Разработка методики экспресс-оценки показателя старения жидкого диэлектрика

Page 1
background image

Page 2
background image

202

СБОРНИК

 

НАУЧНО

-

ТЕХНИЧЕСКИХ

 

СТАТЕЙ

Разработка

 

методики

 

экспресс

-

оценки

 

показателя

 

старения

 

жидкого

 

диэлектрика

Высогорец

 

С

.

П

., 

к

.

т

.

н

., 

ПАО

 «

МРСК

 

Северо

-

Запада

»

 

Аннотация

Представлены

 

результаты

 

исследований

направленные

 

на

 

разработку

 

методики

 

экс

-

пресс

-

анализа

 

показателя

 

качества

 

трансформаторного

 

масла

  «

кислотное

 

число

». 

Разработан

 

алгоритм

 

подготовки

 

и

 

проведения

 

измерений

Предложено

 

применение

 

смешанного

 

индикатора

Изложены

 

критерии

 

оценки

 

результатов

 

полуколичественного

 

измерения

 

КЧ

 

экспресс

-

методом

.

Ключевые

 

слова

:

оценка

трансформаторное

 

масло

показатели

 

качества

методика

Введение

В

 

эпоху

 

повышения

 

требований

 

к

 

безопасности

 

производства

надежности

 

оборудования

 

и

 

ох

-

ране

 

окружающей

 

среды

 

владельцы

 

предприятий

 

продолжают

 

искать

 

способы

 

уменьшения

 

эксплуатационных

 

расходов

Стареющий

 

парк

 

оборудования

 

требует

 

проведения

 

средних

 

и

 

капитальных

 

ремонтов

пред

-

усматривающих

 

регенерационные

 

работы

 

по

 

восстановлению

 

эксплуатационных

 

и

 

ресурсных

 

характеристик

 

жидкого

 

диэлектрика

Физико

-

химический

 

анализ

 

масла

 

является

 

крайне

 

на

-

дежным

 

инструментом

позволяющим

 

влиять

 

на

 

эффективность

 

данных

 

работ

контролиро

-

вать

 

технологический

 

цикл

определять

 

точку

 

завершения

 

процедур

Вместе

 

с

 

этим

проведе

-

ние

 

контрольных

 

химических

 

измерений

 

сопряжено

 

с

 

необходимостью

 

транспортировки

 

проб

 

в

 

стационарные

 

химические

 

лаборатории

 

со

 

значительными

 

потерями

 

времени

Поиск

 

мини

-

мального

 

набора

 

контрольных

 

параметров

 

и

 

разработка

 

методов

 

их

 

экспресс

-

анализа

 

позво

-

лит

 

повысить

 

качество

 

и

 

эффективность

 

ремонтных

 

работ

 

маслонаполненного

 

оборудования

Целлюлозно

-

масляная

 

изоляция

 

Все

 

процессы

протекающие

 

в

 

изоляции

 

маслонаполненного

 

оборудования

затрагивают

пре

-

жде

 

всего

пропитывающее

 

минеральное

 

масло

 

и

 

распространяются

 

на

 

твердые

 

целлюлозные

 

материалы

 (

бумагу

картон

). 

В

 

настоящее

 

время

 

разработаны

 

теоретические

 

положения

 

о

 

фун

-

даментальных

 

процессах

 

старения

 

отдельных

 

компонентов

 

изоляции

 — 

масла

 

и

 

бумаги

 [1].


Page 3
background image

203

ЭКСПЛУАТАЦИЯ

ТЕХНИЧЕСКОЕ

 

ОБСЛУЖИВАНИЕ

 

И

 

РЕМОНТЫ

Повреждения

 

изоляции

 

являются

 

результатом

 

сложных

 

физико

-

химических

 

процессов

про

-

ходящих

 

под

 

действием

 

электрического

 

и

 

магнитного

 

поля

газо

и

 

гидродинамических

 

процес

-

сов

температуры

а

 

также

 

иных

 

факторов

 — 

увлажнения

загрязнения

 

и

 

т

.

п

. [2]. 

Основным

 

усло

-

вием

 

развития

 

повреждения

 

является

 

превышение

 

электрического

 

воздействия

  (

напряжения

 

или

 

напряженности

на

 

изоляционный

 

промежуток

 

по

 

отношению

 

к

 

его

 

электрической

 

прочности

.

