نظام مراقبة كروماتوغرافيا زيت المحولات عبر الإنترنت كيف تختار؟ تحليل شامل للغاز المذاب في محلل الزيت عبر الإنترنت

المحولات هي المعدات الأساسية لنظام الطاقة، وترتبط حالة العزل الخاصة بها ارتباطًا مباشرًا بالتشغيل الآمن لشبكة الطاقة بأكملها. سوف يتحلل الزيت العازل، باعتباره أهم وسيط عزل وتبريد للمحولات المغمورة بالزيت، تحت تأثير الضغوط الحرارية والكهربائية على المدى الطويل، مما يولد مجموعة متنوعة من الغازات المميزة للأعطال. من خلال التحليل المستمر للغازات الذائبة (DGA، تحليل الغازات الذائبة) في الزيت، يمكن تحقيق إنذار مبكر دقيق في المرحلة المبكرة من تطور العطل داخل المحول. إن نظام المراقبة اللوني لزيت المحولات عبر الإنترنت هو المعدات الأساسية لتحقيق هذا الهدف، وهو أيضًا الدعم الفني الرئيسي لصناعة الطاقة للتحول من الصيانة الدورية إلى صيانة الحالة.

ما هو تحليل الغاز المذاب (DGA) في زيت المحولات؟ ما أهميته؟

DGA، أي تحليل الغازات الذائبة في الزيت، معترف به الآن دوليًا كواحد من أكثر الوسائل التقنية فعالية لتحديد الأعطال الداخلية في معدات الطاقة المغمورة بالزيت. والمبدأ هو: عند ارتفاع درجة حرارة المحول الداخلية أو التفريغ الجزئي أو التفريغ القوسي وغيرها من الأعطال، فإن الزيت العازل والمواد العازلة الصلبة (مثل الورق العازل والكرتون) سيكون في الحرارة أو دور تكسير الطاقة الكهربائية، وتوليد الهيدروجين (H₂)، وأول أكسيد الكربون (CO)، وثاني أكسيد الكربون (CO₂)، والميثان (CH₄)، والإيثان (C₂H₆)، والإيثيلين (C₂H₂) وغيرها من الغازات. (C₂H₄)، والإيثيلين (C₂H₄)، والإيثيلين (C₂H₂)، والأسيتيلين (C₂H₂) وغيرها من الغازات السبع الرئيسية الأخرى التي تتسم بخصائص العطل الرئيسية للغاز، والتي تذوب في الزيت العازل، ونوع وتركيز هذه الغازات ومعدل نموها لتحديد نوع العطل وموقعه وشدته.

يتطلب تحليل كروماتوجرافيا الزيت التقليدية غير المتصلة بالإنترنت أخذ عينات يدويًا، وإرسالها إلى المختبر للاختبار، وغالبًا ما يتم حساب الدورة في شهور أو حتى أرباع. قد يتطور تدهور العزل داخل المحول بشكل كبير في غضون أيام قليلة، ومن السهل جدًا أن يتسبب العمى الزمني للكشف دون اتصال بالإنترنت في عدم الإبلاغ عن الأعطال. يزيل جهاز التحليل المباشر للغازات الذائبة في الزيت هذا الخطر من خلال تركيبه مباشرة على جسم المحول وتحقيق الكشف التلقائي المستمر للغازات المميزة.

ما هي الغازات المميزة التي تنتجها أنواع الأعطال المختلفة؟

وتنتج أعطال التفريغ الجزئي منخفضة الطاقة الهيدروجين (H₂)، وعادةً ما يشير وجود الأسيتيلين (C₂H₂) إلى تفريغ قوسي عالي الطاقة، وهو أخطر علامة تحذير؛ وتتميز أعطال ارتفاع درجة حرارة الزيت بالميثان (CH₄) والإيثيلين (C₂H₄)؛ وعادةً ما يُشار إلى تدهور أو ارتفاع درجة حرارة المواد العازلة الصلبة بارتفاعات غير طبيعية في أول أكسيد الكربون (CO) و ثاني أكسيد الكربون (CO₂) هو علامة على تقادم المواد العازلة الصلبة أو ارتفاع درجة حرارتها. واستنادًا إلى هذا القانون، وضعت المعايير الدولية والمحلية مثل IEC 60599 و GB/T 7252 طرق تشخيص ناضجة للأعطال مثل طريقة النسب الثلاثية وطريقة مثلث دايفيد التي توفر أساسًا نظريًا لخوارزميات التشخيص الآلي.

ما الفرق بين نظام مراقبة كروماتوغرافيا زيت المحولات عبر الإنترنت وجهاز تحليل الغازات الذائبة في الزيت عبر الإنترنت؟

في التطبيق العملي، غالبًا ما يتم خلط هذين المفهومين معًا، ولكن هناك تمييز معين من المستوى التقني. عادة ما يشير محلل الغاز المذاب في الزيت عبر الإنترنت (محلل DGA عبر الإنترنت) إلى استكمال فصل الزيت والغاز، والكشف عن مكونات الغاز وحساب تركيز وحدة الأجهزة التحليلية الأساسية، مع التركيز على قدرة الكشف للأداة التحليلية نفسها؛ في حين أن نظام المراقبة اللوني لزيت المحولات عبر الإنترنت هو مفهوم نظام أكثر اكتمالاً، يغطي جهاز التفريغ الأمامي وفصل الزيت والغاز، ووحدة الفصل اللوني ووحدة الفصل اللوني ووحدات الحصول على البيانات ومعالجتها، وواجهة الاتصالات، وبرنامج المراقبة الخلفية ونظام خبير الأعطال ومجموعة كاملة من الأنظمة الفرعية، وينطبق مباشرة على المحطات الفرعية، وما إلى ذلك. نظام مراقبة كروماتوغرافيا زيت المحولات عبر الإنترنت هو مفهوم نظام أكثر اكتمالاً، يغطي جهاز فصل الزيت والغاز في الواجهة الأمامية وجهاز فصل الزيت والغاز، ووحدة التحليل اللوني للزيت، ووحدة الحصول على البيانات ومعالجتها، وواجهة الاتصالات، وبرنامج المراقبة الخلفية، ونظام خبير تشخيص الأعطال، وما إلى ذلك، وهو حل كامل يمكن تطبيقه مباشرة على هندسة مجال المحطات الفرعية.

عند اختيار أحد الطرازات، يجب أن يكون واضحًا ما إذا كنت تشتري جهاز تحليل مستقل أو نظام مراقبة متكامل ومتكامل، وهو ما يحدد طرق التركيب والتكامل والتشغيل والصيانة اللاحقة.

ما هو مبدأ عمل نظام المراقبة اللوني لزيت المحولات عبر الإنترنت؟

يكمل نظام مراقبة كروماتوغرافيا زيت المحولات النموذجي عبر الإنترنت دورة تحليل تلقائية وفقًا للعملية التالية:

الخطوة 1: تداول عينات الزيت وجمعها

يتم تشغيل النظام بواسطة مضخة الزيت المدمجة لتدوير الزيت العازل لجسم المحول في خط الأنابيب المغلق، لضمان أن عينات الزيت المجمعة يمكن أن تمثل حقًا حالة الزيت الداخلية للمحول ولإزالة الخطأ الناتج عن عينات زيت المنطقة الميتة.

الخطوة 2: فصل النفط والغاز (التفريغ)

هذه واحدة من أهم الروابط في سلسلة التحليل بأكملها. ويعتمد النظام على التفريغ الغشائي القابل للاختراق، أو التفريغ بالتفريغ أو توازن الفراغ الرأسي لفصل الغاز المميز للخطأ المذاب في الزيت العازل والحصول على عينة الغاز المختلط المتاحة لتحليل العمود. يؤثر أداء جهاز تفريغ الغازات بشكل مباشر على دقة وتكرار نتائج الاختبار، وهو أيضًا أحد الروابط التي يختلف فيها أداء المنتجات من مختلف الشركات المصنعة أكثر من غيرها.

الخطوة 3: التحليل اللوني الغازي

يتم تغذية خليط الغاز المنفصل في عمود GC ويحمله غاز ناقل (عادةً ما يكون نيتروجين عالي النقاء أو مولد غاز ناقل مدمج مصمم بدون أسطوانات)، مما يحقق الفصل الدقيق للغازات المكونة في العمود، ويتم الكشف الكمي بواسطة كاشف التوصيل الحراري (TCD) أو كاشف تأين اللهب الهيدروجيني (FID)، الذي يخرج القيم العددية لتركيز كل مكون.

