پروژه طراحی واحد تصفیه روغن ترانسفورماتور با ظرفیت 2000 تن در سال

اختصاصی از یارا فایل پروژه طراحی واحد تصفیه روغن ترانسفورماتور با ظرفیت 2000 تن در سال دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)

تعداد صفحات:146

فهرست مطالب:
مقدمه
فصل اول: روغن در ترانسفورماتورها
1-1- ترانسفورماتور
1-2- طرز خنک کردن ترانسفورماتور
1-2-1 ترانسفورماتور روغنی
1-2-2 ترانسفورماتور روغنی با خنک کننده طبیعی
1-3- انواع مایعهای عایق
1-3-1- روغنهای نفتی
1-3-2- استرها و هیدروکربنهای مصنوعی
1-3-3- سیلیکونها و روغنهای فلورینه شده
1-3-4- مایعات کلرینه شده و سیالات فسفاته
1-3-5- سیالات الکترون دوست و سرد کننده
1-3-6- مایعاتی که فشار گازی دارند.
1-4- وظایف و انتخاب یک روغن عایق
1-5- روشهای تهیه و منابع طبیعی مایعات عایق
1-5-1- روغنهای معدنی
1-5-2- روغنهای مصنوعی
1-5-3- استرها و هیدروکربنهای مصنوعی
1-5-4- سیلیکونها، فسفاتها، استرها، ترکیبهای فلوئوره
1-5-5- سیالات سرد کننده و مایعاتی که ریشه گازی دارند.
1-6- فرآیندهای تولید روغن ترانسفورماتور
1-6-1- فرآیند اسیدشویی
1-6-2- فرآیند هیدروتریتینگ
1-6-2-1- مرحله هیدروژناسیون
1-6-2-2- بازیافت گاز
1-6-2-3- بازیافت محصول
1-6-2-4- واحدهای مواد افزودنی
1-6-2-5- بسته‌بندی و انبار
1-7- ترکیب شیمیایی روغنها
فصل 2: خواص و مشخصات روغن ترانسفورماتور و بررسی علل فساد روغن
2-1- خواص مورد نیاز در تجهیزات قدرتی
2-1-1- ترانسفورماتور
2-1-2- خازن
2-1-3- کابل
2-1-4- سویچ دنده‌ها
2-2- خواص فیزیکی روغن ترانسفورماتور
2-2-1- ویسکوزیته روغن
2-2-2- نقطه اشتعال در محیط بسته‌
2-2-3- دانسیته یا چگالی روغن
2-2-4- نقطه ریزش
2-3- خواص الکتریکی و دی الکتریک سیالات
2-3-1 مقاومت فروشکنی
2-3-2- افت خاصیت دی الکتریکی و مقدار مقاومت الکتریکی
2-4- خواص انتقال حرارتی روغنهای عایق
2-5- مقاومت در برابر شعله و انتشار آتش
2-5-1- خاصیت فرونشانی جرقه‌ها توسط مایعات
2-5-2- فرونشانی جرقه‌ها بوسیله هیدروکربنها و استرها
2-5-3- فرونشانی توسط سیالات الکترون دوست
2-6- خواص شیمیایی روغن ترانسفورماتور
2-6-1- ساختمان مولکولی روغنهای عایق
2-6-2- سولفور خورنده
2-6-3- مقدار رطوبت روغن
2-6-4- پایداری در مقابل اکسیداسیون
2-6-4-1- عدد خنثی سازی
2-6-4-2- رسوب یا لجن ته نشینی
2-7- عواملی که روی اکسیداسیون روغنهای معدنی اثر می گذارد
2-8- محلول آب در روغنهای هیدروکربنی
2-9- گازهای حل شده و تولید شده بر اثر تخلیه الکتریکی و یا درجه حرارتهای بالا
2-10- آنالیز گازهای موجود در روغن در مقایسه با تمامی روشهای دیگر
2-10-1- مقدمه
2-10-2- تعریف مسئله گاز
2-10-2-1- نمونه گیری از روغن نو
2-10-2-2- نمونه گیری از روغن در حال استفاده
2-10-3- علت گازهای سوختی چیست
2-10-3-1- اجزا سیستم عایق
2-10-3-2- علل اولی و ثانوی نقائص ترانسفورماتور
2-10-4- تظاهرات آزمایشگاهی – منشاء گازهای سوختی
2-10-5- حلالیت گازها در روغن معدنی
2-10-6- سرعت متصاعد شدن گازها در مقایسه با یکدیگر
2-10-7- مقایسه روشهای آشکار سازی گازهای سوختی
2-10-8- آنالیز گازهای حل شده
2-10-9- جمع آوری داده ها
2-10-10- تفسیر داده‌ها
2-10-10-1 گازهای کلیدی
2-10-10-2- تکنیک اجزا کلیدی
2-10-10-3- مقادیر گازهای کلیدی
2-10-10-4- کل گازهای سوختی
2-10-11- روش آنالیز نسبت ها
فصل 3: تصفیه فیزیکی و شیمیایی روغن عایق
3-1- مقدمه
3-2- روشهای مختلف رفع آلودگی های روغن مصرف شده
3-2-1- تبخیر کننده با فیلم نازک
3-2-2- تقطیر متوالی
3-2-3- تصفیه با خاک رنگبر
3-2-3-1- روشهای استفاده از خاکهای رنگبر
3-2-4- تصفیه با اسید
3-2-5- روش استخراج با حلال پروپان
3-2-6- روش تقطیر و هیدروتریتینگ
3-2-7- روش PROP
3-2-8 تصفیه فیزیکی برای خالص سازی روغن عایق
3-2-8-1- سانتریفیوژ کردن
3-2-8-2 فیلتراسیون
3-2-8-3- تصفیه در خلاء
3-3- تئوری
3-4- تصفیه در شرایط آزمایشگاهی
فصل 4: تعیین مشخصات و محاسبات اقتصادی
4-1- Pfd
4-2- شرح فرآیند (واحد تصفیه روغن عایق با اسید سولفوریک
4-3- محاسبات
4-3-1- مخزن روغن کارکرده
4-3-2- مخزن اسید سولفوریک
4-3-3- مخزن پیمانه اسید غلیظ
4-3-4- مخزن پیمانه اسید رقیق
4-3-5- راکتورهای اسید زنی
4-3-6- همزنهای آهک زنی
4-3-7- مخزن نگهداری روغن تصفیه شده
4-3-8- مخزن بعد از فیلتر
4-3-9- مخزن محتوی بسته شارانیده
4-3-10- فیلتر
4-3-11- محاسبه میزان مصرف هوا
4-3-12- کمپرسور
4-4- جدول قیمت و هزینه نصب دستگاهها
4-5- محاسبات اقتصادی
فصل 5-ضمائم
5-1- شرح فرآیند هیدروتریتینگ برای تولید روغن ترانسفورماتور
5-1-1- واحد راکتور در بخش هیدروژناسیون
5-1-2- واحد فرآوری بخش بازیافت گاز
5-1-3- واحد تقطیر جز به جز در بخش بازیافت گاز
5-1-4- واحد راکتورها در بخش مواد افزودنی
5-1-5- نمودارها
5-2- میزان تولید فعلی روغنهای ترانسفورماتور در ایران
5-3- طرحهای در دست احداث روغنهای ترانسفورماتور در ایران
5-4- قیمت داخلی روغنهای ترانسفورماتور
5-4-1- قیمت محصولات تولید داخلی
5-4-2- قیمت محصولات خارجی موجود در بازار
5-5- قیمت جهانی روغن ترانسفورماتور
منابع
 

مقدمه:
روغن ترانسفورماتور یکی از مشتقات نفتی است. روغن پایه بطور کلی یک ماده ئیدروکربنی می‌باشد. از پالایش یک برش نفتی مناسب روغن ترانسفورماتور بدست می‌آید.
روغن ترانسفورماتور موارد مصرف کاملا اختصاصی دارد و همه ساله مقدار قابل توجهی از آن در تأسیسات صنعت برق کشور و بخش توزیع به مصرف می‌رسد. کاربرد این روغن بعنوان یک عایق الکتریکی و یک سیال خنک کننده ترانسفورماتور می‌باشد. این روغن از جمله روغنهای وارداتی به کشور می‌باشد که سالیانه مبلغ قابل ملاحظه‌ای به واردات آن اختصاص داده می‌شود. بنابراین بررسی، شناخت و کاربرد صحیح روغن در ترانس‌های توزیع به منظور بهره‌برداری بهینه از این نوع تجهیزات گران قیمت در شبکه توزیع از اهمیت خاصی برخوردار است.
