Online DGA mittausteknologiat. Vaisala

Transkriptio

1 Online DGA mittausteknologiat

2 Online DGA laitteiden karkea jako: Yhden kaasun DGA, monikaasu DGA Indikaatio / Vikakaasu CO CO 2 CH 4 C 2 H 6 C 2 H 4 C 2 H 2 H 2 H 2 O Paperin ikääntymien X X X Öljyn hajoaminen X X X X X Vuodot säiliössä, tiivisteissä jne. X Termiset viat, paperi X X X X Termiset viat, C Termiset viat, C Termiset viat, öljy >700 C X X Jälki X X X X Jälki X X X X X Osittaispurkaukset (PD) X Jälki X Kipinöinti X X X X X 2

3 Milloin monikaasuanalysaattori? MVA x muuntajan hinta Vastaus riippuu kuinka kriittinen muuntaja on, mutta yleisesti 100MVA tehoa voi pitää rajana, jolloin siirrytään monikaasuanalysaattoriin. 3

4 Monikaasu Online DGA mittausteknologiat

5 Kaasukromatografi (GC), online Kaasujen erottelu ja tunnistus perustuu niiden läpimenoaikaan (eluointiaika) kolonnissa. Läpimenoaika ei ole vakio, vaan muuttuu kolonnin vanhetessa tai likaantuessa, minkä takia kolonni tarvitsee kalibrointia. GC mittaus ei perustu luonnonvakioihin (toisin kuin IR), vaan se täytyy kalibroida joka kerta uudelleen. GC ottaa näytteet yleensä Headspace menetelmällä analyysitulos riippuu kaasun liukoisuuskertoimista

6 GC: Edut ja haitat Teknologia edut Tarkkuus ja toistettavuus Ei ristikkäisriippuvuutta Toimii hyvin laboratorio-olosuhteissa Teknologian haasteet: Tarve kanto- ja kalibrointikaasuille: pullojen vaihtaminen, erikoiskaasujen hinta ja saatavuus jne Kolonnin ikääntyminen, likaantuminen ja vaihtotarve Tarvitse jatkuvaa huoltoa. Korkeat elinkaarikustannukset

7 Fotoakustinen spektroskopia (PAS=photo acoustic spectroscopy) Perustuu IR absorptioon Teknologian edut: Melko huoltovapaa (vs GC) Hyvä herkkyys Teknologian haasteet: Ristikkäisriippuvuus ja epäpuhtaudet Detektorin vasteen ryömintä tarkkuus korkeissa pitoisuuksissa Mikrofoniin perustuvaa mittausta häiritsee: Värähtely, paineen- ja lämpötilanmuutos, mekaaniset rasitukset Kuluvien osien kestoikä, ml valonlähde. Vaatii kohtalaista huoltoa

8 Infrared technology, IR IR absorptiomittaus perustuu luonnonvakioon: jokainen kaasu absorboi omalla aallonpituudellaan ja absorption voimakkuus riippuu kaasun pitoisuudesta. A=ε c l A= absorptio (mitattu signaali) ε = absorptiokerroin (kaasukohtainen vakio) c = pitoisuus l = optinen matka, kyvetin pituus IR ei voi mitata seuraavia kaasuja: H 2, N 2 and O

9 Infrapuna DGA kaasujen absorptiospektri

10 Mittausteknologioiden vertailua NDIR Fotoakustinen spektroskopia (PAS) Kaasukromatografia (GC) Mittaustavan vahvuudet Stabiilisuus, automaattinen kalibrointi mittauksen aikana ilman kaasupulloja (referenssiaallonpituus) Alhainen havaintoraja Alhainen havaintoraja, hyvä kyky erotella kaasut toisistaan Mittaukseen vaikuttavat häiriötekijät Ei ole altis ulkoisille häiriötekijöille Häiritsevien kaasujen ristikkäisvuorovaikutukset lämpötilan vaihtelu, tärinä Kolonnin likaantuminen ja vanheneminen Huolto ja ylläpito Ei tarvitse kaasupulloja, huoltovapaa Tarvitsee kalibrointikaasua, spektrometrin liikkuvat osat ja valonlähteet vaativat vaihtamista määräajoin Tarvitsee kalibrointikaasua ja kantokaasua, kolonni vaatii vaihtamista määräajoin, monimutkainen huollettava

11 Vakuumi ekstraktio vs headspace

12 Kaasunäyte öljystä Kaksi menetelmää: 1. Headspace menetelmä Valtaosa DGA laboratorioista ja online mittalaitteista käyttää tätä menetelmää Vaatii tiedon kaasujen liukenemiskertoimista ja niiden lämpötilariippuvuudesta 2. Vakuumiekstraktio Variaatiot: Toeplerin menetelmä, partial degassing Erittäin tarkka Toplerin menetelmä oli aiemmin yleinen laboratoriokäytössä, mutta harvinaistumassa (hidas, monimutkainen ja vaatii elohopean käyttöä) Online mittalaitteista Energy Support ja Vaisala käyttävät vakuumiekstraktiota.