变压器油强制环流除酸净油装置的研制

张铁竹，高 伟，宋平安

(1 郑州铁路职业技术学院，河南郑州450052;2 郑州铁路局 郑州机务段，河南郑州450053)

2009年以来，郑州机务段机车中修过程中，在主变压器绝缘油化验时，出现多台机车变压器油酸值超标、油质老化现象，尤其在夏季温度偏高时有明显的多发趋势。变压器油酸值超标直接影响变压器的绝缘性能，危及铁路行车安全。检修时更换新油带来严重的资金浪费和增加检修时间，造成人力物力的浪费，延迟交车时间。

我国韶山型电力机车主变压器油的酸值指标要求不大于 0.03 mgKOH/g，中修不大于 0.1 mgKOH/g。变压器油中含有各种酸类及酸性物质，尤其是当水溶性酸含量增加，油中又有水时，会提高油品的导电性，降低油的绝缘性能，缩短变压器的使用寿命。酸性物质也会对设备构件所用的铜、铁、铝等金属材料有腐蚀作用，而生成的金属盐是氧化反应的催化剂，更加速油的氧化过程。因此减少机车主变压器油中的酸性物质，是延长变压器油及变压器使用寿命的关键。

普通滤油机和真空滤油机只能除去油中油泥、固体杂质、脱水和脱气，不能除去油中的有机酸及氧化产物，净化后的油达不到使用标准，需更换新油，而一台变压器需要绝缘油2 500 kg，近4.5万元，检修成本支出很大，所以需要专用的除酸净油设备，对机车主变压器油进行除酸。

1 除酸净油装置的结构原理

我们参考有关资料，自制了一套强制环流除酸净油装置。这套装置是在原来滤油机的基础上加了一套自制的净油器，由滤油机和自制的净油器配合使用。

滤油机型号为LY－150型，由油泵、粗滤器、滤清器、安全阀、回油阀、放液水嘴、过滤床(包括压力表、滤板、滤框、滤纸、油盘)、前支架、后支架、底盘、拉杆、联轴器及电动机组成。滤油机中的滤板、滤框交替地组成各个独立的过滤室，滤纸夹在滤板与滤框之间。被滤油液从滤清器进油孔处吸入，通过滤清器去除较大杂质后，再进入齿轮泵。由电动机通过联轴器带动齿轮泵旋转，使油液压入滤床，通过滤油纸将油中杂质滤净。由于滤油纸的毛细管作用，可以吸收油中残留水分。安全阀的作用是控制管道系统的压力，当油压超过规定值时，安全阀就立即启动，使油液在泵中自行循环，油压不再上升，以确保设备安全运转。回油阀借助齿轮泵进油口的真空作用，将油盘内的余油吸入滤清器。放液水嘴供提取油样。

净油器由壳体、进油阀门、进油口滤网、出油口滤网、进出油管连通阀门、加吸附剂孔盖、放吸附剂孔盖、观察孔、壳体机座等组成。壳体用机车总风缸改装而成，容积大，强度高，可容纳吸附剂400 kg。滤网采用冲孔网片和50目不锈钢滤网组成，过滤好，强度高。视窗观察孔采用5 mm无碱铝硅玻璃。吸附剂选用吸附性能和机械强度均良好的粗孔硅胶。进油阀门、出油阀门及进出油管连通阀门，方便净油器接入和切除，减少管路拆卸。

强制环流净油过程是从变压器底部放油阀→进硅胶罐底部进油阀→进油口滤网→经粗孔球型硅胶→出油口滤网→硅胶罐上部放油阀→压力滤油机→变压器副油箱。借助油泵强迫油在压力下通过净油器的吸附剂层，油中水分、游离酸和加速绝缘油老化的氧化物等，都被与油充分接触的吸附剂吸收，使油达到再生效果。此过程反复循环，直至油合格为止。设备连接循环图如图1所示。

