A.J. مارتین و آر.ال. سینگ اولین کسی بود که امکان کروماتوگرافی گازی مایع را در سال 1941 پیش بینی کرد. در سال 1949 N.M. ترکلتاب جداسازی کروماتوگرافیک گازها را توصیف کرد. مبانی روش کروماتوگرافی گازیدر سال 1952 توسعه یافتند. A.J. مارتین

ماهیت روش GLC (کروماتوگرافی گازی مایع) به شرح زیر است. مخلوط تجزیه شده (معمولاً محلول) اجزای فرار به حالت بخار منتقل می شود و با جریانی از گاز حامل بی اثر مخلوط می شود و یک فاز متحرک با آن تشکیل می شود. (PF).این مخلوط با بخش جدیدی از گاز حامل که به طور مداوم عرضه می شود رانده می شود و وارد یک ستون کروماتوگرافی پر از فاز مایع ثابت می شود. (NF).اجزای مشترک بین آنها توزیع می شود PFو NFبا توجه به ضریب توزیع آنها D، با فرمول تعریف شده است:

D=C(NF)/C(PF)

کجا: S(NF)و S(PF)- به ترتیب میزان (بر حسب گرم بر میلی لیتر) این جزء در فاز ثابت و متحرک که در تعادل دینامیکی هستند. تبادل تعادلی ماده کروماتوگرافی شده بین NFو PFدر نتیجه تکرارهای متعدد عمل های جذب-واجذبی انجام می شود زیرا PF در امتداد NF در داخل ستون کروماتوگرافی حرکت می کند. کروماتوگرافی بر روی کروماتوگرافی گازی (گاز-مایع) با طرح های مختلف انجام می شود. در شکل شکل 1 بلوک دیاگرام شماتیک کروماتوگرافی گازی را نشان می دهد.

جریان گاز حامل (نیتروژن، هلیوم، آرگون، هیدروژن) از سیلندر 1 از طریق یک کاهنده تحت فشاری وارد واحد آماده سازی گاز 2 می شود که با کمک آن فشار و سرعت جریان گاز حامل اندازه گیری می شود. در اواپراتور 3 که دمای آن برای تبخیر سریع مخلوط کافی است، نمونه تجزیه شده با استفاده از یک میکروسرنگ به ستون کروماتوگرافی 5 که در ترموستات 4 قرار دارد وارد می شود مخلوط بخار در امتداد ستون کروماتوگرافی، به طوری که فرآیندهای جذب و دفع اجزای مواد جدا شده بارها تکرار می شود و هر بار که سیستم نصب می شود. تعادل دینامیکیمواد جدا شده بین PFو NF. این انتقال چندگانه از مواد جدا شده از PF V NFو بالعکس در تمام طول ستون کروماتوگرافی انجام می شود تا زمانی که بخارات مواد جدا شده به همراه گاز حامل از ستون خارج شوند. پس از تقسیم مخلوط به مناطق جزء، دومی وارد آشکارساز 6 می شود که در آن یک سیگنال تولید می شود، توسط تقویت کننده 7 تقویت می شود و توسط ضبط کننده 8 به شکل کروماتوگرام ثبت شده روی کاغذ ضبط تبدیل می شود. از آنجایی که میل ترکیبی از مواد مختلف جدا شده برای NFمتفاوت است، سپس در فرآیند جذب - انتقال دفع آنها به تاخیر می افتد NFزمان های مختلف، زیرا اختلاف رخ می دهد هر چه نقطه جوش و حلالیت نسبی یک ماده در آن بالاتر باشد NF،آن ها هر چه ضریب توزیع آن بیشتر باشد، مدت بیشتری در آن باقی می ماند NF، هر چه دیرتر از ستون کروماتوگرافی خارج شود. در پایان، مناطق (حجم) مواد کروماتوگرافی شده بخار از ستون کروماتوگرافی به همراه گاز حامل خارج می شوند که به طور کامل یا جزئی از هم جدا شده اند.

اگر ضرایب توزیع برای دو جزء یک مخلوط یکسان باشد، آنها از هم جدا نمی شوند. اگر ضرایب توزیع آنها متفاوت باشد، جداسازی اتفاق می‌افتد و جزء با کمترین ضریب توزیع ابتدا ستون را ترک می‌کند.

بخارات اجزای جدا شده همراه با گاز حامل وارد آشکارساز کروماتوگراف می شود که یک سیگنال الکتریکی تولید می کند - هر چه غلظت در مخلوط بخار و گاز بیشتر باشد. سیگنال الکتریکی توسط ضبط کننده کروماتوگراف به شکل کروماتوگرام ضبط شده بر روی نوار نمودار یا روی مانیتور تقویت و ضبط می شود. این کروماتوگرام ها برای شناسایی و پردازش کمی نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل مخلوط جدا شده از اجزاء استفاده می شود.

تجزیه و تحلیل کروماتوگرافی گازی مواد معدنی

توسعه روش های کروماتوگرافی گازی در آنالیز مواد معدنیاز کروماتوگرافی گازی مواد آلی عقب است. اولاً، این به دلیل پرخاشگری بسیاری از افراد غیر ترکیبات آلیدر رابطه با جاذب ها، فازهای ثابت و موادی که معمولاً تجهیزات آنالیزهای گاز کروماتوگرافی از آنها ساخته می شود. ثانیا، کروماتوگرافی گازی مواد معدنی دیرتر از کروماتوگرافی گازی ترکیبات آلی شروع به توسعه کرد. این به دلیل این واقعیت است که برای تجزیه و تحلیل مواد معدنی روش های کلاسیک وجود دارد که از نظر دقت و سرعت نسبت به روش های تجزیه و تحلیل ترکیبات آلی برتری دارند. با این حال، کروماتوگرافی گازی در حال حاضر تجزیه و تحلیل ترکیبات تقریباً تمام عناصر جدول تناوبی را ممکن می سازد.

الزامات برای مواد آنالیز شده

همه مواد را نمی‌توان با روش کروماتوگرافی گازی آنالیز کرد، بلکه فقط آن‌هایی را که الزامات خاصی را برآورده می‌کنند، که عمده‌ترین آن‌ها در زیر ذکر شده‌اند، قابل تجزیه و تحلیل نیستند.