Условия

 

для

 

возникновения

 

повреждения

 

в

 

целлюлозно

-

масляной

 

изоляции

 

имеются

пре

-

жде

 

всего

в

 

масле

поскольку

 

его

 

прочность

 

ниже

чем

 

твердой

 

изоляции

а

 

напряженность

 

поля

 

выше

Процессы

 

в

 

масле

 

при

 

воздействии

 

электрического

 

напряжения

 

зависят

 

от

 

многих

 

факторов

химического

 

состава

 

масла

увлажненности

 

и

 

наличия

 

примесей

температуры

Эти

 

факторы

 

влияют

 

на

 

разложение

 

молекул

 

масла

газообразование

а

 

также

 

на

 

ионизацию

 

ма

-

сла

 

и

 

появление

 

в

 

нем

 

свободных

 

электронов

В

 

результате

 

этих

 

процессов

 

в

 

масляном

 

проме

-

жутке

 

появляется

 «

слабое

 

звено

», 

в

 

котором

 

возникает

 

частичный

 

разряд

 (

ЧР

). 

ЧР

 

усиливают

 

разложение

 

масла

 

и

 

могут

 

перейти

 

в

 

полный

 

пробой

 

изоляционного

 

промежутка

 [2].

Пробой

 

или

 

перекрытие

 

всего

 

изоляционного

 

промежутка

 

между

 

электродами

когда

 

воз

-

никает

 

короткое

 

замыкание

 

обмотки

 

или

 

ее

 

части

является

 

завершающей

 

стадией

 

процесса

 

повреждения

который

 

начинается

 

с

 

возникновения

 

в

 

отдельных

 

точках

 

промежутка

 

соответ

-

ствующих

 

условий

  (

загрязнения

посторонние

 

включения

 

и

 

т

.

д

.) 

спонтанного

 

снижения

 

элек

-

трической

 

прочности

 

и

 

возникновения

 

электрического

 

разряда

 [2]. 

Так

в

 

работах

 [3] 

раскры

-

то

 

значимое

 

влияние

 

окислительных

 

процессов

происходящих

 

в

 

трансформаторном

 

масле

и

 

образующихся

 

в

 

нем

 

продуктов

 

старения

 

на

 

состояние

 

твердой

 

изоляции

влияющих

в

 

ко

-

нечном

 

итоге

на

 

ее

 

электроизоляционные

 

характеристики

 

и

 

долговечность

.

Учитывая

 

изложенное

 

выше

 

существенное

 

влияние

 

трансформаторного

 

масла

 

на

 

по

-

вреждение

 

изоляции

 

маслонаполненного

 

оборудования

важнейшими

 

эксплуатационными

 

характеристиками

 

жидкого

 

диэлектрика

 

являются

 

его

 

химическая

 

стабильность

то

 

есть

 

спо

-

собность

 

длительное

 

время

 

в

 

процессе

 

эксплуатации

 

не

 

изменять

 

свои

 

свойства

а

 

также

 

его

 

химическая

 

стойкость

то

 

есть

 

способность

 

длительное

 

время

 

не

 

разрушать

 

твердую

 

изоля

-

цию

 [4]. 

В

 

ходе

 

проведенного

 

научного

 

анализа

 [3] 

установлено

что

 

эти

 

свойства

 

находятся

 

в

 

тесной

 

связи

 

с

 

процессами

 

старения

 

масла

 

и

 

образующимися

 

продуктами

 

окисления

Соот

-

ветственно

своевременное

 

и

 

достаточное

 

удаление

 

продуктов

 

старения

 

из

 

масла

 

с

 

последу

-

ющим

 

восстановлением

 

его

 

ресурса

 

позволяет

 

поддерживать

 

характеристики

 

как

 

изоляции

 

силовых

 

трансформаторов

так

 

и

 

жидкого

 

диэлектрика

 

стабильными

 

и

 

надежными

.

Поставленный

 

научный

 

эксперимент

 [3] 

доказал

 

статистически

 

значимую

 

взаимосвязь

 

противоокислительной

 

стабильности

 

масла

  (

ресурса

 

масла

с

 

рядом

 

показателей

 

качества

обладающих

 

индикативностью

 

к

 

продуктам

 

старения

среди

 

которых

 

показатели

 «

Кислотное

 

число

» (

КЧ

), «

Водорастворимые

 

кислоты

 

и

 

щелочи

» (

ВКЩ

), «

Тангенс

 

угла

 

диэлектрических

 

по

-

терь

 

масла

» (

далее

 — 

Тангенс

), «

Содержание

 

антиокислительной

 

присадки

» (

далее

 — 

При

-

садка

). 