الخطوة 4: معالجة البيانات واستكشاف الأخطاء وإصلاحها

تخضع بيانات تركيز الغاز المجمعة لتصحيح درجة الحرارة وحساب المعايرة وتحليل الاتجاهات بواسطة المعالج المدمج، ويتم استدعاء نظام خبير تشخيص الأعطال المدمج لتقييم الحالة الداخلية للمحول تلقائيًا استنادًا إلى الخوارزميات القياسية الدولية مثل طريقة النسب الثلاثية وطريقة مثلث ديفيد وإرشادات IEC 60599، وإخراج استنتاجات التشخيص وإشارات التحذير.

الخطوة 5: تحميل البيانات والمراقبة عن بُعد

يتم تحميل نتائج التحليل إلى منصة الأتمتة الشاملة للمحطات الفرعية أو منصة التشغيل والصيانة السحابية من خلال RS-485، والإيثرنت، والألياف الضوئية وغيرها من الواجهات وبروتوكولات الاتصال مثل IEC 61850 و Modbus RTU، والتي تدعم الاستعلام عن الاتجاهات التاريخية، ونقل إنذار التجاوز عن بُعد وتكوين المعلمات عن بُعد، وتحقيق الإدارة المركزية لمعدات النشر اللامركزية.

ما هي الطرق التقنية الرئيسية للرصد اللوني لزيت المحولات عبر الإنترنت؟

يعتمد حاليًا في السوق في محلل الغاز المذاب لزيت المحولات عبر الإنترنت بشكل أساسي على الطرق التقنية العديدة التالية، ولكل منها مزاياها وعيوبها:

كروماتوغرافيا الغاز (GC)

كروماتوغرافيا الغاز هي الطريقة السائدة ذات الدقة الأعلى والكشف الأكثر شمولاً لمكونات الغاز، والتي يمكنها الكشف في نفس الوقت عن H₂، وثاني أكسيد الكربون، وثاني أكسيد الكربون، وثاني أكسيد الكربون، والميثان، C₂H₂، C₂H₂، C₂H₂، والغازات المميزة السبعة كاملة المكونات والمياه الدقيقة، وهي الطريقة المرجعية الموصى بها لمعايير مثل IEC 60599 وDL/T 722. ويتمثل التحدي الرئيسي في أن هيكل النظام معقد نسبيًا. وتتمثل التحديات الرئيسية في التعقيد النسبي للنظام، وطول مدة دورة التحليل (عادةً من 40 دقيقة إلى عدة ساعات) ومتطلبات التركيب والصيانة.

التحليل الطيفي الصوتي الضوئي (PAS)

يعتمد قياس الطيف الصوتي الضوئي على امتصاص جزيئات الغاز عند أطوال موجية محددة من ضوء الأشعة تحت الحمراء لتحقيق الكشف، مع وقت استجابة سريع، وعدم الحاجة إلى غاز حامل، وهيكل مدمج، وما إلى ذلك، ومناسب لمتطلبات تردد المراقبة العالية، والحاجة إلى سيناريوهات الإنذار المبكر السريع، ويمكن لبعض المنتجات أن تغطي الكشف عن الغازات كاملة المكونات.

طريقة مستشعر هيدروجين واحد

الهيدروجين (H₂) هو غاز مؤشر الإنذار المبكر الأكثر أهمية للتصريفات الجزئية والأعطال المبكرة لارتفاع درجة حرارة الزيت. ويشكل استخدام حساسات غشاء البلاديوم أو حساسات الاحتراق الحفزي للكشف المخصص للهيدروجين في الزيت، إلى جانب الكشف عن الماء الجزئي، حلاً مبسطاً ومنخفض التكلفة لرصد التفريغ الجزئي للتطبيقات ذات الميزانيات المحدودة أو كمكمل للرصد الكامل للمكونات.

