УДК 54.062

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


STUDYING AN EXPENDITURE OF AN IONOL IN A TRANSFORMER OIL

Andreev Leonid Nikolayevich1, Pavlova Polina Prohorovna2, Pinigin Sergey Alexeyevich3
1Northern Trans-Ural State Agricultural University, PhD, Assistant Professor of Energy Supply of Agriculture
2Northern Trans-Ural State Agricultural University, master student
3Northern Trans-Ural State Agricultural University, master student

Abstract
The technique of definition of concentration of an ionol in a transformer oil based on chromanti-terrorist operation-massspektrometrii method is presented in article. The purpose and problems of practical researches are formulated. For realization of researches a number of the experiments establishing influence of heating and UF-radiation on the maintenance of an ionol is conducted and schedules of an expenditure of anti-oxidizing additive under the influence of various factors are made. Dependences of change of concentration of an ionol in time are received. The express technique of definition of concentration of an ionol in transformer oils. Processes of oxidation of a transformer oil are investigated. Processing of results was made by chromanti-terrorist operation-massspektrometra chromatogram fragments.

Библиографическая ссылка на статью:
Андреев Л.Н., Павлова П.П., Пинигин С.А. Изучение расходование ионола в трансформаторном масле // Современная техника и технологии. 2017. № 3 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2017/03/12793 (дата обращения: 28.05.2017).

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.

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.


Все статьи автора «Пинигин Сергей Алексеевич»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: