Ճնշման, դիմադրության և մանրաթելային օպտիկամանրաթելային ջերմաչափերի հասկացողությունը

Հուսալի գործողությունը Յուղով ընկղմված տրանսֆորմատոր մեծապես կախված է դրա ներքին մեկուսիչ յուղի կայունությունից և փաթույթների ջերմաստիճանից: Գերտաքացումը մեկուսացման արագացված ծերացման, աշխատանքի վատթարացման և, ի վերջո, խափանումների հիմնական պատճառն է: Հետևաբար, ջերմաստիճանի մոնիթորինգը տրանսֆորմատորի շահագործման և սպասարկման ամենակարևոր և կարևորագույն կողմերից մեկն է: Ավանդական մեխանիկական ցուցիչներից մինչև ժամանակակից ինտելեկտուալ օպտիկամանրաթելային համակարգեր, ջերմաչափի զարգացման պատմությունը տրանսֆորմատորի մոնիթորինգի տեխնոլոգիայի զարգացում է՝ պասիվ դիտարկումից մինչև ակտիվ վաղ նախազգուշացում:

 

Այս հոդվածը համակարգված կերպով կներկայացնի յուղի մեջ ընկղմված տրանսֆորմատորների վրա օգտագործվող ջերմաչափերի տարածված տեսակները և կներկայացնի դրանց աշխատանքային սկզբունքների և կիրառման սցենարների խորը վերլուծություն։

 

Գլուխ 1. Ջերմաչափերի «տոհմածառը»՝ երեք հիմնական տեսակների մանրամասն ակնարկ

Չափման սկզբունքների և տեղադրման վայրի հիման վրա, յուղի մեջ ընկղմված տրանսֆորմատորների ջերմաչափերը հիմնականում բաժանվում են հետևյալ երեք կատեգորիաների: Միասին դրանք կազմում են եռաչափ մոնիթորինգի ցանց՝ սկսած յուղի վերին ջերմաստիճանից մինչև փաթույթների տաք կետերը:

 

1. Ճնշման տիպի ջերմաչափ (հեռակառավարվող ջերմաչափ)

Աշխատանքային սկզբունք. Սա դասական մեխանիկական գործիք է, որը հիմնված է ջերմային ընդարձակման/կծկման և հեղուկի/գազի ճնշման փոխանցման վրա: Համակարգը բաղկացած է երեք մասից.

 

Ջերմաստիճանի լամպ (սենսոր). տեղադրվում է տրանսֆորմատորի բաքի վերևի մասում գտնվող յուղի մեջ, լցված ջերմաստիճանին զգայուն միջավայրով (օրինակ՝ հեղուկ, գազ կամ ցածր եռման կետ ունեցող հեղուկ):

 

Մազանոթային խողովակ. Երկար, բարակ մետաղական խողովակ, որը միացնում է լամպը չափիչի գլխիկին և լցված է ճնշում հաղորդող միջավայրով։

 

Չափիչի գլխիկ (ցուցիչ). Տեղադրված է տրանսֆորմատորի բաքի պատին կամ կառավարման վահանակին, լամպից հնարավոր է՝ մետր հեռավորության վրա։ Դրա միջուկը Բուրդոնի խողովակ է՝ կոր, առաձգական մետաղական խողովակ։ Երբ լամպը տաքանում է, ներքին ճնշման փոփոխությունը մազանոթի միջոցով փոխանցվում է Բուրդոնի խողովակին՝ առաջացնելով դրա դեֆորմացիա։ Այս դեֆորմացիան շարժում է ցուցիչը միացման մեխանիզմի միջով՝ ցուցադրելով ջերմաստիճանը։

 

Հիմնական բնութագրերը՝

 

Մաքուր մեխանիկական, չի պահանջում արտաքին սնուցում, ունի գերազանց դիմադրողականություն էլեկտրամագնիսական խանգարումների նկատմամբ, շատ բարձր հուսալիություն։

 

Չափիչի գլխիկը կարող է հեռակառավարմամբ տեղադրվել՝ հարմար տեղային ցուցմունքի համար։

