真空过滤系统的制作方法

本发明涉及一种油过滤系统，用于净化储器(reservoir)中存在的油，该系统包括：

系统入口，用于接收来自所述储器的污染油的入口流；

系统出口，用于将净化油的出口流释放到所述储器；

真空壳体，与系统入口和系统出口流体连通，其中真空壳体包括布置在所述壳体内部的滤油器，该滤油器适于接收污染油并且释放过滤油；

第一泵送(pumping)单元，布置在真空壳体的上游，其中第一泵送单元适于以固定泵送流速在从系统入口到真空壳体的入口的方向上提供污染油流；

第二泵送单元，布置在真空壳体的下游，其中第二泵送单元适于以泵送流速在从真空壳体的出口到系统出口的方向上提供净化油流；

真空生成装置，经由泵送管连接至真空壳体，并且适于泵送所述真空壳体的充气部分；

其中所述第二泵送单元适于以比所述第一泵送单元提供的泵送流速更高的泵送流速提供流。

本发明进一步涉及一种包括油过滤系统的变压器，并且涉及一种净化存在于储器中的油的方法。

背景技术：

高压变压器用作电源网络的一部分，并且用作高压电网的重要部分。高压变压器包括五个基本组件，即铁芯、绕组、绝缘材料、冷却剂和外壳。高压变压器中的绕组是绝缘的。虽然绝缘材料可以由不同类型的材料制成，但是它通常由纸，诸如缠绕在绕组中的导体周围的纤维素制成。

虽然高压变压器中可以使用各种材料作为冷却剂，但通常使用油。油是非常有效的冷却剂，其比热容和传热系数优于空气。自然地，高压变压器的外壳的目的是将铁芯和绕组密封，但是除此之外，外壳用作变压器油的油箱。

由于变压器油增加了变压器的介电强度，因此它也是变压器绝缘的重要部分。然而，许多因素，诸如溶解的水、污染颗粒、油降解副产物或变压器油中的溶解气体可能会降低介电强度大小。这些污染元素以电偶极子的形式出现，并趋于以不同的电势在变压器的导电部分之间形成电桥。

关于高压变压器中的油受到污染的原因有以下几种：

在高压变压器制造过程中将油填充进变压器时；

如果在操作期间变压器发生泄漏；

如果气体经由敞开式膨胀油箱或破裂/泄漏的膨胀油箱内胆/屏障被引入油中；

在使用期间；

在变压器运行过程中生成的颗粒，例如纤维素、铜颗粒、铁颗粒和碳颗粒；

油降解副产物，例如油泥和水。

虽然在将油填充进变压器中之前已被适当干燥，但绝缘变压器绕组的纸仍容纳有一定量的水。因此，当高压变压器从负载切换到空转时，可能会出现温度下降到油的相对湿度达到给定阈值极限的情况。另一个因素是温度的变化和可能存在的氧气导致变压器油和纸绝缘老化。老化是材料的分解，因此可能导致油中以颗粒、气体和水的形式形成分解产物。

已知在油过滤系统中净化/清洁变压器的污染油，该油过滤系统包括放置在真空室(真空壳体)内的滤油器。然后，颗粒形式的污染物可以被滤油器截留，而当在真空室中生成的真空时，水和溶解的气体形式的污染物可以作为蒸汽从油中去除。然而，通过使用真空去除油中的水和溶解的气体可以导致在油中形成泡沫，泡沫可以随时间泄漏到真空室、移动至形成真空的真空泵并且对其造成损坏。因此，为了控制过量泡沫的形成，已知在真空室中设置一个或多个传感器以监测泡沫的形成，以便在泡沫的形成变得过多的情况下使用者可以做出反应。

在现有的油过滤系统中，入口油流流速由喷嘴(流量限制器)控制，而出口油流量由油泵控制，以保持真空室(真空壳体)内恒定油位的方式达到平衡。当真空室中的压力可以变化时，由此入口喷嘴/流量限制器间的压力差产生流速，需要通过手动或自动使用复杂控制系统控制入口喷嘴/流量限制器或出口泵的容量或两者来持续地监测并控制真空室中的油位。由于泡沫的形成使真空室内的真实油位难以监测，因此需要复杂的控制过程。

技术实现要素：

根据本发明，提供了一种油过滤系统，用于净化存在于储器中的油，该系统包括：

系统入口，用于接收来自所述储器的污染油的入口流；

系统出口，用于将净化油的出口流释放到所述储器；

真空壳体，与系统入口和系统出口流体连通，其中真空壳体包括布置在所述壳体内部的滤油器，该滤油器适于接收污染油并且释放过滤油；

第一泵送单元，布置在真空壳体的上游，其中第一泵送单元适于以固定泵送流速在从系统入口到真空壳体的入口的方向上提供污染油流；

第二泵送单元，布置在真空壳体的下游，其中第二泵送单元适于以泵送流速在从真空壳体的出口到系统出口的方向上提供净化油流；

真空生成装置，经由泵送管连接至真空壳体，并且适于泵送所述真空壳体的充气部分；

其中所述第二泵送单元适于以比所述第一泵送单元提供的泵送流速更高的泵送流速提供流。

因此，所述第二泵送单元的泵送流速可以高于所述第一泵送单元的泵送流速。

在本发明中，术语“真空生成装置”可以理解为能够在真空壳体中提供毫巴范围或更低的绝对压力(绝对零度以上的压力)的装置。

通过向第一泵送单元提供固定泵送流速(不取决于第一泵送单元的压降)，并且向第二泵送单元提供高于第一泵送单元的固定泵送流速的泵送流速，由于油在过滤后被立即去除，因此真空壳体基本不会容纳大量的油(即基本上总是空的或接近空的)。因此，可以控制/调节真空壳体中的油量和油位。

此外，由于可以控制/调节真空壳体中的油量和油位，因此不需要提供复杂的调节系统或用于感测真空壳体中油位的传感器，这使油过滤系统大大简化。

通常，由于真空壳体下游的泵送单元会流干(在泵送单元中气蚀)并因此被损坏，因此不会提供真空壳体下游的泵送单元的泵送流速高于真空壳体上游的泵送单元的泵送流速的系统。然而，因为允许流干的泵送单元提供了控制/调节真空壳体中的油量和油位的可能性，本发明应用了这种泵送单元。

因此，提供了一种控制/调节真空壳体中的油量的简化油过滤系统。

在实施例中，所述第二泵送单元可以适于以比所述第一泵送单元提供的泵送流速高至少25％的泵送流速提供流。

发明人已经发现设置比第一泵送单元的泵送流速高至少25％的第二泵送单元的泵送流速，足以防止泡沫形成物进入真空泵并且因此防止损坏真空泵。

在实施例中，所述第二泵送单元可以适于以比第一泵送单元提供的泵送流速高25％至50％的泵送流速提供流。

发明人已经发现提供比第一泵送单元的泵送流速高25％至50％的第二泵送单元的泵送流速，足以确保入口流与出口流适当平衡，并且防止真空壳体中的液位上升从而损坏真空生成装置。

在实施例中，油过滤系统可以进一步包括连接至所述泵送管并且布置在真空壳体的下游和所述真空生成装置的上游的调压装置。

在油过滤系统启动期间，油中可能存在诸如水和气体(例如h2和co2)的高程度杂质。在低压(例如低于20毫巴绝对压力)下，(与1巴相比)气体和水在油中的溶解度和水的沸点降低，从而使溶解的气体和水在油中沸腾，从而在油中形成泡沫。由于在启动过程中杂质的程度很高，因此会形成大量泡沫，并且可以有利地开启调压装置以增加真空壳体中的压力。由此，减少了泡沫的形成，使得消除了泡沫进入真空生成装置的风险。

在油过滤系统启动后，真空壳体中的压力最终可能会达到2-3毫巴的绝对压力。然而，从真空壳体中提取的气体和水的混合物可能会随时间凝聚在真空生成装置的贮槽中，从而导致真空壳体中的绝对压力缓慢增加(例如至5毫巴)。此时，将调压装置开启短时段更有利以将空气引入真空生成装置的吸入侧，这将有助于真空生成装置去除凝聚的水和气体。由此，真空壳体中的压力可以再次达到相对较低的水平(2-3毫巴)。

在实施例中，调压阀可以包括适于将气体流引入到所述泵送管和所述真空壳体中的第一阀。

阀是将气流引入泵送管和真空壳体的有效且可靠的手段。可以预见自动操作阀和手动操作阀。

在实施例中，第一阀可以适于将不同流速的气体引入至所述泵送管和所述真空壳体中，其中所述流速可以取决于所述真空壳体的充气部分中的压力。

第一阀可以调整和/或可以适于将不同流速的气体引入至真空壳体中。所述调制/改变可以基于真空壳体的充气部分中的压力和/或温度。由此，可以根据需要将气体以一定的流速引入真空壳体中。可以自动控制流速，例如基于预定时间间隔或根据测量值与参照值的比较设置流速。