1. نوسانات. کافی است فشار بخار ماده در دمای کار ستون کم باشد. ماده ای که فشار بخار آن بیشتر از دیگری باشد فرارتر در نظر گرفته می شود. وجود گشتاورهای دوقطبی بزرگ، پلاریزاسیون، پیوند هیدروژنیمنجر به کاهش نوسانات می شود؛ ترکیبات یونی و بسیار قطبی غیرفرار هستند.

2. ثبات. تجزیه و تحلیل کمی یک ماده در صورتی امکان پذیر است که در یک دیسپنسر تبخیر شود و بدون تجزیه شسته شود، یعنی در برابر حرارت مقاوم باشد. هنگامی که مواد تجزیه می شوند، پیک های کاذب مشخصه محصولات تجزیه روی کروماتوگرام ظاهر می شوند که منجر به خطا در تجزیه و تحلیل می شود. امکان تجزیه و تحلیل ترکیباتی وجود دارد که برای آنها یک تکنیک تجزیه قابل تکرار توسعه داده شده است.

3. اینرسی. این ماده هنگام حل شدن در فاز ساکن مایع نباید حلالات قوی تشکیل دهد و نباید با موادی که قطعات کروماتوگرافی از آنها ساخته شده اند واکنش نشان دهد.

4. سهولت به دست آوردن. هنگام انجام تجزیه و تحلیل کمی، مطلوب است که با ترکیباتی کار کنید که به راحتی در عملکرد کمی به دست می آیند.

این الزامات معمولاً تا حد زیادی برآورده می شوند مواد آلی. با این حال، در سال های اخیرروش هایی برای تجزیه و تحلیل کروماتوگرافی گازی فلزات مختلف و ترکیبات معدنی و آلی آنها توسعه یافته است.

تجزیه و تحلیل فلزات و ترکیبات آنها

تجزیه و تحلیل فلزات آزاد با استفاده از تجهیزات کروماتوگرافی با دمای فوق العاده بالا امکان پذیر است. ترکیبات فلزی که نسبتاً فرار هستند دمای پایین، کمی: هالیدها، الکلاتها، کلاتهای مختلف، هیدریدها.

فلزات آزاد روش هایی برای کروماتوگرافی فلزات آزاد در دماهای هزار درجه فوق العاده بالا ایجاد شده است. به عنوان مثال، امکان تعیین گاز کروماتوگرافی مستقیم روی، کادمیوم و منیزیم در آلیاژهایی مانند لحیم کاری و آلیاژهای سبک بر پایه قلع، سرب و بیسموت بدون عملیات شیمیایی وجود داشت. روی، کادمیوم و جیوه به شکل بخارات این فلزات جدا می شوند. فلز پتاسیمو سدیم هنوز به شکل بخار جدا نشده است. آنها با هم در دمای 0-600-1000 درجه سانتیگراد شسته می شوند. در آینده می توان از جداسازی گاز کروماتوگرافی مستقیم فلزات برای خالص سازی فلزات و آلیاژهای آنها از مقادیر بسیار کم ناخالصی استفاده کرد.

هیدریدهای فلزی در تعدادی از کارها، تجزیه و تحلیل کروماتوگرافی گازی هیدریدهای فلزات فرار انجام شد. جداسازی مستقیم هیدریدهای آنتیموان، قلع، تیتانیوم، نیوبیم و تانتالیوم امکان پذیر است. هنگام کروماتوگرافی هیدریدهای فلزی، باید واکنش پذیری بالا، تمایل به هیدرولیز و اکسیداسیون آسان آنها را در نظر گرفت. تجزیه و تحلیل کروماتوگرافی گازی هیدریدها تنها در صورت عدم وجود اکسیژن در سیستم امکان پذیر است.

هالیدهای فلزی هالیدهای فلزات واسطه را می توان با استفاده از روش کروماتوگرافی گازی جدا و کمی سازی کرد. جداسازی کلریدهای فرار را می توان با ترموکروماتوگرافی در ترکیب با کمپلکس به دست آورد. جداسازی کلریدهای فرار Sb، Sn، In، Cd، Zr، Hf، Nb، Ta، Mo، Tc، Re، Ru، Os توسط ترموکروماتوگرافی با استفاده از گرادیان دما از 600 تا 25 درجه سانتیگراد شرح داده شده است. در دماهای بسیار پایین تر می توان کلریدهای گالیم، ژرمانیوم، آرسنیک، آنتیموان و سیلیکون را تعیین کرد. مشکل اصلی در کروماتوگرافی متال هالیدها بالا بودن آنهاست واکنش پذیری. در یک ستون در دماهای بالا، آنها با بسیاری از فازهای ثابت مایع و با سطوح فلزی قطعات کروماتوگرافی، از جمله ستون‌ها، واکنش می‌دهند. هالیدها به راحتی هیدرولیز می شوند، بنابراین حتی رگه هایی از رطوبت نیز باید از گاز حامل حذف شود. از آنجایی که جاذب ها اغلب بی اثرتر از فازهای ساکن مایع هستند، کروماتوگرافی جذب گاز مزایای خاصی نسبت به کروماتوگرافی گاز-مایع در هنگام تجزیه و تحلیل هالیدهای فلزی دارد.

از بین تمام ترکیبات فلزی مختلف مورد استفاده برای تجزیه و تحلیل کروماتوگرافی گازی، کلات ها بیشترین علاقه عملی را دارند. کلات تقریباً از هر فلزی را می توان به دست آورد. در حال حاضر، کلات‌های زیادی سنتز شده‌اند که فراریت و پایداری حرارتی آن‌ها نیازهای کروماتوگرافی گازی را برآورده می‌کند. کلات های فلزی را می توان در بازده کمی یا با واکنش کلریدهای فلزی با لیگاندهای مربوطه، یا با تیمار مستقیم فلز یا اکسید آن با یک معرف کیلیت به دست آورد. این امر تجزیه و تحلیل را بسیار ساده و سرعت می بخشد. بنابراین، استفاده از کلات های فلزی برای به دست آوردن لیگاندهای جدید که قادر به تولید کلات های فرار قوی با فلزات هستند بسیار راحت است:

لازم به ذکر است که حد تشخیص برای کلات های با کروماتوگرافی خوب چندین پیکوگرام است و به حساسیت آشکارساز بستگی دارد. برای کلات هایی که به خوبی کروماتوگرافی ندارند، حد تشخیص چند میکروگرم است.