روغن در مدت قرار داشتن در سرویس به تدریج کیفیت اولیه خود را از دست می‌دهد، ثابت دی الکتریکی آن کاهش یافته و اسیدیته آن افزایش می یابد. این تغییرات کیفیت روغن ناشی از فساد و اکسیداسیون آن است. درجه حرارت، تماس با اکسیژن هوا و تماس با فلزات ساختمان ترانسفورماتور از عوامل فساد روغن هستند. نتیجه فرآیند اکسیداسیون روغن، آب، آلدئیدهای فرار، کتون‌ها و اسیدهای آلی سبک و یا پلیمرهای سنگین که برخی از آنها در روغن غیر محلول اند، می‌باشد.
ترکیبات فرار در سطح فلزات و در بالای سطح روغن، کندانس شده و موجب خورندگی می‌شود. آب و اسیدها و پراکسیدها به مواد عایق و محافظ ترانس نظیر مواد سلولزی و لعابی و رنگی و کاغذی و غیره نفوذ کرده و ترکیباتی از نوع الیاف بوجو می‌آورند. ترکیبات قطبی بخصوص آب و الیاف ناشی از فساد مواد عایق ساختمان ترانسفورماتور در مجاورت همدیگر ثابت دی الکتریکی روغن را کاهش داده و بدلیل تجمع غیر محلول در روغن میزان انتقال حرارت را پایین می‌آورند.
کاهش میزان انتقال حرارت موجب گرم شدن موضعی برخی از قسمت های ترانس می شود که در نتیجه آن حتی اگر شرایط غیر عادی در کار ترانس پیش نیاید، درجه حرارت روغن بالا رفته و عمل اکسیداسیون تسریع می شود.
یکی از روشهای افزایش دوام روغن در زمان بهره‌برداری احیاء و بازسازی روغن است. در حال حاضر احیاء و اصلاح اغلب روغنها عملی متداول است. این عمل بر حسب شرایط بهره‌برداری از ترانس‌ها و کیفیت روغن در زمان بهره‌برداری بطور متناوب و یا برحسب نتایج آزمایش روغن، انجام پذیر می‌گردد و مهم‌ترین نقش اثر احیاء و اصلاح روغن افزایش عمر مفید تجهیزات سیستم است.
تصفیه روغن به دو صورت می‌باشد که هر دوشامل روشهای ته نشین ساز، فیلتراسیون، سانترویفیوژ و تصفیه مجدد است.
هرگاه عمل تصفیه و احیاء روغن بصورت آبگیری و خشک کردن روغن باشد، اصطلاحا تصفیه فیزیکی خوانده می‌شود و زمانی که روغن به شرایط تشکیل لجن یا افزایش میزان اکسیداسیون رسیده باشد، عمل تصفیه فیزیکی به تنهایی قادر به جبران و احیاء فساد روغن نبوده لذا تصفیه فیزیکی شیمیایی روغن باید انجام گردد که در آن استفاده از فیلترهای فعال (اکتیو) مورد نظر است. در اینجا روغن در یک سیستم مستقل و متمرکز که در طی آن با استفاده از عملیات مختلف پالایش مجدد روغن شامل تصفیه با حلال ها، تصفیه با اسید سولفوریک و فیلترهای فعال می‌باشد، شرایط روغن را می‌توان تا حد شرایط روغن نو ارتقاء داد.
این روش (احیای شیمیایی روغن) برای مصرف کننده‌های بزرگ و یا کارخانه‌های ترانسفورماتور سازی تعمیرات ترانسفورماتور مقرون به صرفه می‌باشد.