可选地，可以操作人员基于对真空壳体或油中的一个或多个参数(例如压力和/或温度)的监测而手动控制调整/改变。

由于真空生成装置可以随着所述泵送管和真空壳体中的压力增加而泵送越来越多的气体，因此通过改变/调整所述第一阀，也改变/调整真空生成装置的性能。

在实施例中，油过滤系统可以进一步包括布置在所述第二泵送单元的下游和所述系统出口的上游的液压阻力件(hydraulicresistance)，其中所述液压阻力件适于在所述第二泵送单元与所述系统出口之间提供流体/液体流量限制。

在所述第二泵送单元的下游提供液压阻力件有利于第二泵送单元的操作。

在实施例中，滤油器的内部过滤容积可以连接至真空壳体的入口，并且由滤油器的外表面限定的过滤器出口可以连接至真空壳体的出口。

通过提供由滤油器的外表面限定的过滤器出口，过滤油的液体表面在过滤器出口处被最大化。结合由真空生成装置产生的真空外壳的充气部分中的低压(例如2-3毫巴)，水的溶解度和水的沸点均降低(与1巴相比)，这导致过滤油中的水更容易蒸发，因此更有效地从油中去除。当油通过过滤器时，油中颗粒形式的杂质会被过滤器截留。

因此，油可以通过真空壳体的入口进入真空壳体，然后进入内部过滤容积(滤油器的内部开口)。油可以从内部过滤容积穿过滤油器(过滤器材料)过滤容积移动至滤油器的外表面(过滤器出口)，并且可以从滤油器的外表面移动至真空壳体的出口。

本发明进一步涉及包括根据以上确定的任何实施例的油过滤系统的变压器。

本发明进一步涉及一种净化存在于储器中的油的方法，该方法包括：

提供系统入口以用于接收来自所述储器的污染油的入口流；

提供系统出口以用于将净化油的出口流释放到所述储器；

提供真空壳体以与系统入口和系统出口流体连通，其中真空壳体包括布置在所述壳体内部的滤油器，该滤油器接收污染油并释放过滤油；

在真空壳体的上游提供第一泵送单元，其中第一泵送单元以固定泵送流速在从系统入口到真空壳体的入口的方向上提供污染油流；

在真空壳体的下游提供第二泵送单元，其中第二泵送单元以泵送流速在从真空壳体的出口到系统出口的方向上提供净化油流；

设置真空生成装置，该真空生成装置经由泵送管连接至真空壳体，并且泵送所述真空壳体的充气部分；

其中所述第二泵送单元提供比所述第一泵送单元提供的泵送流速更高的泵送流速。

在实施例中，所述第二泵送单元可以以比由所述第一泵送单元提供的泵送流速高至少25％的泵送流速提供流。

在实施例中，所述第二泵送单元可以以比由所述第一泵送单元提供的泵送流速高25％至50％的泵送流速提供流。

附图说明

下面将参照附图中所示的示例性实施例来更详细地描述油过滤系统的结构和功能以及使用油过滤系统的方法。

图1示出包括具有滤油器的真空壳体的油过滤系统的实施例。

具体实施方式

油过滤系统1包括系统入口2、系统出口3和真空壳体4。系统入口2适于接收来自储器(未示出)的污染油的入口流，而系统出口3适于将净化油的出口流释放到所述储器。储器可以是容纳油的变压器的外壳或容纳诸如绝缘油的油的任何其它类型容器。

真空壳体4分别经由入口管5和出口管6与系统入口2和系统出口3流体连通。温度传感器(未示出)可以测量真空壳体4中，例如所述真空壳体4的充气部分中的温度。

油过滤系统1可以进一步包括入口阀7和出口阀8。入口阀7可以布置在入口管5中用于控制油的入口流，并且所述入口阀7可以是电磁阀。出口阀8可以布置在出口管6中用于控制油的出口流，并且所述出口阀8可以是电磁阀。

第一泵送单元9(供给泵)可以布置在真空壳体4上游的入口管5中，并且适于以泵送流量在从系统入口2到真空壳体4的入口10的方向上提供油流。第一泵送单元9可以是计量泵。