رابطه بین فرار کلات ها و ساختار مولکول های آنها. برای سنتز هدفمند کلات‌های فلزی فرار، تلاش‌هایی برای تعمیم نظری مواد تجربی انباشته‌شده بر اساس رفتار کروماتوگرافی آنها انجام شد.

تلاش‌ها برای مرتبط کردن پیکربندی مولکول پیچیده با فراریت یا کروماتوگرافی هنوز نتایج روشنی به همراه نداشته است. کمپلکس های فرار و با کروماتوگرافی خوب شناخته شده اند که دارای پیکربندی مسطح چهار وجهی، هشت وجهی و مربعی هستند. در عین حال، بسیاری از کمپلکس‌های با پیکربندی یکسان، فرار کم هستند یا کروماتوگرافی آن دشوار است.

هر دو کمپلکس فرار پایدار و ناپایدار شناخته شده اند، به عنوان مثال، مسئله نقش پایداری جنبشی کمپلکس ها کاملاً روشن نیست.

بیشتر کمپلکس‌های فرار شناخته شده شامل حلقه‌های شش عضوی با پیوند دوگانه غیرمحلی یا حلقه‌های چهار عضوی با پیوند دوگانه غیرمحلی هستند. کلات های فرار با یک حلقه پنج عضو عملا ناشناخته هستند.

اکنون مشخص شده است که ساختار کمپلکس بر حفظ کروماتوگرافی آن تأثیر می گذارد. با افزایش شعاع یون فلزی، حفظ بتا-دیکتونات‌های هم‌ساختاری فلزات مختلف با لیگاند یکسان افزایش می‌یابد. با این حال، حفظ کلات های ساختاری مشابه فلزات مختلف تا حد زیادی توسط لیگاند و فاز مایع مورد استفاده تعیین می شود. برای تفاوت های کوچک شعاع یونیفلزات، با انتخاب فاز مایع، می توانید ترتیب خروج کلات ها از ستون را تغییر دهید. بنابراین، هنگامی که کروماتوگرافی نیکل و مس بتا-کتوآمین بر روی یک ستون با پلی متیل تری فلوئوروپروپیل سیلوکسان QF-I، کلات نیکل از ستون قبل از کلات مس خارج می شود. روی ستونی با آپی زون L، این کلات ها به طور همزمان بیرون می آیند و روی ستونی با پلی کربورانسیلوکسان، بتا کتوآمین مس قبل از کلات نیکل مربوطه خارج می شود. اغلب، بسیاری از حقایق مشاهده شده تجربی را تنها می توان با برهمکنش خاص مولکول های کلات فلزی با فاز مایع توضیح داد، اما ماهیت این برهمکنش در بسیاری از موارد به اندازه کافی روشن نیست.

مکانیسم نگهداری کلات تعدادی از مطالعات مکانیسم نگهداری کلات های فلزی را بررسی کرده اند. مشخص شد که حفظ تعدادی از کلات ها توسط سه عامل اصلی تعیین می شود: 1) انحلال در فاز مایع. 2) جذب سطحی فاز جامد؛ 3) جذب کلات در سطح فاز مایع.

کروماتوگرافی گازی با فاز متحرک اصلاح شده. دو روش برای جداسازی کمپلکس های فلزی با استفاده از کروماتوگرافی گازی با فاز متحرک اصلاح شده توسعه داده شده است.

یکی از آنها از یک حامل حاوی لارس لیگاند استفاده می کند. تجزیه و جذب β-دیکتونات فلزی در ستون ها با افزودن مقدار کمی بخار از β-دیکتون مربوطه به حوضه حامل کاهش می یابد. ویژگی های ترمودینامیکی سیستم تغییر نمی کند. بهبود کروماتوگرام ها با سرکوب تفکیک کلات ها در فاز مایع در حضور بیش از حد β-دیکتون آزاد توضیح داده می شود. در چنین شرایطی امکان جداسازی کامل تعدادی از کلات های همسایه در جدول D.I وجود داشت. مندلیف REE. این روش هنوز به سایر کمپلکس های فلزی فرار مانند دی اتیل دی تیوکاربامات ها، دی آلکیل دی تیوفسفات ها و دی آلکیل دی تیوفسفینات ها گسترش نیافته است.

روش دوم استفاده از سه فشار بالا به عنوان فریون به عنوان فاز متحرک را پیشنهاد می کند حالت فوق بحرانی. در این حالت، فرار بسیاری از کمپلکس های فلزی به دلیل تغییر در پارامترهای ترمودینامیکی سیستم افزایش می یابد. این روش به طور گسترده مورد استفاده قرار نگرفت کاربرد عملیبه دلیل پیچیدگی نسبی تجهیزات.

لازم به ذکر است که مشکلات بزرگ در کروماتوگرافی گازی کلات های فلزی با ناهنجاری در رفتار بسیاری از آنها در ستون کروماتوگرافی همراه است و رفتار غیرعادی هنگام رفتن به مقادیر بسیار کم به شدت افزایش می یابد.

تشخیص تجهیزات پر از روغن در حین کار.

نظارت دوره ای از وضعیت ترانسفورماتور تحت ولتاژ کار.

اول از همه، با بررسی کیفیت روغن ترانسفورماتور می توان وضعیت عایق بندی تجهیزات ترانسفورماتور را ارزیابی کرد. برای انجام این کار، ویژگی های فیزیکوشیمیایی آن به صورت دوره ای اندازه گیری و با موارد قابل قبول (OiNIE) مقایسه می شود. تجزیه و تحلیل ویژگی های روغن نشان می دهد که قدرت الکتریکی آن به عنوان یک دی الکتریک، سفتی سازه از نظر میزان رطوبت و محتوای گاز کل (برای سازه های آب بندی شده)، وجود محصولات قدیمی عایق کاغذ-روغن، محصولات در روغن. اکسیداسیون و تجزیه روغن و موارد دیگر.