В

 

работе

 [3] 

показана

:

 

мультиколлинеарность

 [5] 

показателей

 

КЧ

 

и

 

ВКЩ

что

 

означает

 

наличие

 

между

 

ними

 

тес

-

ной

 

взаимосвязи

 (

высокой

 

тесноты

);

 

методами

 

корреляционно

-

регрессионного

 

анализа

 

установлена

 

заметная

 

прямая

 

вза

-

имосвязь

 

между

 

КЧ

 

и

 

противоокислительной

 

стабильностью

  (

далее

 — 

Стабильность

), 

умеренная

 

прямая

 

взаимосвязь

 

между

 

Стабильностью

 

и

 

Тангенсом

 

и

 

слабая

 

обратная

 

взаимосвязь

 

между

 

Стабильностью

 

и

 

Присадкой

;

 

тремя

 

непараметрическими

 

методами

 (

деревья

 

классификаций

детерминантного

 

анализа

 

и

 

логистической

 

регрессии

главным

 

группирующим

 

фактором

 

трансформаторов

 

по

 

пока

-

зателю

 

Стабильность

 

обнаружено

 

КЧ


Page 4
background image

204

СБОРНИК

 

НАУЧНО

-

ТЕХНИЧЕСКИХ

 

СТАТЕЙ

Таким

 

образом

КЧ

 

является

 

ключевым

 

показателем

 

качества

позволяющим

 

косвенно

 

с

 

высокой

 

степенью

 

достоверности

 

оценивать

 

изменение

/

ухудшение

 

ресурса

 

масла

Получен

-

ные

 

результаты

 

исследований

 [3] 

указывают

 

на

 

то

что

 

именно

 

показатель

 

КЧ

 

является

 

надеж

-

ным

 

ключевым

 

параметром

 

качества

 

масла

позволяющим

 

тестово

 

оценивать

 

эффективность

 

регенерации

 

масла

  (

восстановления

 

ресурса

 

масла

и

 

определять

 

точку

 

завершения

 

работ

 

с

 

последующими

 

контрольными

 

регламентированными

 

измерениями

Ввиду

 

того

что

 

значительная

 

часть

 

работ

 

по

 

регенерации

 

масла

 

в

 

период

 

капитальных

 

ремонтов

 

силовых

 

трансформаторов

 

проводится

 

по

 

месту

 

их

 

установки

 (

на

 

подстанциях

), 

воз

-

никает

 

острая

 

необходимость

 

в

 

разработке

 

экспресс

-

метода

 

оценки

 

КЧ

что

 

в

 

конечном

 

итоге

 

скажется

 

на

:

 

снижении

 

потерь

 

времени

 

на

 

доставку

 

промежуточных

 

проб

 

в

 

лабораторию

а

 

соответст

-

венно

повлияет

 

на

 

сокращение

 

продолжительности

 

проведения

 

капитального

 

ремонта

 

снижении

 

затрат

 

на

 

выполнение

 

капитального

 

ремонта

уменьшится

 

время

 

простоя

 

бригад

 

до

 

получения

 

результатов

 

контрольных

 

измерений

повысится

 

эффективность

 

работы

 

регенерационных

 

установок

 

за

 

счет

 

своевременной

 

замены

 

сорбента

 

по

 

результатам

 

контрольных

 

измерений

снизятся

 

затраты

 

за

 

счет

 

исключения

 

избыточного

 

проведения

 

дорогостоящих

 

лабораторных

 

измерений

 

повышении

 

качества

 

непосредственно

 

регенерационных

 

работ

 

за

 

счет

 

обеспечения

 

оперативного

 

контроля

 

без

 

потерь

 

на

 

организационные

 

процедуры

а

 

соответственно

на

 

увеличение

 

межремонтного

 

периода

 

трансформаторов

повышении

 

надежности

 

и

 

долго

-

вечности

 

их

 

изоляции

.

Разработка

 

лабораторного

 

эксперимента

 

по

 

поиску

 

метода

экспресс

-

анализа

 

трансформаторного

 

масла

 

по

 

показателю

 

КЧ

Результаты

 

пробных

 

экспериментов

Одной

 

из

 

признанных

 

современных

 

методик

 

измерения

 

КЧ

 

трансформаторного

 

масла

 

явля

-

ется

 

метод

 [6], 

предусматривающий

 

проведение

 

объемного

 

титрования

  (

титриметрический

 

метод

с

 

применением

 

индикатора

 

щелочного

 

голубого

При

 

этом

в

 

отличие

 

от

 

более

 

распро

-

страненной

 

методики

 [7] 

определения

 

КЧ

 

с

 

применением

 

индикатора

 

нитразинового

 

желтого

методика

 [6] 

не

 

содержит

 

процедур

 

кипячения

.