التحليل الطيفي بتحويل فورييه للأشعة تحت الحمراء (FTIR)

تتمتع طريقة FTIR بالقدرة على الكشف السريع وواسع النطاق، ويمكنها الكشف عن مجموعة متنوعة من مكونات الغاز في وقت واحد، مع دقة قياس عالية، وتستخدم في بعض سيناريوهات التطبيقات المتطورة، ولكن تكلفة الجهاز بأكمله مرتفعة نسبيًا.

ما الذي يجب التركيز عليه عند اختيار نظام المراقبة اللوني لزيت المحولات عبر الإنترنت؟

في مواجهة المجموعة الواسعة من منتجات المراقبة اللونية لزيت المحولات عبر الإنترنت الموجودة في السوق، فإن الأبعاد التالية هي أهم الاعتبارات الأساسية التي لا ينبغي تجاهلها في قرار الاختيار:

أولاً: الكشف عن تغطية مكونات الغاز

يجب تحديد أنواع الغازات التي يمكن اكتشافها بواسطة النظام المختار. وتعد تغطية الغازات المميزة السبعة (H₂، H₂، CO₂، CO₂، CO₂، CH₄، C₂H₆، C₂H₄، C₂H₂، C₂H₂) للمكون الكامل هو الأساس لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها بالكامل. تدعم بعض الأنظمة أيضًا الرصد المتزامن لمحتوى الماء النزر (H₂O)، مما يسمح بإجراء تقييم إضافي لتقادم ورطوبة محتوى الورق المقوى العازل. وتدعم بعض الأنظمة أيضًا المراقبة المتزامنة لمحتوى الماء الدقيق (H₂O↩O)، مما يسمح بإجراء تقييم إضافي لتقادم ورطوبة الكرتون العازل.

ثانياً - طرق إزالة الغازات ودقة الكشف

يحدد النضج التقني لجهاز التفريغ (فصل الزيت/الغاز) بشكل مباشر موثوقية بيانات الاختبار. وينبغي أن يكون التركيز على فهم المبدأ التقني لطريقة الشركة المصنعة في تفريغ الغاز، واستقرار معدل التفريغ، وما إذا كان هناك أي خطر من تلوث الغاز الناقل للزيت العازل للمحول. يعتبر التصميم بدون أسطوانة وهيكل التفريغ المحكم الإغلاق من الحلول الأكثر قبولاً في التطبيقات الهندسية الحالية.

ثالثاً: قدرات خوارزمية استكشاف الأخطاء وإصلاحها

إن ما إذا كان النظام الخبير لتشخيص الأعطال المدمج في النظام يدعم الخوارزميات القياسية الدولية السائدة مثل طريقة النسب الثلاثية وطريقة مثلث داوود، وما إذا كان لديه وظائف تحليل معدل إنتاج الغاز والتنبؤ بالاتجاه يؤثر بشكل مباشر على ما إذا كان يمكن تحويل بيانات المراقبة بشكل فعال إلى أساس لاتخاذ قرارات الصيانة، وهو ما يمثل تجسيدًا للقيمة الأساسية للنظام.

رابعاً - بروتوكولات الاتصال وقدرات تكامل النظم

إن ما إذا كان النظام يدعم بروتوكولات الاتصال القياسية IEC 61850، وما إذا كان يمكن ربطه بسلاسة مع منصات أتمتة المحطات الفرعية للشبكة الحكومية وشبكة الطاقة الجنوبية أو نظام المراقبة المتكامل عبر الإنترنت هو مفتاح تنفيذ المشروع. في الوقت نفسه، من الضروري الانتباه إلى ما إذا كان النظام لديه القدرة على التشغيل والصيانة عن بُعد وتكوين المعلمات من أجل تقليل تكلفة التشغيل والصيانة في وقت لاحق.

خامساً - القدرة على التكيف البيئي والموثوقية

ظروف موقع المحطة الفرعية معقدة، وتقع بعض المشاريع في مناطق عالية البرودة أو درجة حرارة عالية أو رطوبة عالية أو مناطق عالية الارتفاع. يجب فحص نطاق درجة حرارة تشغيل النظام، ومستوى الحماية، والتصميم المضاد للتداخل الكهرومغناطيسي والتشغيل طويل الأجل الخالي من المتاعب للتحقق الهندسي، لتجنب اختيار الأداء المختبري ولكن الموثوقية الميدانية للمنتج ليست كافية.