تجزیه و تحلیل دوره ای نمونه های روغن و آنالیز فیزیکی و شیمیایی آن امکان نظارت بر پویایی فرآیند پیری عایق و انجام به موقع اقدامات لازم برای حفظ عملکرد آن را فراهم می کند.بنابراین، نتایج به دست آمده باید قبل از هر چیز با اندازه گیری های قبلی و با حداکثر مقادیر مجاز مقایسه شود. نمونه برداری روغن، فراوانی و معیارهای ارزیابی آن توسط دستورالعمل های کارخانه برای انواع تجهیزات، محدوده و استانداردهای آزمایش تجهیزات الکتریکی، دستورالعمل های عملکرد روغن های ترانسفورماتور تعیین می شود یا توسط مدیر فنی شرکت برق تعیین می شود. شرایط خاص و شرایط فنی تجهیزات را در نظر بگیرید.

مجموعه ای از شاخص های مشخص کننده کیفیت روغن، در عمل داخلیبه تجزیه و تحلیل "مخفف" و "کامل" تقسیم می شود. مهمترین مشخصات روغن عبارتند از: ولتاژ شکست، عدد اسید، نقطه اشتعال (با تجزیه و تحلیل کروماتوگرافی منظم روغن، این مشخصه ارتباط خود را از دست می دهد)، رطوبت، مماس از دست دادن دی الکتریک، وجود ناخالصی های مکانیکی، محتوای روغن. افزودنی آنتی اکسیدانی - IONOL، واکنش عصاره آبی. استانداردهای اتخاذ شده برای این پارامترها در کشور ما بر اساس چندین سال است تجربه عملیو در OiNIE گنجانده شده است.

برای تشخیص وضعیت ترانسفورماتور مهمترین نقش را آنالیز فیزیکوشیمیایی روغن ترانسفورماتور و اول از همه آنالیز روغن کروماتوگرافی (CHARG) برای حضور هفت گاز محلول و ترکیبات فوران ایفا می کند.

تجزیه و تحلیل کروماتوگرافی گازها.

آنالیز کروماتوگرافی گازهای محلول در روغن ترانسفورماتور در حال حاضر به طور گسترده در همه استفاده می شود کشورهای توسعه یافتهبه عنوان وسیله موثرتشخیص زودهنگام نقایص آهسته در حال توسعه استانداردهای بین المللی و داخلی هم برای روش HARG و هم برای تفسیر نتایج تجزیه و تحلیل وجود دارد که کاملاً به هم نزدیک هستند.

HARG شامل چندین مرحله است:

نمونه برداری روغن در دستگاه نمونه گیری روغن (سرنگ)،

حمل و نقل و ذخیره سازی مناسب نمونه،

انتشار گازهای محلول با استفاده از یک تکنیک خاص،

تعیین محتوای گاز در دستگاه آنالایزر گاز (کروماتوگرافی)،

تشخیص نقص بر اساس ترکیب گازها و سرعت رشد آنها.

آنالیز کروماتوگرافی گازهای محلول در روغن ترانسفورماتور در آزمایشگاه های ویژه انجام می شود و به صورت باریک انجام می شود. وظیفه حرفه ای. برای مطالعه دقیق‌تر موضوع، می‌توان اثر یا انتشارات ویژه دیگری را توصیه کرد.

اولین مرحله CARG آزادسازی گازهای نفت است. رایج ترین روش آزادسازی تعادلی گازها در سرنگ است. برای انجام این کار، روغن و گاز حامل (هلیوم یا آرگون) به یک سرنگ با ظرفیت 20 میلی لیتر در نسبت های مشخصی که با روش پذیرفته شده تعیین شده است وارد می شوند، سپس مخلوط حاصل حباب می شود. در این حالت یک فرآیند تبادل گاز اتفاق می افتد و بخشی از گازهای نفت مطابق با ضرایب حلالیت شناخته شده به گاز منتقل می شود. مخلوط حاصل از گاز حامل و گازهای حل شده در روغن برای ترکیب کمی آن در دستگاه های ویژه - کروماتوگراف ها تجزیه و تحلیل می شود.

کروماتوگراف ها از روش جذب گاز برای جداسازی مخلوط گاز تجزیه شده در ستون های ویژه (شکل 3) پر از جاذب (مواد متخلخل که "الک های مولکولی" هستند، استفاده می کنند. تفاوت در خواص فیزیکی و شیمیاییگازهای جداگانه مخلوط منجر به سرعت های مختلف حرکت آنها در امتداد ستون جداسازی می شود. بنابراین، آنها در زمان های مختلف در خروجی ستون ظاهر می شوند:

C 2 H 2، C 2 H 4، C 2 H 6 C 2 H 4 C 2 H 2

C2H6

مخلوطی از گازهای جدا شده از گازها

شکل 3 - اصل جداسازی گاز در ستون کروماتوگرافی

بر اساس خواص گازها، غلظت کمی آنها توسط دستگاه های خاصی به نام آشکارساز تعیین می شود و به صورت کروماتوگرام روی نمایشگر کامپیوتر ثبت می شود. نتایج با استفاده از برنامه‌های ویژه بر روی رایانه پردازش می‌شوند، تجزیه و تحلیل می‌شوند و در یک پایگاه داده برای تجهیزات پر از روغن ذخیره می‌شوند.