Таким

 

образом

методика

 [6] 

взята

 

за

 

основу

 

разработки

 

экспресс

-

анализа

 

показателя

 

ка

-

чества

 

КЧ

Разрабатываемая

 

методика

 

представляет

 

собой

 

тестовый

 (

полуколичественный

метод

 

оценки

 

соответствия

 

КЧ

 

анализируемого

 

минерального

 

трансформаторного

 

масла

 

за

-

данному

 

начальному

 

значению

Для

 

оценки

 

результатов

 

предусмотрено

 

применение

 

катего

-

риальной

 

оценки

: «

менее

 

установленного

 

значения

» 

и

/

или

 «

более

 

установленного

 

значения

». 

При

 

реализации

 

экспресс

-

анализа

 

КЧ

 

предусмотрено

 

проведение

 

предварительной

 

подготов

-

ки

 

рабочих

 

растворов

 

в

 

лабораторных

 

условиях

 

с

 

последующим

 

проведением

 

тестовых

 

изме

-

рений

 

на

 

объекте

 (

подстанции

).

На

 

основе

 

вышеуказанного

 [6] 

количественного

 

метода

 

измерения

 

КЧ

 

определен

 

перечень

 

дополнительных

 

растворов

при

 

взаимодействии

 

которых

 

с

 

установленным

 

объемом

 

пробы

 

трансформаторного

 

масла

 

по

 

переходу

 

окраски

 

растворов

согласно

 

принятых

 

правил

опре

-

деляется

 

диапазон

 

значений

 

КЧ

характерный

 

для

 

данного

 

жидкого

 

диэлектрика

Все

 

экспериментальные

 

измерения

 

проводятся

 

на

 

базе

 

химической

 

лаборатории

 

филиа

-

ла

 

ПАО

 «

МРСК

 

Северо

-

Запада

» — «

Комиэнерго

». 

В

 

ходе

 

постановки

 

пробных

 

экспериментов

 

было

 

установлено

что

 

для

 

ряда

 

масел

 

отсутствует

 

более

 

или

 

менее

 

яркий

 

переход

 

цветов

что

 


Page 5
background image

205

ЭКСПЛУАТАЦИЯ

ТЕХНИЧЕСКОЕ

 

ОБСЛУЖИВАНИЕ

 

И

 

РЕМОНТЫ

затрудняет

 

определение

 

конечной

 

точки

 

титрования

  (

рисунок

 1) — 

ка

-

тегорию

 

оценки

Смешанный

 

индикатор

Индикаторы

 — 

это

 

химические

 

соединения

способные

 

изменять

 

окраску

 

раствора

 

в

 

зависимости

 

от

 

условий

 

среды

не

 

влияя

 

при

 

этом

 

непосредственно

 

на

 

испытуемый

 

раствор

 

и

 

направление

 

реакции

Как

 

известно

 

из

 

теории

 

электроли

-

тической

 

диссоциации

растворен

-

ные

 

в

 

воде

 

химические

 

соединения

 

диссоциируют

 

на

 

положительно

 

заряженные

 

ионы

  (

катионы

и

 

от

-

рицательно

 

заряженные

  (

анионы

). 

Вода

 

также

 

диссоциирует

 

в

 

очень

 

малой

 

степени

 

на

 

ионы

 

водорода

заряженные

 

положительно

и

 

ионы

 

гидроксила

заря

-

женные

 

отрицательно

Если

 

концентрация

 

водородных

 

и

 

гидроксильных

 

ионов

 

в

 

растворе

 

одинакова

то

 

такие

 

растворы

 

нейтральны

и

 pH = 7. 

При

 

концентрации

 

водородных

 

ионов

соответствующей

 

значениям

 pH 

от

 7 

до

 0, 

раствор

 

кислый

если

 

же

 

концентрация

 

гидрок

-

сильных

 

ионов

 

больше

 (

значения

 pH 

от

 7 

до

 14), 

раствор

 

щелочной

Качественно

 

реакцию

 

раствора

 

можно

 

определить

 

с

 

помощью

 

специальных

 

индикаторов

меняющих

 

свою

 

окраску

 

в

 

зависимости

 

от

 

концентрации

 

водородных

 

ионов

Такими

 

индикаторами

 

являются

 

кислот

-

но

-

основные

 (

кислотно

-

щелочные

индикаторы

которые

 

реагируют

 

на

 

изменение

 pH 

среды

Данный

 

тип

 

индикаторов

 

широко

 

используется

 

в

 

титровании

Их

 

преимуществом

 

является

 

дешевизна

быстрота

 

и

 

наглядность

однако

 

из

-

за

 

субъективности

 

определения

 

цвета

 

и

 

не

-

высокой

 

точности

 

индикаторы

 pH 

не

 

всегда

 

удобны

 [8].

