A hibák megértése és kezelése nitrogéngáz-elhárító gyűrűfőállomásokban
1. Gázrendszer hibái
A környezetbarát gázzal elszigetelt gyűrűs fővonalakban a legkritikusabb típusú hiba a gázrendszerhez kapcsolódó, elsősorban a gázlekénezés és a nyomásanomáliák. A nitrogéngázzal elszigetelt gyűrűs fővonalakban a gázlekénezés főleg az együtthatók öregedése és a hajtóművek hiányosságai miatt alakul ki. A statisztikák szerint a gázlekénezések körülbelül 65%-a az O-gyűrűk öregedésére, 30%-a pedig a hajtóművek hiányosságaira vezethető vissza. A gázlekénezés nem csak hatással van az elszigetelési teljesítményre, de extrém körülmények között biztonsági problémákat is okozhat. Amikor a nitrogén koncentrációja növekszik, és az oxigéntartalom az üvegben 19,5% alá esik, légbőlélési veszély fenyegeti a munkatársak biztonságát.
A nyomásanomáliák egy másik gyakori hiba, amely főleg elektromos csapágyok szabályozási hibái vagy együtthatók hibái miatt alakul ki. A nitrogéngázzal elszigetelt gyűrűs fővonalak működési nyomása általában 0,12-0,13 MPa között tartós, a nominális abszolút nyomás pedig nem haladja meg 0,2 MPa-t. Ha a nyomás 90%-nál alacsonyabb, mint a nominális érték (kb. 0,11 MPa), a rendszer elszigetelési teljesítménye jelentősen csökken, ami azonnali feltöltést vagy karbantartást teszi szükségessé. Magasfeszültségű impulzusok között a nitrogén dielektromos erőssége "hullám" jelenséget mutat, ahol a nyomás és az elszigetelési erősség közötti kapcsolat csak egyenletes vagy enyhén egyenletlen elektromos mezők esetén lineáris, ami a nyomáscsaládot bonyolultabbá teszi.
A gázrendszer-hibák kezelésére a modern környezetbarát gyűrűs fővonalak általában fejlett gázfigyelő rendszerekkel látók el, beleértve a nyomásmérőket, gázlekénezés-érzékelőket és páratartalom-figyelő modulokat. Például a vezeték nélküli érzékelő technológia lehetővé teszi a gázkamra belső hőmérsékletének, nyomásának, lekénezésének és páratartalmának többdimenziós valós idejű figyelését, ami jelentősen javítja a hibafigyelmeztetés képességeit. A gyakorlati alkalmazások szerint ilyen figyelőrendszerek telepítése 75%-kal felett csökkentheti a gázlekénezési hibaráta, és 3-5 évig terjesztheti a berendezések karbantartási ciklusát.
2. Elektromos mezővel kapcsolatos hibák
A környezetbarát gázzal elszigetelt gyűrűs fővonalakban a részleges leadás és felrobbanás, amelyek egyenlőtlen elektromos mező-eloszlásból adódnak, a második nagy hibakategória. Ez főleg azon tény miatt van, hogy a nitrogén elszigetelési ereje csak kb. harmadannyi, mint a SF₆ gáz. Egyenlőtlen elektromos mezők esetén a nitrogén elszigetelési teljesítmény jelentősen romlik, ami könnyebben leadási jelenségeket okoz.
Az elektromos mezővel kapcsolatos hibák specifikus megjelenései tartalmazzák a csatlakozóskavicsoknál bekövetkező leadásokat, a csapágyok körül történő elektromos mező torzulásokat, és a izolátorok felületén történő felrobbanásokat. Kutatások szerint ezek a hibahelyeknél a maximális elektromos mező intenzitása elérheti 5,4 kV/mm-ot, ami messze meghaladja a biztonsági küszöböt. Például a kavicsfejekre telepített védelmi fedők használata 2,3 kV/mm-re csökkentheti az elektromos mező intenzitását, jelentősen csökkentve a leadás kockázatát.
Az elektromos mező hibák fő oka három tényező: először is, a nitrogén alacsony elszigetelési ereje (kb. a SF₆ harmada), ami pontatlanabb elektromos mezőtervezést igényel; másodszor, a gázkamra bonyolult belső szerkezete, ami könnyen elektromos mező koncentrációs pontokat formál; és harmadszor, a környezetbarát gyűrűs fővonalak kompakt tervezése, amely általában kisebb fázis-fázis távolsággal rendelkezik, mint a hagyományos berendezések, ami súlyosbítja az elektromos mező egyenlőtlenségét. A környezetbarát gyűrűs fővonalakban a vezetékek és a fázisok vagy a föld közötti levegőtávolság általában 125 mm-nél sem nagyobb, ami sokkal kisebb, mint a SF₆-el szigetelt egységeknél, ahol a távolság 350 mm felett van, ami különösen fontos az elektromos mező-ellenőrzés szempontjából.