نمونه برداری روغن برنامه ریزی شده برای CARG در فواصل زمانی 1 بار در 6 ماه در بیشتر موارد اجازه می دهد:

نظارت بر توسعه نقص

پیش بینی آسیب هایی که با روش های سنتی شناسایی نشده اند،

ماهیت تقریبی آسیب را تعیین کنید - تخلیه ها، نقطه داغ (تشکیل حلقه های جریان بسته از طریق پیچ های کوپلینگ،

تشخیص عیوب در کنتاکت های تپ چنجر، نقص در عایق بین ورق، گرم شدن بیش از حد عایق جامد، تخلیه جزئی ناشی از آغشته نبودن عایق، رطوبت بیش از حد آن، نقص در اتصالات بالقوه حلقه های محافظ و سایر قطعات با تشکیل پتانسیل شناور و جرقه زدن و غیره

با این حال، نباید تصور کرد که کروماتوگرافی همه انواع عیوب را تشخیص می دهد. انواع خاصی از عیوب وجود دارد که آنقدر سریع ایجاد می شوند که نمونه برداری از روغن در فواصل چند ماهه امکان تشخیص به موقع پیشرفت آنها را نمی دهد (توسعه سریع قوس الکتریکی، مدارهای کوتاه چرخشی و بین کویل، تخلیه های خزنده، خرابی ناگهانی عایق یا کانال های اصلی). به دلیل غلظت ناخالصی ها، رطوبت یا اجسام خارجی باقی مانده در طول تعمیر).

در مورد گازهای اصلی(گاز با بالاترین غلظت نسبتا محدود کننده گاز اصلی محسوب می شود) طبق تجربه کروماتوگرافی مشخصه ترین عیوب مختلف عبارتند از:

H 2 (هیدروژن) - نقص الکتریکی (تخلیه جزئی کم انرژی، تخلیه قوس جرقه، نقطه داغ)،

C 2 H 2 (استیلن) ​​- ترشحات انرژی بالا(جرقه، قوس) گرمایش بالای 700 درجه سانتیگراد،

CH 4 (متان) - گرم کردن روغن و عایق در محدوده دمایی 250-400 درجه سانتیگراد (اضافه بار ترانسفورماتور یا نقص سیستم خنک کننده)، تخلیه جزئی کم انرژی،

C 2 H 6 (اتان) - گرمایش حرارتی روغن و جداسازی B-Mدر محدوده بیش از 300 درجه سانتیگراد،

C 2 H 4 (اتیلن) ​​- گرمایش روغن و عایق B-M در دمای بالا (بیش از 600 درجه سانتیگراد).

CO (مونوکسید کربن) - پیری و خیس شدن روغن (یا عایق جامد)، گرم شدن بیش از حد عایق در کل جرم،

CO 2 (دی اکسید کربن) - گرم کردن و پیری عایق جامد (کاغذ، مقوا).

برای تصویر (شکل 4)، در زیر یک نمودار کیفی از دینامیک گازهای موجود در روغن ترانسفورماتور، بسته به دمای "نقطه داغ" آورده شده است.

شکل 4 - نمودار دینامیک گاز در حضور "نقطه داغ"

جدول 1، به عنوان مثال، مقادیر حدی گازهای ترانسفورماتورهای معمولی را نشان می دهد که هم در روسیه و هم در خارج از کشور پذیرفته شده اند.

جدول 1 - غلظت گاز محدود برای ترانسفورماتورهای قدرت

* برای ترانسفورماتورهای دارای تپ چنجر در بار که طبق تجربه JSC Lenenergo دارای یک بسط دهنده مشترک هستند.

برای تشخیص وضعیت تجهیزات پر شده با روغن بر اساس نتایج HARG، از 3 معیار استفاده می شود:

1. معیار تجاوز از غلظت های مرزی (محدود).غلظت های حد توسط پردازش آماری نتایج HARG ترانسفورماتورهای معمولی در سیستم قدرت با توجه به کلاس های ولتاژ، انواع محافظت از روغن و عمر مفید تعیین می شود. در غیاب چنین داده‌هایی، آن‌ها با غلظت‌های حدی ارائه‌شده در RD 153-34.46.302-00 هدایت می‌شوند (خط اول جدول 1).

2. معیار نرخ رشد گازبرای تشخیص روند افزایشی گازها استفاده می شود. افزایش نرخ رشد بیش از 10٪ در ماه یک "سیگنال هشدار" در نظر گرفته می شود و ترانسفورماتور تحت نظارت مکرر قرار می گیرد، حتی اگر غلظت ها هنوز از مقادیر حدی تجاوز نکرده باشند. در این مورد، لازم است که حالت عملکرد تجهیزات (افزایش بار، دمای روغن و جو، ولتاژ کاری، اتصال کوتاه خارجی و غیره) با دقت مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد. و CO، به دلیل از دست دادن گاز در طول نمونه برداری و حمل و نقل نمونه. بنابراین، ابتدا باید نمونه روغن را تکرار کنید و از پایداری (قابل اطمینان) نتیجه اطمینان حاصل کنید.

3. معیارهای نسبت بخار گازاجازه می دهد , اول از همه، تقسیم کنید نقص الکتریکی زمانی که C 2 H 2 / C 2 H 4 بیش از 0.1 باشد(به علاوه CH 4 / H 2 کمتر از 1) و نقص حرارتی C 2 H 2 / C 2 H 4 بسیار کمتر از 0.1(تأیید این واقعیت CH 4 / H 2 بیش از 1 است). نسبت C 2 H 4 / C 2 H 6 دمای نقطه داغ را مشخص می کند. معیار نسبت گاز تنها در صورتی استفاده می شود که حداقل یکی از گازهای موجود در این نسبت از غلظت حدی تجاوز کند.نسبت CO 2 / CO برای قضاوت در مورد اینکه آیا عایق جامد در نقص دخیل است (در صورت وجود علائم گرما یا تخلیه) استفاده می شود. هنگامی که CO 2 / CO از 10 بیشتر شود، سلولز بیش از حد گرم می شود. نسبت کمتر از سه نشان دهنده پیری سلولز تحت تأثیر نقص الکتریکی است. مسائل روشن شدن انواع عیب با جزئیات بیشتر در RD 153-34.46.302-00 بیان شده است.

در شکل شکل 5 نمودار ساختاری و منطقی فرآیند تجزیه و تحلیل نتایج HARG و تصمیم گیری را نشان می دهد. نوع نقص در حال توسعه را می توان تقریباً به صورت گرافیکی از "پرتره" گازهای اصلی تعیین کرد. نمودارها به صورت زیر ساخته شده اند (شکل 6 – شکل 16):

- بر اساس نتایج HARG، غلظت نسبی (a i) گازها (نسبت به مرزها) محاسبه می شود.