سادساً - سهولة الصيانة وتكاليف التشغيل والصيانة

يجب أن ينصب التركيز على فهم عبء عمل الصيانة اليومية للنظام، بما في ذلك دورة استهلاك واستبدال الغاز الحامل، وتكرار استبدال العمود، وما إذا كانت طريقة المعايرة تدعم المعايرة التلقائية عن بُعد. يتميز التصميم بدون أسطوانة بمزايا واضحة من حيث السلامة وتكاليف التشغيل والصيانة لأنه لا يتطلب استبدال أسطوانات الغاز عالي الضغط بانتظام.

سابعاً - مؤهلات المصنع وخبرته الهندسية

يجب اختيار المصنعين المحترفين الحاصلين على مؤهلات الاعتماد ذات الصلة في صناعة الطاقة وأداء التشغيل على دفعات في أنظمة الطاقة الرئيسية، مثل شبكة الدولة أو شبكة الطاقة الجنوبية، مع التركيز على عدد الحالات الهندسية الفعلية، وعدد سنوات التشغيل المستقر للجهاز والقدرة على الاستجابة للخدمات الفنية لما بعد البيع.

ما هي المعدات والسيناريوهات المناسبة لأنظمة المراقبة اللونية لزيت المحولات عبر الإنترنت؟

ينطبق نظام مراقبة كروماتوغرافيا زيت المحولات عبر الإنترنت بشكل أساسي على الأنواع التالية من معدات الطاقة المغمورة بالزيت:

في سيناريو المحطات الفرعية، تعد المحولات الرئيسية ذات الجهد 110 كيلو فولت وما فوق، والمحولات ذات الجهد العالي الإضافي 500 كيلو فولت، والمحولات ذات الجهد العالي 500 كيلو فولت، والمحولات التدريجية المهمة لمحطة الطاقة هي أهداف النشر ذات الأولوية؛ كما أن المحولات الرئيسية ذات العمر التشغيلي الطويل، أو سجلات الشذوذ التاريخية، أو التي تحمل مهام إمداد الطاقة الحرجة هي أيضًا أهداف التطبيق الرئيسية لنظام المراقبة عبر الإنترنت. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أيضًا تضمين المفاعلات المغمورة بالزيت والمحولات وغيرها من المعدات المملوءة بالزيت في نطاق المراقبة.

في سيناريوهات الطاقة الصناعية، فإن المعادن والبتروكيماويات ومراكز البيانات وغيرها من الصناعات التي تتطلب استمرارية عالية لإمدادات الطاقة لديها احتياجات مراقبة قوية عبر الإنترنت لمحولاتها الحرجة لتجنب خسائر الإنتاج الكبيرة بسبب انقطاع المحولات غير المخطط لها.

الأسئلة الشائعة (FAQ)

هل يتطلب تركيب نظام مراقبة كروماتوغرافيا زيت المحولات عبر الإنترنت انقطاع التيار الكهربائي؟

يمكن إكمال معظم نظام مراقبة كروماتوغرافيا زيت المحولات عبر الإنترنت من خلال موضع صمام زيت جسم المحول لتثبيت واجهة الزيت لتحقيق الوصول عبر الإنترنت، في ظل فرضية عدم تركيب الطاقة، ولا يؤثر على التشغيل العادي للمحول. لكن برنامج التثبيت المحدد بسبب اختلاف هيكل المحول وظروف الموقع، فمن المستحسن قبل بدء المشروع من قبل الموظفين الفنيين والتقنيين لإجراء تحقيق في الموقع للتأكيد.

لماذا يوجد تباين بين بيانات الرصد عبر الإنترنت وبيانات اختبار كروماتوغرافيا الزيت المختبرية غير المتصلة بالإنترنت؟

ترجع الاختلافات بين الاثنين بشكل رئيسي إلى اختلاف طرق التفريغ المختلفة، واختلاف أوقات جمع عينات النفط، وتأثير تغيرات درجة الحرارة المحيطة على ذوبان الغاز. وتركز المراقبة عبر الإنترنت على تغيرات الاتجاه في الوقت الحقيقي، في حين أن التحليل دون اتصال بالإنترنت في المختبر أكثر دقة، وعندما يتم استخدام الاثنين بطريقة تكاملية، يجب أن يكون التركيز على اتجاه نمو تركيز الغاز بدلاً من الانحراف المطلق لقيمة واحدة. كما حددت المعايير ذات الصلة في الداخل والخارج بوضوح نطاق الخطأ في الطريقتين.