Кислотно

-

основные

 

индикаторы

 

в

 

подавляющем

 

большинстве

 

являются

 

красителями

 

или

 

другими

 

органическими

 

соединениями

молекулы

 

которых

 

претерпевают

 

структурные

 

изменения

 

в

 

зависимости

 

от

 

реакции

 

среды

Ими

 

пользуются

 

в

 

титриметрическом

 

анализе

 

при

 

реакциях

 

ней

-

трализации

а

 

для

 

повышения

 

точности

 

измерения

 pH 

рекомендуют

 

применение

 

смешанных

 

ин

-

дикаторов

Для

 

этого

 

подбирают

 

два

 

индикатора

 

с

 

близкими

 

интервалами

 pH-

перехода

 

окраски

имеющими

 

в

 

этом

 

интервале

 

дополнительные

 

цвета

 [8].

Так

 

с

 

целью

 

обеспечения

 

более

 

заметного

 

перехода

 

окраски

 

индикатора

 

в

 

ходе

 

титриметрического

 

анализа

подобран

 

смешанный

 

инди

-

катор

щелочной

 

голубой

 + 

куркумин

Обоснование

 

вы

-

бора

 

индикаторов

 

приведено

 

на

 

рисунке

 2.

a)

КЧ

 = 0

КЧ

 = 0,05

КЧ

 = 0,10

КЧ

 = 0,15

б

)

КЧ

 = 0

КЧ

 = 0,01

КЧ

 = 0,02

КЧ

 = 0,03

Рис

. 1. 

Изменение

 

цвета

 

раствора

 

в

 

пробирках

 

при

 

химической

 

реакции

а

видимый

 

переход

 

окраски

 

в

 

диа

-

пазоне

 

значений

 

КЧ

 — 

не

 

более

 0,1 

мгКОН

/

г

 (

измеренное

 

значение

 — 0,096 

мгКОН

/

г

); 

б

слабо

 

заметный

 

переход

 

окраски

 

в

 

диапазоне

 

значений

 

КЧ

 — 

не

 

более

 0,02 

мгКОН

/

г

 

(

измеренное

 

значение

 — 0,016 

мгКОН

/

г

)

б

)

10,2

9,2

7,4

0

11,8

14

a)

14

9,4

0

Рис

. 2. 

Обоснование

 

выбора

 

индикаторов

а

щелочной

 

голубой

 

имеет

 

интервал

 

рН

-

перехода

 

окраски

 (

в

 

водных

 

растворах

от

 

рН

 = 9,4 (

голубая

до

 

рН

 = 14,0 (

красная

); 

б

куркумин

 

имеет

 

первый

 

интервал

 

рН

 

перехода

 

окраски

 (

в

 

водных

 

растворах

от

 

рН

 = 7,4 (

желтая

до

 

рН

 = 9,2 (

буро

-

красная

и

 

второй

 

интер

-

вал

 

рН

-

перехода

 

окраски

 

индикатора

 (

в

 

водных

 

растворах

от

 

рН

 = 10,2 (

буро

-

красная

до

 

рН

 = 11,8 (

оранжево

-

желтая

)


Page 6
background image

206

СБОРНИК

 

НАУЧНО

-

ТЕХНИЧЕСКИХ

 

СТАТЕЙ

При

 

одномоментном

 

применении

 

вышеуказанной

 

пары

 

индикаторов

 

ожидает

-

ся

что

 

желтая

 

окраска

 

инди

-

катора

 

куркумина

 

в

 

кислой

 

среде

 

не

 

будет

 

оказывать

 

влияние

 

на

 

исходную

 

окра

-

ску

 

анализируемой

 

смеси

учитывая

 

исходный

 

желтый

 

цвет

 

масла

При

 

этом

в

 

со

-

четании

 

с

 

голубой

 

окраской

 

индикатора

 

щелочного

 

голу

-

бого

 

в

 

смеси

 

с

 

маслом

 

ожи

-

дается

 

усиление

 

зеленых

 

оттенков

При

 

приближении

 

к

 

точке

 

эквивалентности

 

куркумин

 

раньше

 

щелочно

-

го

 

голубого

 

начинает

 

придавать

 

красно

-

коричневую

 

окраску

 

смеси

а

 

затем

 

усиливать

 

красную

 

окраску

 

щелочного

 

голубого

 

Пробные

 

тестовые

 

измерения

 

с

 

применением

 

и

 

без

 

применения

 

смешанного

 

индикатора

 

представлены

 

на

 

рисунке

 3. 