- جزء با بالاترین غلظت نسبی (max) به عنوان گاز اصلی در نظر گرفته می شود.

- تعیین مقدار گازهای هیدروکربنی و هیدروژن،

پنج بخش مساوی در امتداد محور X قرار گرفته و نقاط حاصل به ترتیب زیر تعیین می شوند: H2، CH4، C2H6، C2H4، C2H2،

مقدار متناظر نسبت (a i)/(a max) برای هر گاز در امتداد محور Y رسم می شود.

نقاط حاصل به هم متصل می شوند خطوط مستقیم,

نمودار ساخته شده با "پرتره های استاندارد" مقایسه می شود و نزدیک ترین آنها پیدا می شود.

1- نمونه برداری طبق برنامه

2- انتخاب سریع

شکل 5- نمودار ساختاری و منطقی تشخیص بر اساس نتایج CARG.

شکل ها (شکل 6 - شکل 9) "پرتره های گرافیکی" را بر اساس نتایج HARG نشان می دهند که مربوط به نقص های الکتریکی ناشی از تخلیه است. (هیدروژن غالب است).

شکل‌ها (شکل 10 - شکل 12) «پرتره‌های گرافیکی» مربوط به نقص‌های حرارتی در محدوده دمای متوسط ​​را نشان می‌دهند. گاز غالب متان است)، مهاجرت به جمهوری چک .

شکل 10. نقص حرارتی	شکل 11. نقص حرارتی

شکل ها (شکل 13 - شکل 15) "پرتره های گرافیکی" گازهای مربوط به نقص های حرارتی در محدوده را نشان می دهند. دمای بالا (گاز غالب اتیلن است).

شکل 12. نقص حرارتی	شکل 13. گرمایش با دمای بالا
شکل 14. گرمایش با دمای بالا	شکل 15 - تبدیل گرمایش با دمای بالا به قوس

بیایید به مثال تعیین نقص بر اساس نتایج CARG نگاه کنیم. هنگام ساخت نمودار، عدم وجود عوامل عملیاتی که به رشد گازهای محلول در نفت کمک می کند در نظر گرفته شد (بند 3.2 RD).

غلظت گازهای RD محلول در نفت را محدود کنید.

در ترانسفورماتور TRDTSN-63000/110، با توجه به نتایج ARG، غلظت های زیر از گازهای محلول در روغن به دست آمد:

H2 = 0.004% حجم، CH4 = 0.084% حجم، C2H2 = 0% حجم، C2H4 = 0.02% حجم، C2H6 = 0.011% حجم،

CO = 0.05٪ حجم، CO 2 = 0.48٪ حجم.

1. غلظت نسبی (a i) را برای هر گاز تعیین کنید:

h2 = 0.004/0.01 = 0.4، و CH4 = 0.084/0.01 = 8.4، و C2H2 = 0، و C2H4 = 0.02/0.01 = 2.0،

و C2H6 = 0.011/0.005 = 2.2

2. بر اساس غلظت های نسبی به دست آمده، گاز اصلی را تعیین می کنیم:

8.4 = a CH4 > a C2H6 > a C2P4 > a H2 , آن ها گاز اصلی - متان

3. مقادیر قطعات در امتداد محور Y را برای هر گاز تعیین کنید:

CH 4 = 1، H 2 = 0.4/8.4 = 0.05، C 2 H 4 = 2/8.4 = 0.24، C 2 H 2 = 0، C 2 H 6 = 2.2/8.4 = 0.26

4. یک نمودار می سازیم (شکل 16).

5. برای گاز اصلی CH 4 نموداری شبیه به نمودار رسم شده پیدا می کنیم (شکل 10). هنگام مقایسه، نتیجه می گیریم: در ترانسفورماتور، با توجه به داده های ARG، یک نقص حرارتی در محدوده دمای متوسط ​​پیش بینی می شود.

6. برای حل این سوال که آیا عایق جامد تحت تأثیر یک نقص قرار می گیرد، نسبت غلظت CO 2 / CO را تعیین می کنیم:

CO 2 / CO = 0.48 / 0.05 = 9.6< 13 (см. П.5.3.РД), следовательно, твердая изоляция дефектом не затронута.

7. برای بررسی تشخیص (این بررسی در مثال های بعدی آورده نشده است)، نقص پیش بینی شده در ترانسفورماتور را با توجه به معیار نسبت (بند 5.2، جدول 3 RD) تعیین می کنیم:

ما نسبت غلظت گاز را محاسبه می کنیم:

بر اساس داده های به دست آمده، یک نقص ماهیت حرارتی پیش بینی می شود - "نقص حرارتی در محدوده دمای متوسط ​​(300-700) درجه سانتی گراد."

زیرا CO 2 / CO = 0.16 / 0.02 = 8< 13 (см. П.5.3.РД), делаем вывод, что дефект не затрагивает твердую изоляцию и относится к группе 1 (п.2.1).

بنابراین، ما یک تصادف از ماهیت نقص پیش بینی شده را به دست آوردیم که به صورت گرافیکی و با توجه به معیار نسبت گاز تعیین می شود.

شکل 16 - نمودار نقص حرارتی در محدوده دمای متوسط ​​ناشی از سوختن کنتاکت های انتخابگر

تجزیه و تحلیل فیزیکوشیمیایی روغن.کیفیت روغن ترانسفورماتور با مقایسه نتایج آزمایش با مقادیر استاندارد بسته به نوع، نوع و کلاس ولتاژ تجهیزات الکتریکی و همچنین دینامیک آنها ارزیابی می شود. مقادیر استاندارد شاخص های کیفیت روغن و فرکانس آزمایش توسط OiNIE فعلی تنظیم می شود و " دستورالعمل های روشیدر مورد عملکرد روغن های ترانسفورماتور" (RD 34.43.105-89). ویژگی استانداردهای جدید این است: اولاً FHAM هنگام ارزیابی وضعیت تجهیزات پر شده با روغن در خط مقدم قرار می گیرد, دوم، برجسته کردن دو حوزه عملیات نفت:

- منطقه "وضعیت نرمال روغن"،هنگامی که شرایط کیفیت روغن عملکرد قابل اعتماد تجهیزات الکتریکی را تضمین می کند،

- منطقه "خطر".هنگامی که بدتر شدن حتی یک شاخص کیفیت روغن منجر به کاهش قابلیت اطمینان می شود و برای پیش بینی عمر مفید یا انجام اقدامات ویژه برای بازیابی خواص عملیاتی یا جایگزینی آن، نظارت مکرر و طولانی مورد نیاز است.

