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本方法适用测定绝缘油中气体的含量(最低检测量为0.5%)。
采用真空泵饱和食盐水式脱气装置,测定绝缘油中永久性气体的总含气量(以体积百分数表示)。
1.1 脱气装置(见图C-3-1-1)。
1.1.1 真空脱气器主件(见图C-3-1-2):脱气空腔体积为550~600ml,量气管总体积为5ml,分度值:0.1ml(2ml以下时),0.2ml(2ml以上时)。
1.1.2 脱气器残油阱(见图C-3-1-9)。
1.1.3 直通真空旋塞。
1.2 真空泵。
1.3 麦氏真空规:测量真空度。
1.4 注射器:50或100ml。
2 试剂与材料
2.1 饱和食盐水:密度(20℃)1.20g/ml。
2.2 高真空润滑脂。
2.3 真空胶泥。
3 准备工作
3.1 真空脱水装置与真空泵等按图C-3-1-1系统连接组装,各真空旋塞涂上真空脂,各接头处用真空胶泥封堵,使真空系统严密不漏。
3.2 对脱气装置的密封性检查。关闭旋塞1和旋塞3,旋塞2接通真空系统,打开旋塞4,启动真空泵,待系统残压降到49.99Pa以下并维持5~10min后,关闭旋塞4,停泵,保持15~20min。然后将旋塞5接通含盐水储存瓶,让盐水进水脱气空控,待恢复常压后,将旋塞5接通盐液水准瓶,读出量气管内残气体积(应不大于0.1ml)。按上述检查不少于三次。检查完后,将旋塞1接通大气,旋塞5接通盐水储存瓶,将脱气空腔内盐水放空后,再将旋塞2仍接通真空系统,开关断旋塞1。
图C-3-1-1 真空脱气装置系统
1、2-双路真空旋塞;3、4-直通真空堵塞;5-双路旋塞;6-脱气空器,7-量气管;8-残油阱;9-水泡瓶;10-含盐水储存所;11-油样注射器;12-盛油烧杯
4 试验步骤
4.1 将油样注射器接在进样处,然后将旋塞1接通注射器,轻推注射器,让油排挤出接头处的残气,当油刚流过旋塞1时,关闭旋塞1。
图C-3-1-2
4.2 打开旋塞4,启动真空泵,待系统残压降至49.99Pa以下并维持5~10min,并闭旋塞2。
4.3 用旋塞1接能试油注射器,让20~50ml(根据油含气量确定)试油进入脱气空腔后立即关闭旋塞1,使试油在真空下释放出溶解的气体,待脱气油油面气泡消失后,将旋塞2小心地接通残油阱,让残油慢慢排尽时(注意不让脱出的气体排出),立即将旋塞2接通食盐水储存瓶,让盐水进入脱气空腔,使脱出的气体恢复至常压,然后将旋塞5接通水准瓶,读出量气管内气体体积数(准确至0.1ml)。
图C3-1-3-3 脱气器残油阱
5 计算
5.1 将脱出的气体体积,按公式(1)换算至标准状态(0℃,101.3kPa)下的体积:
式中:Vg--标准状态下的脱出气体体积,ml;
V--试验实测的脱出气体体积,ml;
V1--检查装置密封性时的残气体积,ml;
p--脱气时的大气压力,kPa;
t--脱气时的温度,℃。
5.2 将试油体积,按公式(2)换算至0℃时体积:
式中:V0--0℃时的试油体积,ml;
V01--油温为T时的试油体积,ml;
T--试验时,试油绝对温度(273+t),K。
5.3 在0℃、101.3kPa下,试油中溶解气体的体积,按公式(3)计算:
式中:X--溶解气体的体积,%;
Vg--标准状态下的脱出气体体积,ml;
V0--0℃时的油样体积,ml。
6 精确度
平行测定两个结果的相对偏差,不应超过下列数值:
含气量,% 允许值,%
小于1 20
1至3 10
大于3 5
本方法适用于测定50℃运动粘度等于或小于50mm2/s的绝缘油中非酸性气体的含量。
用高纯度的二氧化碳气体以极其分散的形式通过一定体积的试油,将试油中溶解的气体洗脱出来,并与二氧化碳同时通过装有氢氧化钾溶液的吸收管,二氧化碳被吸收,未被吸收的非酸性气体进入有精确刻度的量气管里,从刻度上读出气体的体积数。
1.1 含气量测定仪(见图C-3-2-1)。
1.1.1 吸收管(见图C-3-2-2)。其总长度要求使二氧化碳气泡在上升过程中,能被完全吸收。
1.1.2 水准瓶:水准瓶的容量为250ml或500ml,瓶口应装有一段玻璃管的橡胶塞。
1.1.3 量气管:量气管容积为1.6ml,分度值为0.01ml。
1.1.4 洗脱管(见图C-3-2-3),其下部装有一块G1或G2型的烧结的微也玻璃板。
1.1.5 稳流阀和皂沫流量计。
1.1.6 注射器:容量为10或20ml。
2 试剂
2.1 氢氧化钾:配成40%的水溶液。
2.2 干冰。
2.3 水银:水银经蒸馏水洗过。置一定量的水银于吸收管的下部(水银面刚好挡住二氧化碳进口管),以控制二氧化碳流速均匀和压力稳定,同时,防止氢氧化钾溶液倒流到洗脱管里。
3 试验步骤
3.1 仪器按照图C-3-2-1所示装配好。注意,所有的连接管均要采用内径不大于2mm的细胶管,并严格检查所有接头要严密不漏气(必要时可用封口胶或真空封泥密封)。
图C-3-2-1 含气量测定仪
1-稳流阀;2-皂沫流量计;3、4、5、7-三通;6-洗脱管;8-吸收管;9-水准瓶;10-进样用注射器;11-取样用注射器;12-活塞;13-进样用小管
3.2 取干冰置于一小塑料瓶中,要注意装满一瓶并压紧,以尽可能排净瓶内的空气,将瓶盖盖好。经检查瓶盖不漏气后,放入保温瓶内。塑料瓶盖上有一小管经保温瓶盖的小孔引出,接三通3。为使塑料瓶处于低温,保温瓶内也放少许干冰。
3.3 转动三通3使二氧化碳进气管与皂沫流量计接通。测定二氧化碳流量,一般以30~40ml/min为宜。
图C-3-2-2 吸收管
3.4 转动三通3使二氧化碳进气管与洗脱管连接,用二氧化碳取代整个系统内部的空气。此时将三通7转向通大气,大约2h。在这期间要几次用注射器10抽取三通5下部进样用小管13内的气体,并在废油的出口处排出,以加速整个清洗过程。
图C-3-2-3
3.5 提高水准瓶9,打开活塞12,使吸收管内几乎完全充满氢氧化钾溶液,然后关闭活塞12。将水准瓶的液面对准量气管的液面,记下量气管的读数V0,要求精确到0.01ml。放下水准瓶,转动三通7使二氧化碳通入吸收管,并同时用秒表记录时间。分析一个油样的时间定为10min,通二氧化碳10min立即转动三通7,使二氧化碳通入大气、提高水准瓶,以同样的方法记下量气管的读数,减去V0,即为空白值V1。当V1小于0.1ml后,即可开始试验,如果空白值过高,应继续进行步骤3、4。如果所测的油样含气量很低,则要求空白值要更小一些。
3.6 提高水准瓶,以同样的方法记下V0后,则放下水准瓶。将注射器11(试油瓶)与三通4连好,用样品油清洗进样用的注射器10,转动三通4、5将废油排出。再转动4、5到进油方向,推动注射器11的芯子,使油进入注射器10到已经固定好的位置,转动三通4到进样方向,慢慢推动注射器10的芯子,将试油全部推进到洗脱管里。同时转动三通7使二氧碳通入吸收管,记录时间,并立即关闭三通5。进样10min后,立即转动三通7到通大气。提高水准瓶,以3、5所述的同样的方法记下量气管的读数,减去V0,即为洗脱出的溶解气体体积V2。
3.7 转动三通5到排废油方向,关闭三能7借二氧化碳的压力,将废油排出。
3.8 上述试验后,立即测定空白值。测定方法同试验步骤3、5。
3.9 记下试验时的气温(℃)及大气压力(kPa)。
3.10 试验全部完成后,打开活塞12把氢氧化钾溶液全部倒出,用蒸馏水反复清洗吸收管内部,特别是活塞12和三通7处,以免腐蚀。
3.11 氢氧化钾液使用一段时间后,会被稀释,应更换新液。
4 计算
4.1 试油含气量以在0℃和101.3kPa下的体积百分数表示。
4.2 计算方法
4.2.1 将步骤3、6所测得的气体体积修正到0℃和101.3kPa下的体积V3:
式中:V3--0℃和101.3kPa下气体体积,ml;
V2--试验中所实际收集到的气体体积,ml;
V1--空白操作时收集到的气体体积,ml;
p2--试验时的大气压力,kPa;
p3--标准大气压力,101.3kPa;
T2--试验时的绝对温度,(273+t)K(t为试验温度,℃);
T3--标准温度,273K。
4.2.2 计算在0℃和101.3kPa下油样的体积VY3:
式中:VY3--0℃和101.3kPa下油样体积,ml;
VY2--试验温度下试油的体积,ml;
TY2--试验时试油的绝对温度,(273+t)K(t为试验温度,℃);
T3--标准温度,273K;
K--试油的体积膨胀系数。变压器油取0.00065/℃。
4.2.3 计算在0℃和101.3kPa下试油中气体的百分含量:
式中:X--0℃和101.3kPa下试油中气体含量,%(体积);
V3--0℃和101.3kPa下试油中气体体积,ml;
VY3--0℃和101.3kPa下试油的体积,ml。
6 精密度
平行测定两个结果间的相对偏差,不应超过下列数值:
含气量,% 允许差值,%
小于0.5 20
0.5~3 10
大于3 5
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