一种板框式滤油机改进技术

马江峰　高　林　倪钱杭　钱海清　何　强

(国网浙江省电力公司　绍兴供电公司，浙江　绍兴312000)



一种板框式滤油机改进技术

马江峰高林倪钱杭钱海清何强

(国网浙江省电力公司绍兴供电公司，浙江绍兴312000)

摘要：检修现场应用传统板框式滤油机给主变压器换油时会产生少量的乙炔，针对这一问题提出了一种改进方案，设计了一种新的隔膜泵式滤油机，解决了这一问题，取得了良好的效果.

关键词：滤油机；乙炔；齿轮泵；隔膜泵

1研发背景

国网绍兴供电公司变电检修室在生产作业中，诸如变压器的拆装、吊罩检查以及例行检修等，要进行滤油注油操作，其常用的设备为真空滤油机和板框式滤油机.真空滤油机的关键技术包括加热系统、过滤系统和真空分离系统.绝缘油经过粗过滤器滤除大颗粒杂质之后，进入加热系统，加热到一定温度后进入精过滤器，进一步滤除固体杂质，再进入真空分离系统，在其中完成脱水、脱气的步骤，最后进入高精度过滤器进行深度过滤，至此完成真空滤油过程[1].然而真空滤油机由于体积大、运输不便等原因，非特殊情况下很少使用.而板框式滤油机由于体积小、操作简便等优点而普遍使用，但是板框式滤油机也有不足之处，即油经滤油机过滤后会产生少量的乙炔.

2板框式滤油机工作原理及存在问题

2.1　板框式滤油机工作原理

板框式滤油机由过滤床、电动机、齿轮泵和粗滤器等部分组成，实物图如图1所示[2].齿轮泵和电动机装在过滤部分的下面，油泵输出的液体通过排送管、止推板输送到过滤部分.在滤板和滤框相应位置设有两个通液孔，一个导入脏油，经过滤室过滤后，从另一个导出干净的油.过滤时脏油经输入通道分配到各个滤框内，通过滤纸后进入滤板的通液孔，将水分、杂质留在滤纸表面.

2.2　齿轮泵工作原理

齿轮泵是板框式滤油机的重要组成部分，它一般做成定量泵.按结构不同，齿轮泵分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵，以外啮合齿轮泵应用最广.

齿轮泵工作时，当泵的主动齿轮向某一方向旋转时，齿轮泵一侧(吸油腔)齿轮脱开啮合，齿轮的轮齿退出齿间，使密封容积增大，形成局部真空，油箱中的油液在外界大气压的作用下，经吸油管路、吸油腔进入齿间.随着齿轮的旋转，吸入齿间的油液被带到另一侧，进入压油腔.这时齿轮进入啮合，使密封容积逐渐减小，齿轮间部分的油液被挤出，形成了齿轮泵的压油过程.齿轮啮合时，齿向接触

图1　板框式滤油机装置图

线把吸油腔和压油腔分开.当齿轮泵的主动齿轮由电动机带动不断旋转时，轮齿脱开啮合的一侧，由于密封容积变大则不断从油箱中吸油，轮齿进入啮合的一侧，由于密封容积减小则不断地排油，完成齿轮泵输送液体的过程.图2所示为齿轮泵工作原理结构图.[3].

图2　齿轮泵的工作原理结构图

2.3　板框式滤油机存在的问题

油经板框式滤油机过滤进入变压器后，经检验变压器中的油有微量乙炔成份.乙炔的存在一方面造成变压器安装检修质量不能有效掌控及保障，另一方面不利于变压器安全稳定运行及对其进行运行分析.通过分析和研究，排除了变压器在运行和试验中产生乙炔的因素，经过对板框式滤油机结构进行深入研究，认为产生乙炔的原因是齿轮泵长时间运转，因机械转动、摩擦等发热产生高温，从而使油受热裂解产生乙炔.

常规板框式滤油机由于采用了齿轮泵，在油液通过泵腔被输送的过程中，齿轮与泵腔或多或少会产生摩擦，会在局部区域产生瞬时高温，当温度高于175℃时绝缘油就会开始裂解产生乙炔，并且滤油时间越久，油中乙炔含量越大.我们进行了相关试验，每次均取6份200 L合格的25#变压器新油进行循环滤油处理，在不同转速下分别测量10个不同时间点的乙炔产率，根据试验得出了齿轮泵转速、运转时间以及乙炔产率之间的对应关系，见图3.