کنترل روغن با بازرسی بصری روغن آغاز می شود: رنگ، وجود آلودگی و شفافیت آن تجزیه و تحلیل می شود. روغن تازه معمولاً به رنگ زرد روشن است، در حالی که رنگ تیره آن نشان دهنده پیری و گرمای بیش از حد احتمالی در حین کار است. بر اساس نتایج بازرسی بصری، تصمیم به انجام آزمایشات اضافی گرفته می شود:

قدرت الکتریکیروغن ترانسفورماتور 40-70 کیلو ولت مطابق با GOST 6581-75 در یک برقگیر استاندارد با استفاده از دستگاه های AIM-80، AIM-90 تعیین می شود و به عنوان یک قاعده، مشکلی ایجاد نمی کند. مقاومت الکتریکی مشخصه اصلی عایق روغن است که عملکرد آن را تعیین می کند. هنگامی که روغن به طور قابل توجهی مرطوب شود (آب به شکل امولسیون) و آلوده به ناخالصی های مکانیکی، به ویژه در رطوبت بالا، قدرت الکتریکی کاهش می یابد.

بیشترین کاهش قدرت الکتریکی با افزایش رطوبت در محتوای آب بیش از 30-25 گرم در تن مشاهده شد. ناخالصی های مکانیکی بسته به ترکیب کسری و رسانایی آنها، استحکام الکتریکی را کاهش می دهند. محسوس ترین کاهش قدرت در اندازه ذرات بیشتر از 100 میکرون رخ می دهد.

محتوای کمی آب. آب موجود در روغن، همانطور که قبلاً ذکر شد، می تواند در حالت های زیر باشد: چسبیده، محلول، امولسیون، لایه لایه (رسوب شده). آب محدود شده توسط ترکیب کسری روغن و ناخالصی ها تعیین می شود، به صورت حل شده است و به عنوان یک قاعده، با روش های معمول تجزیه و تحلیل روغن تشخیص داده نمی شود.

تا به حال، رطوبت روغن در سیستم های قدرت عمدتاً با روش هیدریت کلسیم با استفاده از دستگاه PVN مطابق با GOST 7822-75 تعیین شده است.

CaH 2 + H 2 O = Ca(OH) 2 + 2H 2

مقدار گاز هیدروژن آزاد شده برای محاسبه محتوای آب حل شده در روغن استفاده می شود.

در سال های اخیر روش هایی برای تعیین آب بر اساس روش انتشار IEC 814 (تیتراسیون کولومتریک در معرف کارل فیشر) معرفی شده است. میزان رطوبت دی الکتریک های مایع با استفاده از این روش با مقدار الکتریسیته ای که برای تولید ید مصرف می شود که با آب واکنش می دهد تعیین می شود.

رطوبت سنج روغن ترانسفورماتور VTM-2 تولید شرکت Angarsk OKBA روش کولومتری اندازه گیری رطوبت را اجرا می کند. ماهیت روش جذب رطوبت توسط یک فیلم جاذب از جریانی از گاز حامل (هوا) است که در روغن جریان دارد و رطوبت را از روغن استخراج می کند. رطوبت جذب شده توسط فیلم تحت الکترولیز قرار می گیرد و میزان رطوبت توسط مقدار الکتریسیته تعیین می شود.

VNIIE روشی را برای تعیین میزان رطوبت روغن ترانسفورماتور با استفاده از کروماتوگرافی گازی ایجاد کرده است. طبق روش VNIIE، نمونه کوچکی از روغن (25-100 میکرولیتر) به اواپراتور وارد می شود. دمای اواپراتور حدود 180 درجه است، بنابراین تمام آب موجود در روغن به داخل می رود حالت گازیو همراه با گازهای آزاد شده وارد ستون کروماتوگرافی می شوند که در آن گازها از هم جدا می شوند. سپس آشکارساز هدایت حرارتی مقدار آب را ثبت می کند.

عدد اسیدی (KOH)مطابق با GOST 5985-79 با تیتراسیون با محلول الکل تعیین می شود. KOH مقدار هیدروکسید پتاسیم بر حسب میلی گرم است که برای خنثی کردن اسیدهای آزاد در 1 گرم روغن لازم است. عدد اسیدی یک روغن بیش از 0.15 میلی گرم در گرم، نشانه ای از پیری و اکسید شدن آن (محتوای ترکیبات اسیدی در آن) است و به عنوان مبنایی برای ارزیابی وضعیت روغن عمل می کند: نیاز به جایگزینی سیلیکاژل در ترموسیفون. جذب) فیلترها، بازسازی روغن، بررسی محتوای آنتی اکسیدانی افزودنی های یونول (آگیدول) در روغن.هرچه تعداد اسید روغن بیشتر باشد، معمولاً رسانایی و تلفات دی الکتریک آن بیشتر است. تعداد اسید نباید بیشتر از 0.15-0.25 mg/g باشد.

مماس تلفات دی الکتریکروغن خواص روغن ترانسفورماتور را به عنوان دی الکتریک مشخص می کند. تلفات دی الکتریک روغن تازه کیفیت و درجه تصفیه آن را مشخص می کند و در عملکرد - درجه آلودگی و پیری روغن (افزایش رسانایی الکتریکی، تشکیل تشکیلات کلوئیدی، ترکیبات آلی فلزی محلول (صابون ها)، مواد رزینی). بدتر شدن خواص دی الکتریک (افزایش tgd m) منجر به کاهش ویژگی های عایق ترانسفورماتور به عنوان یک کل می شود.