 

Սովորաբար հագեցած է 1-2 կարգավորվող կոնտակտներով՝ ջերմաստիճանի գերտաքացման և անջատման գործառույթների համար։

 

Ճշգրտությունը և արձագանքման արագությունը համեմատաբար ավելի դանդաղ են էլեկտրոնային տեսակների համեմատ, իսկ մազանոթային խողովակը ենթակա է մեխանիկական վնասման։

 

Տիպիկ կիրառություն. Վերին յուղի ջերմաստիճանի հիմնական մոնիթորինգի և ահազանգման սարք, որը գրեթե ստանդարտ հատկանիշ է բոլոր յուղի մեջ ընկղմված տրանսֆորմատորների համար։

 

2. Դիմադրության ջերմաստիճանի դետեկտոր (RTD, օրինակ՝ PT100)

Աշխատանքային սկզբունքը. Հիմնված է հաղորդչի դիմադրության ջերմաստիճանի հետ փոփոխության հատկության վրա: Ամենատարածված զգայուն տարրը պլատինե դիմադրության ջերմաչափն է, որտեղ PT100-ը նշանակում է 100 օհմ դիմադրություն 0°C ջերմաստիճանում: Դրա դիմադրությունը ճշգրտորեն և գծային կերպով փոխվում է ջերմաստիճանի հետ:

 

Համակարգի բաղադրիչներ՝

 

Պլատինե RTD զոնդ. Տեղադրված է տրանսֆորմատորի վերին մասում գտնվող ջերմաչափի փոսում, ընկղմված յուղի մեջ։

 

Չափիչ կամուրջ և հաղորդիչ. Հաճախ ինտեգրված է ինտելեկտուալ կառավարման բլոկի մեջ: Ճշգրիտ սխեման չափում է PT100-ի դիմադրությունը և այն վերածում ստանդարտ 4-20 մԱ հոսանքի ազդանշանի կամ թվային ազդանշանի:

 

Հիմնական բնութագրերը՝

 

Բարձր չափման ճշգրտություն, ազդանշանները կարող են փոխանցվել երկար հեռավորությունների վրա, լավ աղմուկի անձեռնմխելիություն:

 

Արդյունքը ստանդարտ էլեկտրական ազդանշան է, որը հեշտությամբ ինտեգրվում է ավտոմատացման հարթակների հետ, ինչպիսիք են SCADA-ն (վերահսկողական կառավարում և տվյալների հավաքագրում) և DCS-ը (բաշխված կառավարման համակարգեր)՝ հեռակառավարման կենտրոնացված մոնիթորինգի համար։

 

Հաճախ տեղադրվում է ճնշման տիպի ջերմաչափի հետ միասին՝ ծառայելով որպես ավելորդ կամ ավելի բարձր ճշգրտության միջոց յուղի ջերմաստիճանի հեռակա մոնիթորինգի և գրանցման համար։

 

Տիպիկ կիրառություն. Օգտագործվում է հեռակառավարվող փոխանցման և վերին յուղի ջերմաստիճանի թվային մոնիթորինգի համար, որը ժամանակակից ավտոմատացված, անվերահսկելի ենթակայանների անկյունաքարն է։

 

3. Օպտիկամանրաթելային փաթույթների ջերմաստիճանի չափման համակարգ (ամենաառաջադեմ ուղղակի «տաք կետի» չափում)

Աշխատանքային սկզբունք. Սա ներկայումս փաթույթների ջերմաստիճանի մոնիթորինգի ամենաուղիղ և առաջադեմ տեխնոլոգիան է: Այն հիմնված է Բրեգգի մանրաթելային ցանցերի ֆիզիկայի վրա:

 

Բրեգգի մանրաթելային ցանցի (FBG) սենսոր. բեկման ցուցիչի (ցանցի) պարբերական տատանումը լազերի միջոցով գրանցվում է հատուկ օպտիկական մանրաթելի հատվածի վրա: Դրա հիմնական հատկությունը. որոշակի ալիքի երկարության լույսը (Բրեգգի ալիքի երկարություն) անդրադարձվում է, և այս անդրադարձված ալիքի երկարությունը գծային կերպով տեղաշարժվում է ցանցի տեղադրման վայրում ջերմաստիճանի (կամ լարվածության) փոփոխությունների հետ մեկտեղ:

 

Չափման գործընթաց. Տրանսֆորմատորի արտադրության ընթացքում կանխատեսված ամենատաք կետերում բարձր լարման փաթույթների մեկուսացման շերտերի միջև անմիջապես նախապես տեղադրված է ճկուն օպտիկամանրաթելային մալուխ, որը ներկառուցված է բազմաթիվ FBG սենսորներով: Համակարգը արձակում է լայնաշերտ լույս, և յուրաքանչյուր ցանցից անդրադարձած ալիքի երկարությունը վերլուծելով՝ այն կարող է ճշգրիտ և իրական ժամանակում ստանալ փաթույթի տարբեր կետերում բացարձակ ջերմաստիճանը:

 

Հիմնական բնութագրերը՝

 

Փաթույթի տաք կետի ջերմաստիճանի ուղղակի չափում, այլ ոչ թե անուղղակի գնահատում։ Տվյալները առավել հավաստի և հուսալի են։

 

Ներքինորեն անվտանգ. Օպտիկական մանրաթելը պատրաստված է սիլիցիումից, մեկուսացնող է, դիմացկուն է բարձր լարման և էլեկտրամագնիսական խանգարումների նկատմամբ, կայուն է գործում ուժեղ էլեկտրամագնիսական դաշտերում։

 

Բաշխված չափում. Մեկ մանրաթելը կարող է տեղավորել տասնյակ զգայուն կետեր, ինչը հնարավորություն է տալիս կազմել փաթույթի ամբողջական ջերմային քարտեզը։

 

Տրանսֆորմատորի «դինամիկ վարկանիշի» և կյանքի տևողության գնահատման հիմնական հնարավորություն ընձեռող գործոն։

 

Տիպիկ կիրառություն. Մեծ, կարևորագույն տրանսֆորմատորներ (օրինակ՝ էլեկտրաէներգիայի բարձր լարման, փոխակերպիչ տրանսֆորմատորներ), խելացի ենթակայաններ, որոնք պահանջում են բեռի կարողությունների կառավարում:

 

Գլուխ 2. Հիմնական հասկացությունների պարզաբանում. Վերին յուղի ջերմաստիճանը ընդդեմ փաթույթի ջերմաստիճանի

Սա կարևորագույն հասկացություն է և ջերմաչափերի տեսակների ընտրության մեկնարկային կետ։

 

Վերին յուղի ջերմաստիճան. Չափում է յուղի ջերմաստիճանը բաքի վերին մասում: Այն արտացոլում է տրանսֆորմատորի ընդհանուր ջերմային բեռը, բայց ունի ջերմային լագ: Երբ բեռը փոխվում է, փաթույթի ջերմաստիճանը ամենաարագն է փոխվում, որին հաջորդում է յուղի ջերմաստիճանը: Ճնշման տիպի և RTD ջերմաչափերը չափում են սա:

 

Փաթույթի տաք կետի ջերմաստիճանը. վերաբերում է ամբողջ տրանսֆորմատորի ամենատաք կետին, որը սովորաբար գտնվում է ցածր լարման փաթույթի վերին մասում: Այն ամենակարևոր պարամետրն է, որը որոշում է մեկուսացման ծերացման արագությունը և բեռնվածքի կարողությունը: Ավանդական մեթոդները չեն կարող այն ուղղակիորեն չափել, փոխարենը հենվելով փաթույթի ջերմաստիճանի ցուցիչի (WTI) վրա, որը մոդելավորում/գնահատում է այն՝ օգտագործելով «վերին յուղի ջերմաստիճան + հոսանքի ուղղում»: Օպտիկամանրաթելային չափումը միակ տեխնոլոգիան է, որը կարող է ուղղակիորեն և ճշգրիտ չափել այն: