一种改进的变压法真空干燥设备

现场总线、电力电子与电力传动等；孙鹏远（1974-），男，吉林长春人，吉林大学控制理论与控制工程博士研宄生，研宄方向为约束系统鲁棒控制；李延彬（1979-），女，吉林黄泥河人，长春理工大学检测技术与自动化装置硕士研宄生，研宄方向有激光电源，计算机控制技术。
制造工艺种改进的变压法真空干燥设备赵中军！，邱明红2，张立民1（1.山东鲁能泰山电力设备有限公司，山东泰安271000；2.沈阳天一真空技术有限公司，辽宁沈阳110003）一种用于干燥变压器器身的改进的变压法真空干燥设备，及其干燥工艺过程和特点。
1刖目变压法真空干燥设备在国内变压器行业许多厂家中得到广泛使用。使用中，各厂家所采用的“变压”
方式各不相同，但普遍是通过主轴系统实现“变压”
的。这种“变压”方式存在罐内热量损失大，罗茨泵反复冲击等缺点。这些缺点不仅降低了干燥设备的生产效率，而且影响了产品的干燥质量。因此，有必要对变压法真空干燥设备及其变压工艺作进一步改进。本文主要介绍了改进的变压法真空干燥设备及其工艺。
2真空干燥的原理真空干燥的目的是将变压器器身（尤其是绝缘材料）中的水分排出，使绝缘材料中的水分降到1-以下，从而提高绝缘材料的绝缘强度，提高变压器的电气强度。从真空干燥的基本原理可知，绝缘材料中水分的蒸发、扩散、迁移主要取决于绝缘材料内部水蒸气分压（简称水分压）和外围空间的水分压的差值（A！）。绝缘材料中的水分压越高，周围空间的水分压越低，则越大，绝缘材料中水分的蒸发、扩散、迁移也就越快，所以关键在于如何增大A！。增大绝的。不同含水量绝缘材料水分压与温度关系如所示。由可见，当绝缘材料温度每提高20.时，其水分压可提高两倍以上，即绝缘材料温度越高，水分压也越高。减小周围空间的水分压是通过抽真空实现的，真空度越高，周围空间的水分压越小。
然而加热与抽真空却是一对矛盾，提高温度又同时提高真空度是对立的。大家知道，热的传递方式有三种：对流、传导、辐射。对于在干燥罐中的变压器（缘材料-脎承的水分压是通过对绝缘材料切加热：实现lishingHo*i！却同含量绝物材料7水分压与温度关系Ci.net来讲，对流效果好，其次是辐射，传导的效率低。干燥罐内对流的介质是空气，而提高真空度就降低了空气介质的含量，因此会降低对流效果，导致变压器器身升温速度减缓。如何解决这一矛盾，正确地处理好加热与抽真空的关系，就成为真空干燥技术需要解决的主要问题。于是人们在真空干燥过程中采用“变压”的方法来解决上述问题，从而出现了变压法真空干燥设备。
3改进的变压法真空干燥设备及其工艺3.1改进后的变压法真空干燥设备改进的变压法真空干燥设备是在原有干燥设备的基础上，在主轴系统上并联了通径！25的旁路抽空系统（如所示），其“变压”方式是通过旁路抽空系统实现的。在使用中不但避免了由于主抽系统“变压”时出现的问题，而且使干燥的效率和效果都有所提高。
3.2工艺过程及其特点该工艺过程分四个阶段：即预热阶段、逐级降压阶段、高真空阶段、终点判断。
该阶段以加热为主、出水为辅，使绝缘材料深层达到一定的温度，以除去绝缘材料中的部分水分。具体工艺过程如所示。在加热的同时，真空系统通过旁路抽空阀使罐内达到一定的真空度（40kPa），然后关闭旁路真空阀，打开掺气阀。由于罐内外的压差，罐外空气自动流入罐内，罐内压力升高。当罐内压力升高到80kPa时，关闭掺气阀，打开旁路抽空阀，再对罐内进行抽空。反复运行此过程，直到变压器绝缘材料深层温度达到一定时（根据不同电压等级和容量确定温度），再转入逐级降压阶段。