برای تعیین tgd m، روغن با الکترودهای استوانه ای یا تخت در یک ظرف مخصوص (طبق GOST 6581-75) ریخته می شود. نمونه برداری روغن مطابق با الزامات GOST 6433.5-84 انجام می شود. اندازه گیری با استفاده از یک پل انجام می شود AC P5026 یا نوع دیگر.

tgd m در دماهای 20 درجه سانتیگراد و 90 درجه سانتیگراد نرمال می شود. در حین کار، توصیه می شود مقدار آن را در دمای 70 درجه سانتیگراد در طول افزایش و کاهش دما اندازه گیری کنید. ماهیت "هیسترتیک" وابستگی به دمای tgd m نشانه ای از پیری عمیق روغن است (کاهش tgd m در دمای 70 درجه سانتیگراد در طول کاهش دما پس از قرار گرفتن در معرض طولانی مدت در دمای 90-100 درجه سانتیگراد می تواند رخ دهد. به دلیل انعقاد و رسوب، یا به دلیل روغن های رطوبت قوی).

اسیدها و قلیاهای محلول در آبموجود در روغن (بیش از 0.014 میلی گرم در گرم) نشان دهنده کیفیت پایین روغن است. آنها می توانند در طول فرآیند تولید روغن در صورت نقض فناوری تولید و همچنین در نتیجه اکسیداسیون در حین کار تشکیل شوند. این اسیدها باعث خوردگی فلز می شوند و به پیر شدن عایق جامد کمک می کنند. برای تشخیص کیفی اسیدهای محلول در آب (WSA)، طبق GOST 6307-75، از 0.02٪ استفاده کنید. محلول آبیمتیل اورنج، و برای تشخیص قلیایی و صابون - محلول الکل 1٪ فنل فتالئین. این معرف ها در حضور اجزای نامطلوب تغییر رنگ می دهند. تعیین VRC در روغن شامل استخراج آنها از روغن آزمایش با آب مقطر و تعیین واکنش عصاره آبی با PH متر است.

نقطه اشتعال روغندر یک بوته بسته درجه تبخیر روغن و اشباع آن با هیدروکربن های سبک را مشخص می کند. برای روغن های تجاری، نقطه اشتعال باید در محدوده 130-150 درجه سانتی گراد باشد. استانداردها امکان کاهش نقطه اشتعال را تا حداکثر 5 درجه سانتیگراد در مقایسه با آزمایشات قبلی فراهم می کنند.

تعیین محتوای افزودنی آنتی اکسیدانی(یونول). در حضور یونول، فرآیند پیری اکسیداتیو حرارتی روغن نسبتاً آهسته رخ می دهد و روغن مدت طولانیدارای شاخص های مطابق با استانداردها است. در حین کار روغن، فرآیند مصرف مداوم یونول وجود دارد و زمانی که به زیر یک حد معین (0.1٪) کاهش یابد، فرآیند پیری شدید روغن شروع می شود، همراه با تشکیل لجن، افزایش تعداد اسید، و بدتر شدن ویژگی های عملکرد روغن.. جایگزینی سیلیکاژل در فیلترهای ترموسیفون معمولاً نتایج کوتاه مدتی به همراه دارد. تعیین محتوای افزودنی یونول در حال حاضر توسط کروماتوگرافی لایه نازک بر روی صفحات ویژه (RD 34.43.105-89)، توسط کروماتوگرافی مایع بر روی کروماتوگرافی مایع (RD 34.43.208-95)، بر روی کروماتوگرافی گازی با استفاده از روش VNIIE یا با روش های طیف سنجی IR. در روغن های تجاری تازه، محتوای یونول 0.25-0.3٪ است. هنگامی که در حین کار کمتر از 0.1٪ کاهش می یابد، بازسازی روغن و افزودن یونول مورد نیاز است.

محتوای کمی ناخالصی های مکانیکی.ظهور ناخالصی‌های مکانیکی در روغن نشان‌دهنده نقص‌های فاحش در تولید عایق یا وجود سایش و لایه‌برداری از مواد در حین کار است. ناخالصی های مکانیکی منجر به کاهش شدید قدرت الکتریکی روغن می شود. بنابراین حضور آنها ابتدا به صورت دیداری و در صورت لزوم به صورت کمی مشخص می شود. تجزیه و تحلیل کمی تعداد ذرات را تعیین می کند و آنها را بر اساس محدوده اندازه توزیع می کند. این اطلاعات به شما امکان می دهد کلاس خلوص روغن را طبق GOST 17216-2001 تعیین کنید. برای تعیین کمی ناخالصی های مکانیکی، از دستگاه های AZZH-975 (Samara)، PKZH-904 (Saratov)، GRAN-152 (Tekhnopribor) استفاده می شود. در برخی موارد همراه با کمی سازیناخالصی ها، مطالعه زیر میکروسکوپ می تواند مفید باشد ترکیب با کیفیتناخالصی ها برای یافتن منبع آنها به عنوان مثال، وجود ذرات فلزی نشان دهنده تخریب پمپ های گردش ترانسفورماتور است.

شاخص های اصلی کیفیت روغن عامل در جدول آورده شده است. 2

جدول 2 - مناطق عملیاتی (شرایط) روغن ترانسفورماتور

نشانگر کیفیت روغن (پایه)	منطقه وضعیت روغن معمولی	منطقه "ریسک".
از	به	از	به
تجهیزات قدرت الکتریکی Upr، kV. تا 35 کیلو ولت تا 150 کیلو ولت 220-500 کیلو ولت		و بالاتر		و زیر
عدد اسیدی (KOH)، بر حسب درصد تا 220 کیلوولت بالای 220 کیلو ولت	0,02 0,01	0,1 0,1	0,1	0,25
میزان رطوبت در G/T با محافظت از روغن بدون محافظ	-
ناخالصی های مکانیکی در گرم بر تن (کلاس خلوص) تا 220 کیلو ولت بالای 220 کیلو ولت	غایب	(12) 20 (11)	10 (10)	(13) 30 (12)
غایب	0,7
20 (11)	0,18	0,1	مماس تلفات در 90 درجه، % تا 220 کیلو ولت بالاتر از 220 کیلو ولت