هل يعني اكتشاف الأسيتيلين في زيت المحولات خطرًا مباشرًا؟

الأسيتيلين (C₂H₂H) هو غاز مميز لتفريغ القوس الكهربائي عالي الطاقة، وظهوره في حد ذاته إشارة إنذار مبكر مهمة، ولكن ما إذا كان يشكل خطرًا مباشرًا أم لا يحتاج إلى الجمع بين القيمة المطلقة لتركيزه ومعدل النمو ونسبة الغازات المميزة الأخرى لإصدار حكم شامل. يجب تنظيم المهنيين في المرة الأولى لإجراء تشخيص شامل وفقًا لمعيار DL/T 722 وغيره من المعايير، بدلًا من التوصل إلى استنتاجات تستند فقط إلى قيمة غاز واحد.

هل يمكن ربط نظام المراقبة عبر الإنترنت بنظام إدارة المعدات PMS؟

يمكن دمج الأنظمة التي تدعم IEC 61850 أو واجهة قاعدة البيانات المفتوحة مع نظام إدارة الإنتاج (PMS) ونظام إدارة الأصول (EAM) ومنصة المراقبة المتكاملة عبر الإنترنت للمحطات الفرعية. يوصى بالتأكد مع الشركات المصنعة للمعدات وقسم تكنولوجيا المعلومات في مرحلة إنشاء المشروع لضمان سلاسة هبوط عملية البيانات.

كم مرة أحتاج إلى إجراء صيانة على نظام المراقبة اللوني للزيت عبر الإنترنت؟

تختلف فترات الصيانة حسب تصميم النظام وتكرار الاستخدام، ويوصى عادةً بإجراء الصيانة الوقائية كل ستة أشهر إلى سنة واحدة، بما في ذلك تنظيف دائرة الزيت، وفحص حالة غشاء التفريغ ومعايرة الأداة إلى الصفر والاختبار الذاتي للنظام. يمكن أن يقلل تصميم النظام بدون أسطوانة من عبء عمل الصيانة اليومية بشكل كبير ويقلل من تكاليف العمالة التشغيل والصيانة.

للحصول على حلول احترافية، مرحبًا بكم في استشارة Inotera!

تركز شركة INNOTD على مجال التوعية بحالة معدات الطاقة والمراقبة عبر الإنترنت، حيث توفر منتجات وحلولاً كاملة تغطي نظام مراقبة كروماتوغرافيا زيت المحولات عبر الإنترنت، ومحلل الغاز المذاب في الزيت عبر الإنترنت، ومراقبة عزل البطانات عبر الإنترنت، والمراقبة المتكاملة متعددة المعلمات. إذا كنت بحاجة إلى استشارات أو تبادلات فنية لأنواع محددة من المحولات ومستويات الجهد ومتطلبات تكامل المحطات، يرجى زيارة موقعنا الإلكتروني أو الاتصال بفريقنا الفني المحترف للحصول على الدعم.

عنوان الموقع الرسمي: www.innotd.com

إخلاء المسؤولية: محتوى هذه المقالة مخصص فقط لمرجع صناعة الطاقة الكهربائية وشيوع المعرفة التقنية، ويستند نص الوصف الفني وسيناريوهات التطبيق وتوصيات الاختيار إلى تجميع المعرفة العامة في الصناعة، ولا يشكل تصميم برنامج هندسي محدد أو أساسًا للمشتريات. يجب أن يتم الجمع بين الاختيار الفعلي للمشروع وظروف الموقع ومعلمات المعدات والمعايير الفنية ذات الصلة، من قبل متخصصين مؤهلين للتقييم والتأكيد. لا يتحمل مؤلف وناشر هذه المقالة المسؤولية القانونية عن أي عواقب للقرارات الهندسية الناشئة عن الرجوع إلى محتوى هذه المقالة.