图1 设备连接循环示意图

2 吸附剂的选用

吸附剂应具有多孔、活性能力强、吸酸力强等特性，才能吸附油中的水分、过氧化合物、有机酸、羰基等对变压器油有害的物质。依据油处理方法所用材料和常用吸附剂性能，我们选用效果较好而又廉价的除酸硅胶(粗孔硅胶)，表1为粗孔硅胶与活性氧化铝性能比较表。

表1 粗孔硅胶与活性氧化铝性能对比

由表1可以看出，硅胶活性表面积大，使用温度低(常温即可)，活性氧化铝使用温度要求相对较高，使用时需要加热装置，两者均具有较好除酸效果，综合考虑，我们选用吸附性能和机械强度均良好的粗孔硅胶，夏季处理时不需对油加温，只要室外温度达15℃以上即可，在冬季可与带加热的真空滤油机配合使用，由于净油硅胶罐容量大，与油接触面积大，在循环过程中油与硅胶接触更好，有利于对酸的吸附，缩短过滤净化时间。

3 使用中需要注意的问题

(1)净油器在安装和使用中，应仔细检查其进出油口滤网是否坚固完好，如发现冲孔网片变形或网孔破损，应立即检修或更换，防止吸附剂颗粒进入循环系统造成不良后果。

(2)除酸硅胶应用4～6 mm粒度，并进行干燥处理。使用中加强观察，失效时应及时更换。

(3)设备连接应严格按图1进行连接，滤油机的进出管路一定要严密，避免管路系统进气和漏油，净油器连接要下进上出，确保油与吸附剂接触充分，滤油机进油口连接净油器，净油器滤网过滤不掉的微粒通过滤油机进行除污后才能进入变压器，保证油质纯净。

(4)为保证油循环时不留死角，节约滤油时间，可采用单向过滤，即把变压器油一次全部过滤到油罐，再把油罐的油过滤到变压器，一般情况下，一个循环过程就能达到净油再生效果。

4 使用效果及推广优势

变压器油强制环流除酸净油装置经过实际运行，完全达到了变压器油除酸要求，经净油器处理后的变压器油酸值标准符合质量标准(表2)，表3为5台中修机车不合格变压器油进行除酸净油处理前后情况对比。

表2 中修机车主变压器油质量标准

表3 机车主变压器油处理前后情况对比

主变压器油强制环流除酸净油装置采用渗滤再生处理，借助油泵强迫油在除酸罐通过吸附剂层，实现净油效果，操作简单，运行可靠，优点显著:

(1)可以与真空滤油机和压力滤油机配合使用，能去除变压器油中的酸性成分、悬浮物质、沉淀物质，水分，能使变压器油再生。

(2)该装置采用粗孔硅胶吸附剂，处理后不损伤油的基本成分和抗氧化性能，达到新油标准，同时提高了设备的绝缘性能和安全性能。

(3)费用消耗低，所需费用比传统的换油方式节约开支90%。另外，粗孔硅胶可回收再生激活，成本会更低。

(4)该装置一次装入的吸附剂可处理变压器油酸值超标的变压器18台，在郑州机务段，自2012年5月投入运用以来，共处理SS4改型电力机车主变压器30台，只更换过一次吸附剂。

(5)该装置结构简单，吸附剂面积大，更换粗孔硅胶吸附剂简便，除酸效果好，特别适用于机务段检修使用。

该净油装置的研制，解决了郑州机务段段中修机车主变压器绝缘油老化后再生处理问题，降低了检修成本，每年可节约成本50多万元，提高了变压器检修质量，防止机车主变压器因绝缘油不良而引起的击穿，甚至火灾事故，保证了铁路运输安全。

［1］ 张有松，朱龙驹.韶山4型电力机车［M］.北京:中国铁道出版社，1998.

［2］ 李发海，朱东起.电机学(第三版)［M］.北京:科学出版社，2001.

［3］ 罗 敏.SS4改型电力机车主变压器油酸值高的原因分析及处理［J］.铁道机车车辆工人，2009，(5):19-21.

［4］ 柳丽霞.电力机车主变压器油的质量要求及其处理方法［J］.内蒙古科技与经济，2009，(11):102-104.