Эффективность использования лазерного течеискателя элегаза «КАРАТ» при заводских

испытаниях и техническом обслуживании электроорудования

Долин А.П. – ОАО «ФСК ЕЭС»Долин А.П. – ОАО «ФСК ЕЭС»Карапузиков А.И. – Карапузиков А.И. – Институт лазерной физики СО РАН Ковалько (Уварова) Ю.А. – ООО НТЦ «ЭДС»Ковалько (Уварова) Ю.А. – ООО НТЦ «ЭДС»

22

2003 г. - LLD-1. Предназначен для работы на сборочном конвейере для поиска мест утечек автомобильных длигателей, заполненных воздухом с примесью SF6.

2005 г. - LLDV-1. Переносной прибор весом около 10 кг с выносным пультом управления. Внешнее питание +24 В, потребляемая мощность 60 Вт. Возможность подключения к компьютеру через USB порт. Предназначен для использованмя в полевых условиях и для работы в труднодоступных местах.

2007 г. – «Карат» (экспериментальный образец). Переносной прибор. Встроенный Li-ion аккумулятор, пониженное энергопотребление (10…15 Вт), запоминание до 999 результатов измерений и другие опции.

История создания прибораРаботы Института лазерной физики СО РАН (Новосибирск) и Института оптики атмосферы СО РАН (Томск) позволили создать современные лазерные приборы для локального газоанализа атмосферы.

33

Технические характеристики течеискателя «Карат»

Технические параметры

Детектируемый газ SF6

Чувствительность по SF6

1 ppb;1×10-9 см3/с или 0,2 мг/год

Тип детектора оптико-акустический

Скорость прокачки пробы (опция)

10 см3/сек

Время отклика 2 сек

Время подготовки к работе

0,5 мин

Индикация течи Цифровая, звуковая

Энергопотребление 10 ВА

Время работы без подзарядки

8 ч

Размеры:- течеискателя- пульта- длина щупа

280×190×108 мм240×60×31 мм150 … 900 мм

Вес 4,5 кг

44

Блок-схема лазерного оптико-акустического течеискателя

«Карат»Основные элементы

1. Волноводный CO2 лазер2. Источник питания лазера (ВЧ-генератор)3. Оптико-акустические детекторы ОАД-1 и

ОАД-24. Воздушный насос с акустическим

глушителем и аэрозольным фильтром5. Контроллер6. Встроенный Li-ion аккумулятор7. Ручной пульт управления8. AC/DC адаптер (~220 В / +15 В)

Принцип действия лазерного течеискателя основан на оптико-акустическом эффекте. При поглощении лазерного излучения газом-маркером внутри ОАД возникают акустические колебания, которые регистрируются микрофоном. Интенсивность акустических клебаний пропорциональна концентрации газа-маркера. Элегаз (SF6) имеет сильную полосу поглощения в области генерации CO2 лазера вблизи длины волны 10,6 мкм. Это обстоятельство позволило создать прибор для обнаружения утечек элегаза на основе волноводного СО2 лазера и резонансного оптико-акустического детектора с пороговой чувствительностью ~1 ppb.

55

Воздух + 6.56 ppm SF6

Поток воздуха + 46 ppb SF6

Схем 1 - с использованием готовой тестовой газовой смеси из баллона, содержащей воздух с примесью 6,56 ppm SF6;

• Схема 2 - с использованием контрольной течи SF6 интенсивностью 4,6×10-7 см3/с при скорости прокачки воздуха 10 см3/с, дающей концентрцию SF6 на уровне 46 ppb.

Тестирование течеискателя «Карат»

66

Экспериментально показано, что при оптимальном выборе конструкции оптико-акустического детектора и режима измерения течеискателя «КАРАТ» достигается пороговая чувствительность детектирования SF6 в потоке воздуха на уровне 1 ppb.

Пороговая чувствительность прибора

77

Оперативный поиск мест утечки SF6 из различных объектов, находящихся под избыточным давлением, методом «обнюхивания».

Течь прибором «Карат» локализуется

-- по максимальным показаниям цифрового индикатора;

-- по максимально высокому тону звукового индикатора течи.

Поиск мест утечки элегаза

1 - исследуемый объект2 - пульта управления3 - течеискатель

88

Обследования ВГУ 220 и ВГУ 500 на ПС 500 кВ «Арзамасская»

Выключатель ВГУ 220Выключатель ВГУ 220Поиск утечек прибором «Карат»Поиск утечек прибором «Карат»Работа с плазменным течеискателем Работа с плазменным течеискателем типа ТП-3типа ТП-3Прибор DILO-3-033-R002 (США)

99

Основные результаты обследования выключателей

№утечки

DILO-3-033-R002

ТП-3 «КАРАТ-э» (экспериментальная модель)

1 Не обнаружена Обнаружена Обнаружена

2 Обнаружена Обнаружена Обнаружена

Замечания по работе с приборами

Недостаточный уровень чувствитель-ности

(1) Для работы требуется вакуумный насос и трехфазное электропитание(2) Легко «отравляется» при высокой концентрации обнаруживаемых веществ, что приводит к перебою в работе до нескольких минут;(3) Реагирует на большое количество веществ-загрязнителей в окружающей атмосфере.

(1) На ярком солнце плохо виден цифровой индикатор концентрации элегаза;(2) Звуковая сигнализация срабатывает только при высоких концентрациях элегаза (большой интенсивности течи).(3) Для оперативности измерений желательно питание течеискателя от встроенного аккумулятора.(4) Необходим более удобный для работы в эксплуатационных условиях пробоотборник

Все замечания по экспериментальной модели «Карат» устранены в серийной модификации лазерного течеискателя.