由图3可见，当 齿轮 泵转速高于1 500 r/min时，乙炔产率开始明显增加，随着转速的提高，乙炔

图3　不同转速下的乙炔产率与时间关系曲线

产率迅速增长；当转速低于1 000 r/min时，乙炔产率极低；当转速低于500 r/min时，完全不会产生乙炔.但是当齿轮泵转速低于1 000 r/min，甚至低于500 r/min时，原本齿轮泵额定转速3 000 r/min时对应的额定流量116 L/min，此时还会有多少流量呢？同样，我们进行了齿轮泵转速与流量关系的试验，试验结果如表1所示.

表1齿轮泵转速与流量关系

转速/(r·min-1)50010001500流量/(L·min-1)92648转速/(r·min-1)200025003000流量/(L·min-1)6892116

由此可见，当齿轮泵转速低于1 000 r/min时，虽然能有效防止乙炔的生成，但也完全丧失了齿轮泵的实用经济性，此时滤油机输出流量太少.反之，在低转速情况下，若需达到等同的额定流量，则齿轮泵的体积、质量将会非常庞大，现场应用极其不便.因此，通过降低齿轮泵转速来防止乙炔生成的方案缺乏实际意义.

3改进的隔膜泵式滤油机

通过对板框式滤油机工作原理进行分析，明确了产生乙炔的原因.鉴于目前变压器用板框式滤油机结构原理基本相同，均为油流经齿轮泵后加速进入过滤装置，故提出了以下改进设想：将油流通道与泵体分开，杜绝变压器油受到机械发热的影响而裂解，而隔膜泵正好能满足这一要求.

隔膜泵的工作原理图如图4所示，电机通过减速箱带动左右两端柱塞上面的隔膜一前一后往复运动.在左右两个泵腔内，装有上下4个单向球阀，隔膜的运动造成工作腔容积的改变，迫使4个单向球阀交替地开启和关闭，从而将液体不断地吸入和排出.由图4可以看出，隔膜泵在输送介质时将介

图4　隔膜泵工作原理图质和机械传动件分离，所以介质绝对不会受到泵体的影响[4].

采用隔膜泵代替齿轮泵后，实现了油路和机械传动部分的分离，从而解决了齿轮泵在高速转动时产生高温这一难题，防止了变压器油的裂解.

4滤油试验对比分析

分别用齿轮泵式板框滤油机和隔膜泵式板框滤油机对现有200 L合格的25#变压器新油进行循环滤油处理，滤油时间为10 min，然后分别取样进行油色谱分析，试验数据如表2所示.

表23种不同油样样本气体含量分析 ppm

油样样本CH4C2H4C2H6C2H2原油样0000齿轮泵油样000.20.5隔膜泵油样0000油样样本H2COCO2总烃原油样2.0000齿轮泵油样3.0000.7隔膜泵油样2.0000

由表2可见，采用板框式滤油机进行循环滤油后，所得油样中乙炔含量明显偏高，并且其余气体组分含量也会受到一定的影响；而采用隔膜泵式滤油机进行循环滤油后，所得油样中乙炔含量为零，保持不变，并且其余气体组分含量也和原始样本保持一致.

5结论

用隔膜泵代替齿轮泵后，解决了板框式滤油机在给变压器加油过程中使油裂解产生微量乙炔的问题，避免了油色谱在线监测系统、轻瓦斯装置等误发信号的情况，提高了变压器安全稳定运行的可靠性，也提高了变压器的安装检修质量.

参考文献:

[1]陈敢峰.变压器检修[M].北京：中国水利水电出版社，2009.

[2]温念珠.电力用油实用技术[M].北京：中国水利水电出版社，1998.

[3]中国标准化委员会.输油齿轮泵[S].北京：机械工业出版社，2010.

[4]中国标准化委员会.隔膜泵[S].北京：中国质检出版社，2014.

(责任编辑邓颖)

An Improved Technology of Frame Type Oil Filter

Ma JiangfengGao LinNi QianhangQian HaiqingHe Qiang

(State Grid Shaoxing Power Supply Company, Shaoxing, Zhejiang 312000)

Abstract：In maintenance, traditional frame type oil filter used to add oil to the main transformer will generate a small amount of acetylene. To settle the problem, we put forward an improved scheme where a new diaphragm type oil filter is designed to substitute for a gear one, thus successfully separating the oil circuit from the mechanical transmission parts and handling the transformer oil cleavage.

Key words：oil filter; acetylene; gear pump; diaphragm pump

中图分类号：TH17

文献标志码：A

文章编号：1008-293X(2015)10-0087-03

doi：10.16169/j.issn.1008-293x.k.2015.10.19

*收稿日期：2015-10-28

作者简介：马江峰(1986- )，男，浙江绍兴人，工程师，研究方向：变压器检修.