По

 

результатам

 

проведенного

 

тестового

 

измерения

представлен

-

ного

 

на

 

рисунке

 3, 

результирующим

 

установлено

 

значение

 

КЧ

 < 0,05 

мг

 

КОН

/

г

Таким

 

образом

использование

 

дополнительного

 

индикатора

 

позволило

 

сделать

 

зеленый

 

оттенок

 

окраски

 

бо

-

лее

 

выраженным

 

и

 

более

 

явно

 

наблюдаемое

 

исчезновение

 

зеленого

 

оттенка

 

можно

 

считать

 

достижением

 

конечной

 

точки

 

титрования

.

Результаты

 

исследований

В

 

ходе

 

экспериментальных

 

измерений

 

запланировано

 

сформировать

 

следующую

 

выборку

:

 

не

 

менее

 15 

измерений

 

проб

 

масла

имеющих

 

значение

 

КЧ

 

менее

 0,02 

мг

 

КОН

/

г

;

 

не

 

менее

 15 

измерений

 

проб

 

масла

имеющих

 

значение

 

КЧ

 

менее

 0,03 

мг

 

КОН

/

г

;

 

не

 

менее

 15 

измерений

 

проб

 

масла

имеющих

 

значение

 

КЧ

 

менее

 0,05 

мг

 

КОН

/

г

;

 

не

 

менее

 15 

измерений

 

проб

 

масла

имеющих

 

значение

 

КЧ

 

менее

 0,10 

мг

 

КОН

/

г

.

Для

 

анализа

 

одной

 

рабочей

 

пробы

 

трансформаторного

 

масла

 

разработан

 

перечень

 

необ

-

ходимых

 

растворов

алгоритм

 

подготовки

 

и

 

проведения

 

экспресс

-

анализа

 

показателя

 

качест

-

ва

 

КЧ

 (

рисунок

 3).

Стоит

 

отметить

что

 

при

 

приготовлении

 

Раствора

 2 

в

 

Раствор

 1 

добавляют

 

Раствор

 

КОН

 

в

 

объеме

равном

 

объему

 

V

X

необходимом

 

для

 

нейтрализации

 

рабочей

 

пробы

 

для

 

заданного

 

значения

 

КЧ

мг

KOH/

г

Объем

 

V

X

 

определяют

 

расчетным

 

путем

 

по

 

формуле

V

X

 = (

КЧ

 · 

m

) / 

Т

,

где

 

КЧ

 — 

это

 

заданное

 

значение

 

кислотного

 

числа

мгКОН

/

г

 (

в

 

данном

 

исследовании

 

КЧ

 

при

-

нимают

 

равным

 

значениям

 0,02; 0,03; 0,05 

и

 0,1 

мгКОН

/

г

соответственно

готовится

 

несколько

 

вариантов

 

Раствора

 2); 

m

 — 

масса

 

анализируемой

 

пробы

которая

 

должна

 

соответствовать

 

объему

 

V

 

анализируемого

 

образца

 

и

 

принята

 

равной

 15 

см

3

 

или

 13,43 

г

Т

 — 

измеренный

 

титр

 

Раствора

 

КОН

.

a)

КЧ

 = 0,03

КЧ

 = 0

КЧ

 = 0,02

КЧ

 = 0,05

КЧ

 = 0,10

б

)

КЧ

 = 0,03

КЧ

 = 0

КЧ

 = 0,02

КЧ

 = 0,05

КЧ

 = 0,10

Рис

. 3. 

Изменение

 

цвета

 

раствора

 

в

 

пробирках

 

при

 

химической

 

реакции

 

в

 

одной

 

пробе

 

масла

 

с

 

разным

 

составом

 

индикаторов

 

в

 

диапазоне

 

значений

 

КЧ

 — 

не

 

более

 0,05 

мгКОН

/

г

 (

измеренное

 

зна

-

чение

 — 0,04 

мгКОН

/

г

): 

а

переход

 

окраски

 

с

 

индикатором

 

щелоч

-

ной

 

голубой

б

переход

 

окраски

 

со

 

смешанным

 

индикатором


Page 7
background image

207

ЭКСПЛУАТАЦИЯ

ТЕХНИЧЕСКОЕ

 

ОБСЛУЖИВАНИЕ

 

И

 

РЕМОНТЫ

Для

 

проведения

 

тестового

 

анализа

 

рабочей

 

пробы

 «

в

 

полевых

 

условиях

» 

оператор

 

должен

 

иметь

 

установленный

 

набор

 

химической

 

посуды

 

и

 

реактивов

Оценка

 

изменения

 

окраски

 

ито

-

гового

 

Раствора

 

в

 

ходе

 

химической

 

реакции

 

происходит

 

в

 

пробирках

высота

 

слоя

 

налива

 

Рас

-

твора

 — 60 

мм

В

 

случае

когда

 

окраска

 

Раствора

 

в

 

пробирках

 

оказывается

 

слишком

 

темной

 

для

 

визуального

 

наблюдения

 

изменения

 

оттенков

 

окраски

высоту

 

слоя

 

Раствора

 

в

 

пробирках

 

рекомендовано

 

уменьшать

 

до

 30 

мм

.

По

 

результатам

 

проведенных

 

тестовых

 

измерений

 

предусмотрено

 

формирование

 

вывода

 

о

 

соответствии

 

КЧ

 

одному

 

из

 

заданных

 

значений

В

 

разработанной

 

методике

 

экспресс

-

анализа

 

КЧ

 

предусмотрена

 

следующая

 

интерпретация

 

результатов

 

тестового

 

анализа

 

без

 

учета

 

чис

-

лен

 

но

 

го

 

представления

/

изменения

 

компонентного

 

состава

 

окраски

 

раствора

 

при

 

химической

 

реакции

:

 

если

 

окраска

 

раствора

 

в

 

анализируемой

 

пробирке

 

с

 

аликвотой

 

пробы

 

изменила

 

основ

-

ной

 

цвет

/

оттенок

 (

красный

 

с

 

оттенками

и

 

значимо

 

отличается

 

от

 

цвета

/

оттенка

 

пробирки

 

с

 

раствором

 

сравнения

 (

зеленый

 

с

 

оттенками

), 

это

 

означает

что

 

веществ

обуславлива

-

ющих

 

КЧ

 

масла

достаточно

 

для

 

нейтрализации

 

всего

 

количества

 

КОН

содержащегося

 

Рис

. 4. 

Алгоритм

 

подготовки

 

и

 

проведения

 

экспресс

-

анализа

 

КЧ

Приготовить

 

Растворитель

 

(

щелочной

 

голубой

в

 

изо

 

амиловом

 

спирте

)

Растворитель

 

голубой

 

окраски

Индикатор

 

кур

-

кумин

Определение

 

титра

 

КОН

Объем

 

рас

-

твора

 

КОН

 

для

 

нейтрализации

 

всех

 

свободных

 

кислот

 

для

 

КЧ

 

0,02 

мгКОН

/

г

Вторая

аликвота

 

пробы

Изменение

 

цвета

 

раствора

Третья

аликвота

 

пробы

Четвертая

аликвота

 

пробы

Пятая

аликвота

 

пробы

Объем

 

рас

-

твора

 

КОН

 

для

 

нейтрализации

 

всех

 

свободных

 

кислот

 

для

 

КЧ

 

0,03 

мгКОН

/

г

Объем

 

рас

-

твора

 

КОН

 

для

 

нейтрализации

 

всех

 

свободных

 

кислот

 

для

 

КЧ

 

0,05 

мгКОН

/

г

Объем

 

рас

-

твора

 

КОН

 

для

 

нейтрализации

 

всех

 

свободных

 

кислот

 

для

 

КЧ

 

0,10 

мгКОН

/

г

Титрование

 

Растворителя

 

до

 

появления

 

красной

 

окраски

 

с

 

оттенками

 (

нейтрализация

)

Добавление

 

индикатора

куркумина

 

в

 

Растворитель

 

(

смешанный

 

индикатор

)

Первая

 

аликвота

 

пробы

 

масла

 

(

Раствор

 

сравнения

 — 

цвет

 

зеленый

/

оттенки

 

зеленого

Приготовить

индикатор

 

куркумин

(

спиртовой

 

раствор

)

Приготовить

 

раствор

 

КОН

(

спиртовой

 

раствор

 

0,05 

моль

/

дм

3

)


Page 8
background image

208

СБОРНИК

 

НАУЧНО

-

ТЕХНИЧЕСКИХ

 

СТАТЕЙ

в

 

Растворе

 2. 

Соответственно

можно

 

сделать

 

вывод

 

о

 

том

что

 

КЧ

 

пробы

 

масла

 

равно

 

или

 

превышает

 

заданное

 

значение

 

КЧ

 

в

 

Растворе

 2; 

 

если

 

окраска

 

раствора

 

в

 

анализируемой

 

пробирке

 

с

 

аликвотой

 

пробы

 

сохраняет

 

основ

-

ной

 

цвет

/

оттенок

 

зеленой

 

и

 

близка

 

к

 

цвету

/

оттенку

 

пробирки

 

с

 

раствором

 

сравнения

это

 

означает

что

 

веществ

обуславливающих

 

КЧ

 

масла

в

 

смеси

 

содержится

 

недоста

-

точно

 

для

 

нейтрализации

 

всего

 

КОН

содержащегося

 

в

 

Растворе

 2. 

