет выдаваться сообщение оператору с требованием произвести замену баллонов. Дежурный обслуживающий персонал осуществляет замену баллонов в технологическом шкафу.

В хроматографическом анализаторе «7Х» применяется амперометрический твердоэлектролитный детектор. Чувствительным элементом детектора является керамическая конструкция из двуокиси циркония стабилизированного трехокисью иттрия, с нанесенными на нее газопроницаемыми электродами из платины.

Твердоэлектролитный детектор обеспечивает нижний предел обнаружения газов, растворенных в трансформаторном масле, в соответствии с РД 153-34.0-46.302-00:

  • для водорода 0,0005 % об.
  • для метана, этилена, этана 0,0001 % об.
  • для ацетилена 0,00005 % об.
  • для оксида и диоксида углерода 0,002 % об.

Для анализа в реальных условиях, возможно применение менее чувствительного прибора, поскольку концентрация газов в масле реального рабочего трансформатора находится на уровне сотых долей процента. В этом случае хроматографический анализатор может быть упрощенной конструкции и может работать без газа-носителя в баллоне.

Метрологические характеристики

Уровень флуктуационных шумов нулевого сигнала, мкВ, не более 200 Предел детектирования ТЭД, г/см³ водород H2 1,0×10 -8 оксид углерода CO 2,0×10 -7 диоксид углерода CO2 1,0×10 -6 метан CH4 2,5×10 -8 этилен C2H4 1,0×10 -8 этан C2H6 1,0×10 -7 ацетилен C2H2 1,0×10 -7 Диапазоны показаний содержания газов, растворенных в трансформаторном масле*, об. доля, млн-1 водород H2 25. 4500 оксид углерода CO 10. 2000 диоксид углерода CO2 100. 10000 метан CH4 10. 2000 этилен C2H4 10. 2000 этан C2H6 10. 2000 ацетилен C2H2 10. 2000

*В пересчете на масло марки ГК (в соответствии с отраслевым стандартом СТО 56947007-29.180.094-2011).

Предел допускаемого значения относительного среднего квадратического отклонения (СКО) выходных сигналов при нормальных условиях t=20 ±5 °C, (n = 5), % 1,5 Предел допускаемого значения относительного среднего квадратического отклонения (СКО) выходных сигналов в условиях эксплуатации (n = 5), % 5 Допускаемое относительное изменение выходного сигнала за 12 ч непрерывной работы, не более, % 5

Технические характеристики

Комплектность

  • Хроматограф газовый «7Х»
  • Комплект ЗИП
  • Комплект изделий для монтажа
  • Монтажный чертеж 026.06.77.МЧ
  • Схема электрическая подключений 026.06.77.Э5
  • Комплект эксплуатационной документации:
    • ведомость эксплуатационных документов 026.07.43 ВЭ
    • руководство по эксплуатации 026.07 43 РЭ
    • паспорт 026.07.43 ПС
    • ведомость ЗИП 026.07 43 ЗИ
    • методика поверки 026.07.43 МП

    Поверка

    Осуществляется по документу 026.07.43.МП «Инструкция. Хроматограф газовый «7Х». Методика поверки», утвержденному ФГУП «ВНИИМС» 22 сентября 2014 г.