1010

Наиболее ярко преимущества лазерного течеискателя «КАРАТ» проявляются при измерении количественной утечки элегаза из газонаполненных объектов.

С помощью течеискателя измеряется концентрация элегаза в начале и в конце испытаний. Затем по стандартной методике определяется количественная утечка элегаза по массе в год.

Измерение количественной утечки элегаза

1 -замкнутая камера 2 - вентилятор 3 - исследуемый объект4 - пульт управления5 - течеискатель

1111

Цель испытаний – определение количественной утечки элегаза согласно ГОСТ 7746-2001, п.9.7.

Покрышка была заглушена с двух сторон технологическими крышками с уплотнениями, заполнена элегазом до избыточного давления 0,48 МПа.

На одной из крышек были установлены денсиметр с уплотнением и наполнительный клапан системы DILO.

Макет был помещен в замкнутый полиэтиленовый чехол на 600 часов после чего была определена концентрация элегаза в чехле и проведен количественный расчет годовой утечки согласно ГОСТ 7746-2001.

Испытания макета покрышки ППТЭ-110-4 УХЛ1 (ЗАО «Феникс-88»)

1212

• Приборы и оборудование.

• 1. Течеискатель типа LS790B, чувствительность 1×10-6 см3/c;

• 2. Лазерный течеискатель «КАРАТ», чувствительность 1×10-9 см3/с, или 0,2 мг/год;

• 3. Денсиметр типа MDS100/ex производства фирмы C.A.M.I. PAVIGLIANITI s.r.l., Италия, точность ±2 % полной шкалы (0 – 0,6 МПа).

Результаты измерений

• 1). Локальных утечек элегаза течеискателем LS790B с чувствительностью 1×10-6 см3/c не обнаружено

• 2). После выдержки в течение 600 часов падение давления газа согласно показаниям денсиметра не обнаружено;

• 3). При введении щупа течеискателя «КАРАТ» в чехол в нижней части была измерена концентрация элегаза в чехле 43,55×10-6 г/л.

• Расчет количественной годовой утечки элегаза составил q = 0,011 %.

Приборы, оборудование и результаты испытаний

1313

• При испытании на герметичность методом локальных утечек (обнюхиванием) лазерным течеискателем «КАРАТ» локальных течей на теле покрышки не обнаружено. Была обнаружена течь на технологическом наполнительном клапане.

• Клапан был заглушен с целью ликвидации течи. Контрольная проверка течи не обнаружена. Покрышка была повторно помещена в герметичный чехол на 18 часов.

• После выдержки в течение 18 часов в нижней части была измерена разность концентраций элегаза в чехле 1,17×10-6 г/л, что соответствует количественной годовой утечке q = 0,01 % массы элегаза.

В результате проведенных испытаний сделан вывод о том, что использование высокочувствительного лазерного течеискателя «КАРАТ» позволяет существенно сократить время измерения количественной утечки газа при испытаниях электрооборудования

Результаты испытаний (продолжение)

1414

Результаты испытаний опытной партии полимерных покрышек ППТЭ-110-4 УХЛ1

ЗАО «ФЕНИКС-88» (г.Новосибирск)

Этап 1. Образцы испытаны на газоплотность к газу SF6. Предварительно во внутреннем пространстве покрышек создавалось воздушное разряжение до давления 10 мм рт.ст., затем закачивался рабочий газ SF6 до 0,6 МПа. Течей лазерным течеискателем «КАРАТ» при пороговой чувствительности от 4 ppb не обнаружено.

Этап 2. покрышки помещались в замкнутую камеру объемом 800 л, в которой с интервалом 30 минут измерялось изменение концентрации SF6. Изменение концентрации для всех образцов составило от 0 до 4 ppb, что соответствует годовой утечке газа из покрышки не более 0,15 % по массе в год.

Измерение количественной утечки элегаза в условиях производства

Вывод. Измеренная величина утечки SF6 удовлетворяет требованию ТУ – не более 0,7 % в год по массе. Зарегистрированная утечка включает в себя течи через вероятные неплотности прилегания технологических заглушек и особенно использованных вентилей.

ООО НТЦ «ЭДС» -ООО «Специальные технологии»,

1×10-9 см3/сек, 0,001 ppm, 0,2 мг/год

280×190×108 мм,4 кг, 10 вт, 12 В

Лазерный оптико-акустический течеискатель «Карат» Детектор, змеритель

“Ion Science, Ltd.”,Cambridge, UK.

1×10-7 см3/сек, 1 ppm,10 мг/год

Спец режим: 1×10-8 см3/с, 0,1 ppm, 1 мг/год

340x350x170 мм,11 кг, 85-265 В

ТечеискательSF6 GasCheck P1Детектор, измеритель

“CPS products”,Hialeah, FL

7 г/год0,5 кгLeak Seeker LS790B

Детектор течи фреонов

“DILO Company, Inc.”,Odessa, FL

0,1-14 г/год229×65×65 мм,0.56 кг, 3 В

SF6 течеискатель3-033-R002 Детектор

ФГУП «НПО Техномаш»,Москва

5×10-9 см3/сек0,05 ppm

250x95x230 мм, 2,6 кг (без

форвакуумного насоса)

Плазменныйтечеискатель ТП-3

Детектор, измеритель

Завод «Измеритель»,Санкт-Петербург

1×10-6 см3/сек309×328×93 мм,7.9 кг, 100 ВА

Галогенный течеискатель TI2-8/1

Детектор течи

ПроизводительЧувствительностьРазмеры, масса энергопотреблениеТип течеискателя

Сравнение основных параметров элегазовых течеискателей

1616

Благодарим за внимание.