通过旁路抽空阀和掺气阀的反复抽空掺气作用，保证了罐内的空气介质一直处于流动状态，使对流加热增强，反复的抽空掺气又不断地降低了绝缘材料外部的水分压。随着绝缘材料温度的升高，绝缘材料内部的水分压在逐渐增大，因此也不断增大，绝缘材料的出水速率就不断提高，从而解决了加热和抽空的矛盾。从旁路抽空与从主路抽空相比，单位时间罐内的换气量要小得多，因此从旁路抽空罐内热量损失得就少。由可见，旁路是跨过罗茨泵与主抽管路并联的，抽空时气流不经过改进后的变压法真空干燥设备原理图茨泵造成冲击。这是改进的变压法真空干燥工艺的突出特点。
这一阶段是由预热到高真空的过渡，它是在不影响加热的同时，除去绝缘材料中的部分水分。该工艺过程是：打开旁路抽空阀，对罐内进行一定时间的抽空，然后关闭旁路抽空阀，关闭一定时间后，再打开旁路真空阀。如此反复运行该过程，当绝缘材料温度变化已平稳，绝缘材料浅层水分已基本脱去，各部分热交换也基本平衡，即可转入高真空阶段。
抽气时，将脱出的水蒸气抽走，真空度上升。关阀时，绝缘材料中的水分蒸发出来，真空度降低，利用这些蒸气通过对流和传导传热，补充绝缘材料因水气化而损失的热量，保证在逐级降压过程中器身温度不仅不降低，反而还能有所提高。该阶段通过旁路抽空逐级降低罐内的压力，既抽走了水蒸气又兼顾了热量的传递，是由预热阶段到高真空阶段不可缺少的过渡阶段。
通过主抽系统将绝缘材料深层的水分除去，达到终的目的。工艺过程如下，关闭旁路真空阀，打开主抽阀，快速将罐内抽到较高的真空度，若真空系统配有罗茨泵，可在达到其启动压力后，将罗茨泵启动。经过前两个阶段后，绝缘材料中的大部分水分已被除去。从可见，在相同温度下，随着绝缘材料的含水量不同，其绝缘材料中水的分压强也在减小。
一般真空干燥的温度不超过105+±5+，因此不能通过再升高温度来提高绝缘材料内的水分压，所以只有减小周围空间的水分压，才能增大从而有利于将绝缘材料中残余的水分不断抽出，直到罐内真空度达到终干压强。
当罐内真空度达到终干压强后，即可进行终点判断。关闭主抽阀，在规定的时间内，测量罐内真空度的变化。由于此时罐内压强的升高是由两个因素造成的：绝缘材料中所含残水蒸发出来而形成的水罗茨泵，因此该1阶反复的抽空1气租就不会对罗1及干燥罐漏气引起的压力升高。扣除漏气的影响后，可根据罐内真空度的变化来判断干燥是否符合要求。若达到要求，干燥结束；若没有达到要求，则回到高真空阶段继续处理，过一定时间再进行终点判断，直至合格。
3.3改进后的变压法真空干燥工艺曲线改进后的变压法真空干燥工艺曲线如所示。
3.4干燥效果干燥设备与原来采用的干燥设备相比，从生产效率和干燥的效果上都有较大提高。例如：一台SFZ9- 31500kVA变压器以前干燥需要96h，而现在设备干燥只要45h，时间缩短了50，可见采用这种变压法真空干燥设备较大地缩短了生产周期，其经济性和效率都体现了出来。
4结束语旁路抽空系统的增加，使变压法真空干燥工艺变压法真空干燥工艺曲线在预热阶段和逐级降压阶段更加合理，不但干燥处理的效果好，而且提高了生产效率。因此，这种增加旁路抽空系统来实现变压法真空干燥工艺的设备是一种较理想的干燥设备。