第二泵送单元11(排放泵)可以布置在真空壳体4下游的出口管6中，并且适于以泵送流量在从真空壳体4的出口12到系统出口3的方向上提供油流。反压阀19可以布置在第二泵送单元11的下游并且在出口阀8的上游，以对第二泵送单元11提供反压。

真空壳体4包括布置在所述壳体4内部的滤油器(未示出)，该滤油器适于接收污染油并且释放过滤油。滤油器可以包括天然或合成聚合物。滤油器可以包括纤维素材料。

滤油器可以包括限定滤油器的入口并且可以沿着滤油器的纵向轴线延伸的内部开口(内部过滤容积)。滤油器的所述内部开口(内部过滤容积)可以连接至真空壳体4的入口10，使得进入真空壳体4的油进入滤油器的入口。过滤器出口可以由滤油器的外表面限定。因为离开滤油器的过滤油从过滤器出口流向真空壳体4的出口12，所以过滤器出口可以连接至真空壳体4的出口12(与真空壳体4的出口12流体连通)。

油过滤系统1进一步包括经由泵送管14连接至真空壳体4的真空生成装置13。真空生成装置13可以是诸如液环泵的真空泵13。泵送管14可以连接至真空壳体4并且延伸至真空壳体4的充气部分中，使得真空生成装置13可以适于泵送所述真空外壳4的充气部分，从而在真空外壳4的充气部分中产生真空。所述充气部分可以布置在滤油器的外部，由此与真空壳体4中的过滤油接触。

由于所述内部开口和真空壳体4的充气部分之间的压力减小，因此，真空壳体4的泵送促进已经进入滤油器的内部开口(内部过滤容积)的油穿过过滤材料。由此，油中颗粒形式的杂质被过滤器截留。此外，多孔滤油器的外表面可以具有大的表面积。结合由真空生成装置13生成的真空外壳4的充气部分中的低压，降低了(相比于1巴)水的溶解度和水的沸点，导致过滤油中的水更容易蒸发，从而通过泵送管14去除。

(当考虑到真空生成装置13在将水蒸气和气体从真空壳体4泵送至真空生成装置13时，)调压装置可以连接至所述泵送管14，并且可以布置在真空壳体4的下游和所述真空生成装置13的上游。调压装置可以包括第一阀15，由于由真空生成装置13产生的低压，该第一阀15适于将来自于装置入口16的气流引入至所述泵送管14和所述真空壳体4中。由此，可以控制真空壳体4和泵送管14中的压力，这在减少真空壳体4中泡沫形成的方面有利(即，增加压力减少泡沫形成)。此外，设置第一阀15在促进真空生成装置13正常运行的方面可能有利。这是由于从真空壳体4提取的气体和水的混合物可以在真空生成装置13的贮槽中凝聚，但是可以通过在真空生成装置13的吸入侧上供给空气以防止/去除。

调压装置的第一阀15可以适于将不同流速的气体(例如，大气)引入至所述泵送管14和所述真空壳体4中，其中所述流速可以取决于所述真空壳体4的充气部分中的压力或温度。压力和温度可以分别由压力传感器和温度传感器测量。可以自动或手动执行流速的改变。

布置在调压装置中的压力传感器和/或液位传感器可以辅助控制调压装置的运行，例如是否应激活第一阀15。

在泵送管14中且在真空生成装置13的下游处可以布置气体释放阀17。可以基于泵送管14中的真空生成装置13下游和所述气体释放阀17上游中的压力测量控制气体释放阀17。可以通过使用压力传感器(未示出)测量所述压力。

所述气体释放阀17可以用于给出油的污染增加的预警。这可以通过将所述气体释放阀17关闭时段(例如200、300或400秒)来完成，使得在泵送管14中的真空生成装置13的下游和所述气体释放阀17的上游的压力增加，可以由所述压力传感器测量/监测该压力。压力的增速(压力梯度)可以用于确定气体和水对油的污染是否增加，从而给出上述预警。

从真空壳体4中的油中提取的气体和水可以收集在包括采样阀的箱18中，其中箱18可以布置在气体释放阀17的下游。

因此，提取的气体和水的样品可以经由采样阀从箱18中取出，定量和定性分析，并且提供有关油(例如变压器油)的剩余寿命以及储器中是否存在泄漏的信息。