Оригинал статьи: Влияние турбулентности на работу измерительных и указательных приборов в системах маслоохлаждения
В современном мире трансформаторы играют ключевую роль в эффективной передаче электроэнергии. Это подчеркивает важность разработки и установки высокоэффективных устройств сигнализации для поддержания оптимальных условий эксплуатации и минимизации рисков, связанных с потенциальными отказами системы охлаждения трансформаторов. Специалисты тольяттинской компании ООО «Системы охлаждения» рассмотрели некоторые особенности функционирования измерительных приборов для сигнализации о прекращении циркуляции масла в трансформаторах и вывели ценные инсайты как для игроков рынка трансформаторостроения, так и для специалистов в области обслуживания и ремонта электрооборудования, стремящихся к обеспечению высоких стандартов безопасности и надежности в своей практике.
Проскурин Е.А., учредитель ООО «Системы охлаждения»
Согласно требованиям ГОСТ Р 52719-2007 «Трансформаторы силовые. Общие технические условия» трансформаторы с принудительной системой охлаждения должны быть снабжены сигнализацией о прекращении циркуляции масла. В качестве указательного прибора для этих целей используются реле или индикатор потока масла.
Принцип действия этих приборов основан на механическом воздействии потока масла, проходящего по трубопроводу, на чувствительный элемент (рисунок 1). Отклонение флажка от нормали происходит под действием движущейся жидкости, что, в свою очередь, приводит в действие стрелку-указатель. Одновременно происходит замыкание контакта и подается соответствующий сигнал на шкаф управления.
Реле и индикаторы потока масла проектируются, рассчитываются и испытываются на работу в установившемся турбулентном потоке. Это предполагает установку приборов на прямых участках трубопровода с соблюдением номинальных расстояний от насосов, арматуры и фитингов. Как правило, минимальное необходимое расстояние для стабилизации потока составляет 2d (где d — диаметр трубопровода). Данные условия закладываются на этапе конструирования отдельных элементов. Соответственно, подбирается форма и вес флажка, натяжение пружин, механическая прочность деталей и соединений. Диапазон скоростей, в которых реагирует прибор, также учитывается при конструировании.
Также стоит отметить, что стабильность работы указателя потока напрямую связана с вязкостью и плотностью проходящего масла, которые изменяются при повышении и понижении температуры.
В реальных условиях эксплуатации индикаторы потока масла часто размещают непосредственно после насоса из-за ограниченных пространственных размеров всей системы маслоохлаждения.
При прохождении масла через лопасти рабочего колеса насоса в сечении потока возникают пульсации давления. Вблизи нагнетательного патрубка насоса возникают зоны повышенного и пониженного давления, то есть поток можно охарактеризовать как неустойчиво турбулентный.
Аналогичные явления наблюдаются и при переходе потока из прямолинейного в изогнутый, то есть при прохождении поворотов (рисунок 2). Повышение давления у внешней стенки и понижение его у внутренней связано с возникновением центробежных сил, направленных от центра кривизны к внешней стенке трубопровода. Диффузные явления приводят к отрыву потока от стенок. Образованная вследствие отрыва от внутренней стенки вихревая зона распространяется далеко вперед. Появление так называемого «парного» вихря, который налагается на главный поток, придает линиям потока винтообразную форму. Поэтому распределение скоростей в потоке непосредственно после поворота также характеризуется неравномерностью.
При монтаже указателя потока масла в зоне влияния данных пульсаций неравномерность потока оказывает влияние на чувствительный элемент. Флажок меняет свое положение в зависимости от попадания в зоны вихревых образований, а стрелка прибора хаотично меняет свое положение.
Работа в таких условиях может привести к быстрому выходу из строя прибора, а также вызывает сложности в обслуживании трансформатора из-за подачи ложных сигналов на шкаф управления.
В подобной ситуации заказчик, как правило, обращается к производителю с претензией на некорректную работу прибора, упуская из внимания вопрос его расположения в системе.
Специалисты ООО «Системы охлаждения» благодаря своему большому опыту работы часто сталкиваются с подобной проблемой эксплуатации и разработали соответствующие рекомендации.
Для стабильной и безотказной работы индикаторов потока масла может быть рекомендовано следующее:
- Установка прибора на прямом участке маслопровода на расстоянии не менее 2d от насоса, фитингов или других элементов системы, которые изменяют направление или скорость движения масла.
- Дополнительная установка стабилизатора потока при невозможности соблюдения номинальных расстояний.
- Учет условий нестабильной турбулентности при регулировании прибора по месту установки в пределах конструктивных возможностей.
СПРАВКА О КОМПАНИИ
ООО «Системы охлаждения» — новый завод в г. Тольятти. Уникальным торговым предложением компании является комплекс системы охлаждения силовых трансформаторов, который включает в себя целый ряд устройств и оборудования. Проектирование и расчет каждого элемента системы проводятся нашими специалистами с учетом условий размещения, режимов работы и возникающих гидравлических процессов в маслопроводе.
