摘要：介绍煤油汽相干燥的基本原理、系统组成及工艺过程。
关键词：煤油汽相；干燥；工艺
煤油汽相干燥设备是目前变压器行业应用于变压器器身和线圈干燥的一项比较先进的专用技术设备。自沈变于上世纪末最先引进麦克菲尔汽相干燥技术至今，国内各变压器厂也先后采用煤油气相干燥设备用于大型变压器的干燥处理，经过运行验证，普遍认为其处理质量高、周期短、经济效益显著。目前，已成为处理高电压大容量变压器的较理想可靠的先进设备，也成为电工行业对大型变压器干燥处理的必备设备。
1 基本原理
煤油汽相干燥设备的基本原理，就是利用煤油在真空状态下进行加热蒸发，成为高温的煤油蒸汽，在真空罐内遇到温度较低的工件而冷凝下来，放出冷凝潜热（约306.6KJ/Kg），对器身进行加热；工件的温度不断增高，冷凝下来的煤油被收集，通过煤油系统重新送回蒸发器，再次被加热蒸发；在反复循环的过程中，工件不断被加热，温度升高；同时，在真空状态下工件中的水份不断地被蒸发成水蒸汽，被真空系统抽离罐内，由此工件中的水份不断被抽出，以达到彻底干燥工件的目的。
2 系统组成和基本结构
2.1 真空罐系统
从技术安全的角度考虑，真空罐的泄漏率必须限制在一定的量值以下，且能使冷凝的煤油都能流出，一般要求煤油汽相干燥罐的泄漏率≤2000Pa.L/S。真空罐要求能承受真空全压1Pa，还要求能耐高温135℃左右。因此，对其机械强度、耐温、高温真空要求都很严格。
2.2 真空系统
由前级真空泵和一二级增压泵、真空冷凝器组成。前级真空泵要求有较强的抽除水蒸汽能力和一定的耐煤油能力。其抽吸速率要求与绝缘材料、变压器的重量和真空罐容量相关。
2.3 蒸发蒸馏系统
包括蒸发器、 煤油缓冲罐、粗精过滤器和煤油输送泵及相关管路等
蒸发器是煤油汽相干燥设备的心脏部分，是高温煤油蒸汽的发生器。在蒸发煤油的同时，可进行蒸馏，以通过控制温度和压力实现对煤油和变压器混合油的分离。蒸发器的功率根据真空罐的容积和处理产品的大小通过计算确定。煤油缓冲罐是作为热煤油的的一个过渡罐，容积为2.5m3～4m3，真空罐中冷凝的热煤油通过粗过滤器流入缓冲罐，再经煤油输送泵和精过滤器输送到蒸发器，形成一个闭环运行。
煤油输送泵也是设备的关键部件。要求它有很高的操作安全性、较小的NPSH值和最少维护费用下绝对的密封性。
2.4 冷凝系统
由主冷凝器、热回收器和冷凝收集罐、废水罐、视察窗、液位计及管道、阀门等组成。
冷凝系统的任务是，一方面将从真空罐输送过来的可冷凝的蒸汽(水蒸汽和煤油蒸汽)冷凝并通过沉降分离出来；另一方面将永久性气体(空气)泵出。要求对冷凝功率和冷凝液冷却设计正确，以保证最佳的干燥过程和安全的设备操作。
2.5 煤油储存系统
由煤油储罐、废油罐、混合油罐和输油泵及相关管路等组成。
2.6 加热系统
为设备输送所需的能量，通过适当的措施保证煤油蒸汽温度控制到工艺要求的规定值 。可以选择使用蒸汽或载热介质油作为加热介质。
蒸汽加热。由蒸汽源、气动薄膜调节阀、疏水阀、逆止阀、过滤器、压力表、安全阀、温度传感器、波纹管截止阀及相关管道组成。以导热油为载热介质加热。由电加热器、管道泵、油膨胀箱、油过滤器、双金属温度计及相关管道和高温阀门组成。
2.7 冷却系统
由冷却塔、冷水机组、电接点压力表、温度表及相关管道阀门组成。对需要冷却的泵、冷凝器提供适宜的冷却水。
2.8 气动系统
由空压机、储气罐、气动三联件、气动控制柜、气缸、二位五通电磁阀、减压阀及相管管道阀门组成。为各需动作的气动阀门提供动力。
2.9 液压系统
由液压站、各类大小油缸及相关管道和液压阀门组成。用于真空罐罐门液压锁紧。
2.10 控制系统
由品牌工业控制计算机和PLC、电控柜、罐门操作箱及各种传感器(压力、温度、真空、液位)等组成，并配有防爆安全栅、电机保护开关、断路器及接触器等。保证整个系统按设定工艺自动运行
2.11 通风系统
由防爆通风机、通风管道等组成。抽除可能泄漏的煤油气体，保持封闭空间的通风换气。
3 煤油汽相干燥设备的工艺过程
一个完整的煤油汽相干燥工艺过程可以分为四个阶段，它们是准备阶段、加热阶段、降压阶段和高真空阶段。
3.1 准备阶段
启动前级泵，前级罗茨泵和主罗茨泵在室温下对真空罐逐级抽真空，使真空罐的压力由1×105Pa逐步降至700 Pa；收集罐的维持在4500Pa。
3.2 加热阶段
加热系统启动，蒸发器和罐体开始加热。煤油蒸发蒸馏系统启动。蒸发器产生的煤油蒸汽对变压器产品加热。在加热过程中随着温度的不断上升，真空罐内的水蒸汽含量不断增加，罐内压力也不断升高。泄漏泵通过冷凝收集罐对真空罐抽真空，以维持收集罐和真空罐的压差；同时进行必要的中间降压，加速产品出水速率。中间降压的次数根据产品规格及工艺过程参数变化来确定。加热阶段结束，产品温度应达到125℃～130℃。
3.3 降压阶段
加热阶段结束时，真空罐内含有大量的煤油蒸汽和定量的水蒸汽，利用泄漏泵，通过主冷凝器、冷凝收集罐和中间真空冷凝器对真空罐抽空，使真空罐内的压力降至2500 Pa以下，冷凝系统几乎不再有冷凝液生成。
3.4 高真空阶段(也称精抽真空)
主真空系统对真空罐抽真空，器身温度与真空罐温度仍维持120℃左右。当干燥终点判断指标达到时：最终真空度：全压≤20 Pa，分压≤10 Pa；产品温度：真空下120～130℃；最终出水率≤10g/(h..t)。
高真空阶段结束。可以将真空罐充气阀打开，大罐解除真空。
4 小结
采用煤油汽相干燥设备有如下优点：
4.1 以煤油蒸汽为载热介质，可以实现在真空状态下加热。由于煤油的饱和压力远比水的饱和压力低，所以在加热阶段温度比较低时，水份就开始顺利地排除，且能在加热完成后，使煤油很容易地蒸发掉而不影响真空阶段水份的扩散。
4.2 对变压器的加热是在无氧状态下进行的，因此加热温度可以从110℃提到125～130℃，而不用担心绝缘材料的老化。尽管加热温度仅提高十几度，但水蒸汽分压提高近1000mbar，所以对排除水份是非常有利的。
4.3 煤油蒸汽除了以对流换热方式对绝缘材料加热外，在绝缘材料表面还要发生相变冷凝放热，冷凝后的煤油又在绝缘层表面进行膜层换热，因此加热速度更快，效率更高。
4.4 煤油蒸汽总是往温度低的地方扩散，所以越冷的地方冷凝换热越强烈，具有冷凝效应，避免了不易加热的死角，因而绝缘表面温度分布均匀。另外，凝结后的煤油很容易携带着热量渗透到绝缘内部，从而加速了绝缘材料本身的热传导，使绝缘材料深层温度分布也较均匀。而温度分布均匀对于干燥来说，是至关重要的。
4.5 在变压器上冷凝的煤油，作为一种良好的清洗溶剂，可以将变压器上的污物尘埃冲洗掉。尤其对浸过变压器油的产品或返修的旧产品，在加热过程中可以将油冲洗掉，使水份排除的扩散系数接近未浸油产品，得到同样的干燥效果，并且提高了产品的清洁度可使其电气性能得到提高。
参考文献
[1]徐成海 张世伟 关奎之 主编《真空干燥》[2]乔振保《变压器真空汽相干燥设备的特点》
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