Az elektromos mező problémák megoldása tervezési optimalizációt igényel. Az egyenpotenciálú izolációs rúrok bevezetése, a csatlakozók alakjának és a csapágyok tervezésének optimalizálása elektromos mező-szimuláció segítségével csökkentheti a részleges leadás kockázatát. Ezenkívül az elektrodok szögének (R szögek) növelése és kerek vezetékek használata is hatékony módszerei az elektromos mező egyenlőtlenségi együttható csökkentésére. A gyártás során fontos, hogy a működő részek és az izolátorok felületén lévő elektromos mező intenzitása megfeleljen a szabványos követelményeknek, különösen az epoxidműanyag-bolygok részleges leadásának ellenőrzése.
3. Hővezetési problémák okozta hibák
A környezetbarát gázzal elszigetelt gyűrűs fővonalak harmadik nagy hibakategóriája a hővezetési problémákból adódó túlhőzés. A nitrogén hővezetési teljesítménye jelentősen gyengébb, mint a SF₆ gázé, ami különösen nagy terhelési működési körülmények között emelkedik. Ha az áram 2100 A-nál magasabb, a nitrogéngázzal elszigetelt gyűrűs fővonalak hővezetési kapacitása már nem elegendő, ami könnyen vezethet izolációs anyagok öregedéséhez és kapcsolati hibákhoz.
A hővezetési problémák specifikus megjelenései a vezetékcsatlakozások túlhőzését, a vezetékkapcsolatok hőmérsékleti emelkedését és az izolációs anyagok szénszennyezését tartalmazzák. Például egy súlyos baleset, amelyben egy vezetékcsatlakozás égett ki, elemzés után arra jutottak, hogy a rossz minőségű telepítési gyakorlatok és a hővezetési problémák kombinációja okozta. A hosszú távú működés során a túlhőzés csökkenti az izolációs anyagok teljesítményét, ami egy káros ciklust hoz létre, ami végül rövidzárlatokhoz vagy robbanásokhoz vezethet.
A hővezetési problémák fő oka három aspektust tartalmaz: először is, a nitrogén hővezető képessége csak a SF₆ negyede, ami rossz hővezető tulajdonságokat eredményez; másodszor, a környezetbarát gyűrűs fővonalak kompakt tervezése korlátozza a gázkamra térképét, ami korlátozza a természetes konvekciós hűtést; és harmadszor, a nagy terhelési működés során keletkező hő nehéz hatékonyan elhárítani, ami helyi hőmérsékleti emelkedést okoz.
Az elmúlt években számos innovatív megoldás jött létre a hővezetési problémák kezelésére. A sugárzó hűtési borítások napközben 30,9°C-mal csökkenthetik a gyűrűs fővonalak felületi hőmérsékletét, jó mechanikai tulajdonságokkal, öregedés- és korrózió-ellenességgel. Fejlesztett intelligens hűtési és pácótló eszközök, szárítók és hűtőgépek koordinált működésével 40%-kal csökkenthetik a gyűrűs fővonalak hőmérsékletét, és 58%-kal a páratartalmukat, hatékonyan kezelve a hővezetési problémákat. Ezenkívül a gázkamra szellőztetési tervezés optimalizálása és a magas hővezető képességű izolációs anyagok használata is gyakori javítási módszerek.
4. Mechanikai összetevők hibái
A környezetbarát gázzal elszigetelt gyűrűs fővonalak negyedik gyakori hibája a mechanikai összetevők hibái, amelyek főleg a működési mechanizmus zavarain, a továbbító részek viszonylagos súrlódásában, és az együtthatók öregedésében nyilvánulnak meg. Bár a gázkamra zárt tervezése csökkenti a nedves környezet hatását a mechanikai összetevőkre, a hosszú távú zárás belső nedvességgyűjtést is okozhat, ami befolyásolja a működési mechanizmus megbízhatóságát.
A mechanikai hibák specifikus megjelenései a nyitási vagy záró hiba, a rugó zavar, és a továbbító tengelyek súrlódása. Például, több eset is dokumentált, amikor a működési mechanizmus zavarai a mechanikai összetevők öregedésére vezethettek vissza, általában hosszú inaktivitás vagy elégtelen karbantartás miatt. A környezetbarát berendezésekben a mechanikai hibák kapcsolódnak a gázkamra kompakt belső térképéhez és a bonyolult összetevők elrendezéséhez is.
A mechanikai hibák fő oka: először is, a hosszú távú zárás befolyásolhatja a működési mechanizmus kenésállapotát; másodszor, a kompakt tervezés növeli a mechanikai összetevők telepítési nehézségeit és karbantartási összetettségét; és harmadszor, a környezetbarát berendezések magasabb követelményeket támasztanak a mechanikai erősségnek, hogy ellenálljanak a gázkamra deformációs kockázatának.
A kenésstratégiák optimalizálása kulcsfontosságú a mechanikai összetevők hibáinak kezelésében. Javasolt a poliuréa-alapú vasalék (pl. Kl vasalék) használata, amely kiváló magas- és alacsony-hőmérsékleti alkalmazkodási képességgel (-40°C +120°C), ív-ellenállással és hosszú élettel (10 év felett) rendelkezik. Ezenkívül a rendszeres karbantartás (pl. vasalék cseréje 3 évente) és a nem kompatibilis vasalékok (mint például a kalcium- vagy nátrium-alapú vasalékok) elkerülése is fontos intézkedések a mechanikai hibák megelőzésére.