 

فصل اول:

روغن در ترانسفورماتورها
 
1-1- ترانسفورماتور
ترانسفورماتور وسیله‌ای الکتریکی به منظور تبدیل انرژی از شکلی به شکل دیگر است (این تغییر شکل در جهت افزایش یا کاهش ولتاژ الکتریکی عمل می‌کند) که در این تبدیل مقداری از انرژی به صورت گرما هدر می‌رود. گرمایی که به این طریق تولید می شود می‌تواند موجب بالا رفتن دمای اجزای ترانسفورماتور شود. بنابراین برای محافظت این اجزاء در برابر حرارت، دمای سیستم باید تا حد امکان پایین نگه داشته شود. در ترانسفورماتورهای صنعتی معمولا برای این منظور از سیالی نارسانا استفاده می شود که هدف اصلی استفاده از آن انتقال حرارت و خنک نگه داشتن اجزاء سیستم است. مقدار این سیال ممکن است از چند لیتر تا چند هزار لیتر متغیر باشد. ترانسفورماتور شامل هسته و دو یا چند سیم پیچ است. هسته ترانسفورماتور از آهن می‌باشد. برای جلوگیری از اثر تخریبی هوا و بهبود شرایط خنک شدن ترانسفورماتورهای با قدرت زیاد، معمولا هسته و سیم پیچ‌های آنها را در مخزن پر از روغن قرار می‌دهند که این نوع ترانسفورماتور را روغنی می‌نامند و آنهایی که توسط هوا خنک می‌شوند به ترانسفورماتورهای خشک معروفند.
1-2- طرز خنک کردن ترانسفورماتورها
حرارتی که در آهن و در مس سیم پیچ ترانسفورماتور تولید می شود ترانسفورماتور را گرم می‌کند و باید این حرارت را دفع نمود. این عمل در صنعت با روشهای گوناگون انجام می‌شود. ممکن است این حرارت را توسط هوا یا روغن به خارج انتقال داد. نوع اول را ترانسفورماتور خشک و نوع دیگر را ترانسفورماتور روغنی نامند. گرچه هوا عایق بسیار خوبی است اما قدرت دی الکتریک آن به وضع رطوبت و گرد و خاک بستگی دارد و این عوامل از قدرت عایق بودن آن می کاهد. از طرف دیگر اگر در شرایط جوی مناسب بخواهند ترانسفورماتور فشار قوی را با هوا خنک کنند ابعاد آن بسیار بزرگ و عملا غیر قابل قبول خواهد بود. از این رو فقط ترانسفورماتورهای ولتاژ کم را با هوای فاقد گرد و خاک خنک می‌نمایند. ترانسفورماتورهای خشک را ممکن است بطریقه طبیعی با مصنوعی خنک نمود.
1-2-1- ترانسفورماتور روغنی
قدرت دی الکتریک روغن 8/2/ تا 8 است و بدین جهت با استفاده از روغن برای خنک کردن ترانسفورماتورها می‌توان ابعاد عایق بندی را کوچکتر در نظر گرفت. بعلاوه روغن، سیم پیچ‌ها را در خود مستغرق می‌سازد و در شکاف‌های ترانسفورماتور نفوذ کرده، عایق بندی را کامل می‌نماید. با استفاده از روغن می‌توان ترانسفورماتورهای از 220 تا 440 کیلوولت و بالاتر را خنک نمود. روغن را در داخل ظرفی ریخته و ترانسفورماتور را در داخل این ظرف قرار می‌دهند. بدین ترتیب سیم‌پیچ‌ها در داخل این ظرف محفوظ است.
1-2-2- ترانسفورماتور روغنی با خنک کننده طبیعی
روغن موقعی که در مجاورت سیم پیچ و بدنه ترانسفورماتور گرم شود، بطور طبیعی حرکت می‌کند و به این ترتیب روغن گرم از مجاور طبقات گرم دور شده و روغن سرد جای آن را می‌گیرد. روغن گرم در مجاورت جدار مخزن، سرد شده و عمل ادامه می‌یابد. برای تسریع در کار سرد شدن روغن، یعنی برای افزایش سطح خنک کننده، دیواره‌های ظرف را موجی می سازند یا پره‌هایی در این دیواره‌ها نصب می کنند. کارخانه‌های انگلیس، سطح بدنه ظرف روغن را صاف می‌سازند ولی برای افزایش سطح خنک کننده لوله‌هایی تعبیه می‌کنند که قسمت فوقانی و تحتانی مخزن را بهم وصل می کند. جریان روغن در داخل ترانسفورماتور از تولید جرقه‌ها جلوگیری می‌کند. این ترانسفورماتورها از نظر ایمنی، از بهترین نوع می‌باشند و برای قدرتهای 15000 KVA ساخته می‌شوند. خاصیت عایق بودن و روانی سیال سبب می‌شود که ترانسفورماتور به نحو مطلوب خنک شود. بخصوص اینکه روغن نقائص عایق‌بندی را مرتفع می‌سازد. و از صدای آن تا حد زیادی می‌کاهد. چون گرمای ویژه روغن زیاد است از گرم شدن ترانسفورماتور حتی در بار اضافی که بیش از نیم ساعت طول بکشد جلوگیری می‌کند. تمام حجم ترانسفورماتور در داخل ظرف روغن قرار می‌گیرد.
در ترانسفورماتورهای بزرگ این ظرف روی چرخهایی نصب شده است که در محل استفاده روی ریل‌هایی می‌چرخد و بدین ترتیب حرکت دادن ترانسفورماتور برای بازدید و تعویض روغن آسان است.
1-3- خواص عمومی و کاربردهای مایعات عایق:
روغنهای نفتی، استرها، مایعات کلرینه شده، سیلیکونها و هیدروکربنهای طبیعی و مصنوعی و ... همه روزه در تجهیزاتی مانند ترانسفورماتورها، خازنها، کابلها و سویچ دنده‌ها  مورد استفاده قرار می‌گیرند علاوه بر اینها گازهای مایع شده، سیالات جاذب الکترون و سرمازا کاربردهای ویژه‌ای در مغناطیس‌های فوق هادی وترانسفورماتورهای فاز گاز می‌دارند که در زیر به بررسی برخی از مهمترین آنها می‌پردازیم.
1-3-1- روغنهای نفتی:
رایج‌ترین نوع مواد عایق و دی الکتریکها روغنهای نفتی هستند و در حالت معمول عملکرد آنها بصورت یک لایه نازک از روغن است که تقریبا بویی مشابه نفت چراغ دارد. روغنهای نفتی ترانسفورماتور که مشخصات استاندارد آن مطابق با BS148 باشد اساس مایع عایق مورد نیاز در ترانسفورماتورهای ولتاژ بالا سویچ دنده‌ها و کابلها بوده و ساخت و نگهداری این تجهیزات همه ساله مستلزم مصرف میلیونها گالن از این دسته از روغنهاست و از آنجا که این مواد از قسمتی از برش نفتی ما بین نفت کوره و روان کننده‌ها تهیه می شود.ساخت آن ارزان و مقرون به صرفه است و این باعث شده که ساخت آن بطور انبوه ادامه داشته باشد. در مناطق سردسیر روغنهای نفتی که درجه سنگینی بیشتری داشته باشند کاربرد محدودتری در ترانسفورماتورها پیدا می‌کنند و تنها یک مقاومت متوسط در برابر شعله وری ایجاد می‌نمایند.
یک ماده بسیار ویسکوز و نزدیک جامد اشباع مانند ژلة نفتی  یا Penetrol Oil، یا انواع قیرها در پر کردن کابلها و جعبه‌های تقسیم و مانند اینها، به منظور تخلیه در هنگام تغییر ولتاژ از ولتاژ بالا به ولتاژ پائین که در حین کار پیش می‌آید، مورد استفاده قرار می‌گیرد.
1-3-2- استرها و هیدروکربنهای مصنوعی:
استرها و هیدروکربنهای مصنوعی از روغنهای نفتی می‌باشند که خواص آنها بدست انسان بهبود بخشیده شده است عملیات شیمیایی خواص دقیق‌تری مانند مقاومت حرارتی بیشتر، مقاومت در برابر شعله وری (برای استفاده در ترانسفورماتورها و سویچ دنده‌ها) مقاومت بالا در برابر تخلیه الکتریکی  و تکانه‌‌های فروشکنی  (برای استفاده در خازنها و کابلها) را در این روغنها ایجاد نموده. به همین علت این دسته از مواد خواص برتری از روغنهای نفتی دارند اما قیمت آنها معمولا بیشتر از 3 تا 4 برابر قیمت روغنهای نفتی است. از جمله این مواد می‌توان پلی بوتن‌ها و الکیل بنزن‌ها را نام برد که در خازنها و کابلها بسیار مناسب هستند.