Исследование содержания непредельных углеводородов в трансформаторных маслах с помощью ИК спектроскопии

ЦЕЛЬ.  Проанализировать  современные  представления  о  непредельных углеводородах  с двойными C=C  связями в минеральных трансформаторных маслах и оценить эффективность современных методов контроля содержания этих соединений в маслах. Разработать инструментальный способ контроля непредельных  соединений в минеральных маслах с помощью ИК спектроскопии. Исследовать изменение содержания непредельных  углеводородов  в  маслах  в  процессе  термодеструкции.  Исследовать эффективность  процесса  адсорбционной  очистки  масел  для  удаления  из  масел непредельных соединений. МЕТОДЫ. Для определения содержания в минеральных маслах непредельных углеводородов использовалась ИК спектроскопия в ближней ИК области спектра. Искусственная термодеструкция масел осуществлялась при температурах 100 и 150 ºC. Для адсорбционной очистки масел использовались  силикагели  марки КСКГ, АС230Ш, а также адсорбент Фуллерова Земля.  РЕЗУЛЬТАТЫ.  Выбран спектральный диапазон  4750÷4500 см^-1  и  способ  преобразования  ИК  спектров,  позволяющего осуществлять контроль содержания непредельных соединений с двойными C=C связями в масле. В результате модельных экспериментов наглядно продемонстрировано, что с увеличением степени термодеструкции масел содержание непредельных углеводородов увеличивается.  Показано,  что  адсорбционная  очистка  обладает  низкой эффективностью  в  отношении  непредельных  соединений.  Предложен  алгоритм дифференциации  свежих  минеральных  трансформаторных  масел,  произведенных  по технологии  гидрокрекинга,  от  регенерированных  масел. ЗАКЛЮЧЕНИЕ.  Наибольшее содержание непредельных соединений содержится в минеральных маслах, производимых технологиям, отличным от гидрокрекинга. Термоокислительное воздействие на масло в процессе  его  эксплуатации  ведет  к  увеличению  содержания  в  масле  непредельных углеводородов.  Содержание  непредельных  углеводородов  в  минеральном трансформаторном  масле  характеризует  невосстанавливаемую  при  регенерации степень деструкции его углеводородной основы.

1. Electrical insulating materials: International issues / Marcelo M. Hirschler, editor. ASTM: STP 1376. 2000.

2. Татур И.Р., Митин И.В., Спиркин В.Г., и др. Энергетические Масла. Часть II. Трансформаторные, кабельные и конденсаторные масла /Под ред. И.Р. Татура. М.: РГУ нефти и газа (НИУ) им. И.М. Губкина, 2021. 218 с.

3. N'Cho J.S., Fofana I., Beroual A., et al. Aged Oils Reclamation: Facts and Arguments Based on Laboratory Studies // IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, 2012. 19(5). pp. 1583-1592. DOI: 10.1109/TDEI.2012.6311504.

4. Merkmale und unterschiede in der transformatorenölregeneration in MCU- und CMM-R GlobeCore-anlagen. Доступно по: https://globecore.de/publikationen/merkmale-und-unterschiede-der-transformatorenolregeneration-mcu-und-cmm-r-globecore-anlagen/. Ссылка активна на 15 июня 2023.

5. Брай И.В. Регенерация трансформаторных масел. М.: Химия, 1972, 168 с.

6. Safiddin L., Boucherit A., Zafour A.H.-Z., et al. Comparative study of the degradation rate of new and regenerated mineral oils following electrical stress // IET Generation, Transmission & Distribution, 2018, 12(21), pp. 5891-5897. DOI: 10.1049/iet-gtd.2018.6077

7. Oumert L., Hadj-Ziane Zafour A., Fofana I. , et al. Transformer Oil Regeneration by Combining Several Strategies Enhanced by the Use of Four Adsorbents // IET Generation, Transmission & Distribution. 2017. Vol. 11, Iss. 11, p. 2912-2920. DOI: 10.1049/iet-gtd.2016.1995.

8. Туранов А.Н. Анализ методов диагностики доли ароматических групп в составе трансформаторных масел // Электричество. 2022. № 4. С. 72-77.

9. Липштейн Р.А., Шахнович М.И. Трансформаторное масло. М.: Энергоатомиздат, 1983, 296 с.

10. Лосиков Б.В. Физико-химические основы регенерации масел. Москва-Ленинград: Гостоптехиздат, 1945, 140 с.

11. Иванов В.С., Фридман С.М. Справочник химика-энергетика. Т. 2. Энергетические масла и смазочные материалы / под общей ред. С.М. Гурвича. М.: Энергия, 1972. 280 с.

12. Львова М.М., Комаров В.Б., Кулюхин С.А., и др. Исследование эффективности применения силикагелевых сорбентов в фильтрах непрерывной очистки масла силовых трансформаторов // Надежность и безопасность энергетики. 2015. № 2 (29). С. 49-54.

13. Высогорец С.П. Разработка методики экспресс-анализа параметра качества изоляционного масла // Надежность и безопасность энергетики, 2018, Т. 11, № 1, с. 41-47.

14. Boreham C.J., Jinadasa N., Sohn J., et al. Characterisation of radiogenic monoalkenes in Australian oils and condensate // Organic Geochemistry. 2022. Vol. 163, 104332. doi.org/10.1016/j.orggeochem.2021.104332

15. Станьковски Л., Дорогочинская В.А., Тонконогов Б.П., Молоканов А.А. Промышленные технологии переработки отработанных масел // Мир нефтепродуктов. 2021. № 1, С. 44-57.

16. Саблина З.А., Широкова Г.Б., Ермакова Т.И. Лабораторные методы оценки свойств моторных и реактивных топлив. М.: Химия, 1978. 240 с.

17. Крищенко В.П. Ближняя инфракрасная спектроскопия. М.: КРОНА-ПРЕСС, 1997. 638 с.

18. Elele U., Nekahi A., Arshad A., et al. Towards Online Ageing Detection in Transformer Oil: A Review // Sensors. 2022. 22(20):7923. https://doi.org/10.3390/s22207923

19. Georgiev A., Karamancheva I., Topalova L. Determination of oxidation products in transformer oils using FT-IR spectroscopy // Journal of Molecular Structure. 2008. 872(1).pp. 18-23. DOI: 10.1016/j.molstruc.2007.02.014.

20. Application of IR spectroscopy to control oxidation inhibitor (ionol) concentration in mineral transformer oils / M. S. Garifullin, A. R. Bikzinurov, Y. N. Solobodina [et al.] // E3S Web of Conferences, Kazan, 21–26 сентября 2020 года. Vol. 216. – Kazan: EDP Sciences, 2020. – P. 01056. – DOI 10.1051/e3sconf/202021601056. – EDN VSNXMM.

21. Garifullin M.Sh., Solobodina Y.N., Bikzinurov A.R., et al. Control of the degradation of the mineral transformer oils hydrocarbon base // E3S Web of Conferences. 2020. Vol. 216, 01055. DOI: https://doi.org/10.1051/e3sconf/202021601055

22. Татур И.Р., Спиркин В.Г., Шуварин Д.В., и др. Регенерация отработанных трансформаторных масел с применением алюмосиликатов // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. 2017. №2. С. 17-21.

23. Гарифуллин М.Ш., Козлов В.К. Особенности диагностики и мониторинга силового трансформаторного оборудования, наполненного жидким диэлектриком на основе натуральных сложных эфиров // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2013. №9-10. С. 59-68.

24. Lukenda N. Not all mineral oils are equal // Transformers Magazine. 2019. Vol. 6, №4, pp. 112-117.

25. Уотерс У.А. Механизм окисления органических соединений, М.: Мир, 1966. 175 с.

26. Wachter B.D., Jezdinsky T. The circularity of medium-power electrical transformers // Transformers Magazine. 2022. Vol. 9, Issue 1. pp. 84-89.

27. Гарифуллин М.Ш., Слободина Ю.Н., Бикзинуров А.Р. Способ дифференциации свежего минерального трансформаторного масла от регенерированного. Патент РФ на изобретение № 2775165. 10.7.2022. Бюл. №19. Доступно по: https://fips.ru/EGD/bb086f39-089b-4d6e-819d-fed59106397c. Ссылка активна на 15 июня 2023.