Соответственно

можно

 

сделать

 

вывод

 

о

 

том

что

 

КЧ

 

пробы

 

масла

 

не

 

превышает

 

заданное

 

значение

 

КЧ

в

 

Растворе

 2.

Анализ

 

компонентного

 

состава

 

окраски

 

раствора

 

в

 

пробирках

 

проводится

 

согласно

 

цве

-

товой

 

модели

 RGB 

с

 

помощью

 

прикладного

 

программного

 

обеспечения

  «

Цветоанализатор

 

ColorAnalyzer»: 

считывание

 

данных

 

идет

 

по

 

трем

 

каналам

 — R (

красный

), G (

зеленый

и

 B (

си

-

ний

), 

с

 

последующей

 

их

 

фиксацией

На

 

основании

 

полученных

 

экспериментальных

 

данных

 

ав

-

тором

 

статьи

 

ведется

 

поиск

 

зависимости

 

изменения

 

компонентного

 

состава

 

окраски

 

раствора

 

при

 

химических

 

реакциях

 

от

 

полученного

 

тестового

 

зна

-

чения

 

КЧ

 — 

определение

 

точки

 

принятия

 

решения

Оценка

 

достоверности

 

впервые

 

разработанной

 

методики

 

экспресс

-

анализа

 

КЧ

 

проводится

 

посредством

 

оценки

 

отношения

 

результа

-

тов

 

анализа

полученных

 

по

 

вновь

 

разработанной

 

мето

-

дике

к

 

результатам

 

иссле

-

дуемых

 

проб

 

масла

измере

-

ние

 

КЧ

 

в

 

которых

 

проведено

 

по

 

контрольной

 

аттестован

-

ной

 

методике

 [6].

Согласно

 

представлен

-

ного

 

выше

 

алгоритма

 

про

-

ведено

 

измерение

 40 

проб

 

трансформаторного

 

масла

 

с

 

различным

 

значением

 

КЧ

По

 

результатам

 

проведен

-

ных

 

исследований

 

установ

-

лено

что

 

в

 

большей

 

части

 

анализируемых

 

проб

 

об

-

наруживается

 

допустимая

 

визуализации

 

определения

 

конечной

 

точки

 

титрования

 

(

рисунок

 5).

После

 

проведения

 

в

 

ла

-

бораторных

 

условиях

 

про

-

цедур

 

регенерации

 

масла

 

с

 

последующим

 

контроль

-

Рис

. 5. 

Изменение

 

цвета

 

раствора

 

в

 

пробирках

 

при

 

химической

 

реакции

а

видимый

 

переход

 

окраски

 

в

 

диапазоне

 

значений

 

КЧ

 — 

не

 

более

 0,02 

мгКОН

/

г

 (

измеренное

 

значение

 —0,0003 

мгКОН

/

г

); 

б

видимый

 

переход

 

окраски

 

в

 

диапазоне

 

значений

 

КЧ

 — 

не

 

более

 

0,03 

мгКОН

/

г

 (

измеренное

 

значение

 — 0,022 

мгКОН

/

г

); 

в

видимый

 

переход

 

окраски

 

в

 

диапазоне

 

значений

 

КЧ

 — 

не

 

более

 0,05 

мгКОН

/

г

 

(

измеренное

 

значение

 —0,048 

мгКОН

/

г

); 

г

видимый

 

переход

 

окра

-

ски

 

в

 

диапазоне

 

значений

 

КЧ

 — 

не

 

более

 0,10 

мгКОН

/

г

 (

измеренное

 

значение

 — 0,056 

мгКОН

/

г

)

a)

КЧ

 = 0,03

КЧ

 = 0

КЧ

 = 0,02

КЧ

 = 0,05

КЧ

 = 0,10

б

)

КЧ

 = 0,03

КЧ

 = 0

КЧ

 = 0,02

КЧ

 = 0,05

КЧ

 = 0,10

в

)

КЧ

 = 0,03

КЧ

 = 0

КЧ

 = 0,02

КЧ

 = 0,05

КЧ

 = 0,10

г

)

КЧ

 = 0,03

КЧ

 = 0

КЧ

 = 0,02

КЧ

 = 0,05

КЧ

 = 0,10


Page 9
background image

209

ЭКСПЛУАТАЦИЯ

ТЕХНИЧЕСКОЕ

 

ОБСЛУЖИВАНИЕ

 

И

 

РЕМОНТЫ

ным

 

измерением