Co można uzyskać dzięki wynalazkowi
Ciekłe dielektryki, to ciecze o niskiej przewodności elektrycznej. Zalicza sie do nich między innymi produkty ropy naftowej, estry naturalne i syntetyczne oraz alkohole. Ciecze dielektryczne stosowane są np. do chłodzenia lamp rentgenowskich, silników o konstrukcji hermetycznej, półprzewodnikowych wymienników ciepła oraz transformatorów mocy. Elektryzowanie się cieczy dielektrycznych może w niektórych przypadkach prowadzić do zagrożenia. W przemyśle elektroenergetycznym zjawisko to może doprowadzić do uszkodzenia izolacji stałej w transformatorach dużych mocy, chłodzonych przepływającym olejem. W przemyśle petrochemicznym istnieje duże niebezpieczeństwo pożarowe i wybuchowe, szczególnie podczas przepompowywania i transportu paliw. Realizacja prac w obszarze budowy układów pomiarowych, celem prowadzenia badań w tym zakresie, jest istotne zarówno z punktu widzenia poznawczego, jak również aplikacyjnego. Uzyskiwane wyniki badań w takich układach są niezwykle przydatne np. przy projektowaniu pomp w transformatorach oraz przy doborze dodatków antyelektrostatycznych w paliwach płynnych, celem intensyfikacji odprowadzania generowanych podczas przepływu cieczy ładunków elektrycznych. Niniejszy wynalazek "Układ do badania elektryzacji strumieniowej cieczy izolacyjnych" (Patent indywidualny: P.412898, 2017) stanowi trzeci z rodziny laboratoryjnych układów do badania zjawisk elektrostatycznych występujących podczas przepływu ciekłych dielektryków, opracowanych przez dr hab. inż. Macieja Zdanowskiego. Należą do nich ponadto "Urządzenie do pomiaru ładunków elektrostatycznych w ciekłych dielektrykach" (Patent indywidualny: PL 220097, 2014) oraz "Urządzenie do pomiaru ładunków elektrostatycznych w ciekłych dielektrykach, zwłaszcza w olejach izolacyjnych" (Patent indywidualny: PL 220428, 2014). Uzyskane dzięki tym urządzeniom wyniki badań pozwoliły określić zależności między wielkością generowanego prądu elektryzacji strumieniowej a parametrami związanymi z przepływem oraz własnościami fizycznymi olejów mineralnych, estrów syntetycznych oraz naturalnych, paliw naftowych oraz czystych węglowodorów i ich mieszanin. Dzięki opracowanym układom badawczym możliwe było znalezienie skutecznego sposobu ograniczenia tendencji do elektryzacji ciekłych dielektryków, w oparciu o stosowanie domieszkowania innymi cieczami. Uzyskane wyniki badań przedstawiono we wiodących czasopismach naukowych oraz w autorskiej monografii pt.: "Ocena podatności izolacji transformatorów na elektryzację strumieniową", Studia i Monografie, z. 374, Oficyna Wydawnicza Politechniki Opolskiej, 2014.
Istota wynalazku
Określanie stopnia podatności na elektryzację strumieniową ciekłych dielektryków nie wymaga stosowania dużych, a zarazem kosztownych układów pomiarowych. Główną zaletą małych układów laboratoryjnych jest ich prosta konstrukcja, niewielka objętościowo próbka cieczy potrzebna do wykonania testu, mniej skomplikowana oraz bardziej precyzyjna procedura pomiarowa. Taki układ umożliwia w wymiarze laboratoryjnym symulowanie, badanie oraz analizowanie zjawiska elektryzacji strumieniowej, występującego w warunkach rzeczywistych, np. podczas przepływu oleju izolacyjnego w kanałach transformatora, czy też paliw płynnych w rurociągach. Układ badawczy według wynalazku umożliwia pomiar elektryzacji strumieniowej szerokiej gamy ciekłych dielektryków, do których zaliczają się między innymi produkty ropy naftowej (czyste węglowodory, paliwa płynne oraz oleje mineralne), a także estry syntetyczne oraz mineralne, czy też alkohole. Zasada działania układu polega na przepływie cieczy o ściśle określonej objętości, prędkości oraz temperaturze przez kanał pomiarowy wykonany z różnych materiałów. Na skutek przepływu ciecz elektryzuje się. Upływ nadmiarowych ładunków elektrycznych do ziemi, reprezentowanych przez prąd elektryzacji, rejestrowany jest za pomocą precyzyjnego elektrometru. Miernik sterowany jest z poziomu komputera pomiarowego za pomocą dedykowanego oprogramowania, umożliwiającego archiwizowanie danych oraz ich wstępną analizę i graficzną wizualizację. Istotną zaletą niniejszego układu jest jego kompatybilność z elementami urządzeń, wcześniej opatentowanych przez autora. Z tego względu w układzie możliwe jest przeprowadzenie badań elektryzacji cieczy zarówno przy udziale przemiennego pola elektrycznego (P.412898), a także stałego pola magnetycznego (PL 220097) oraz dyszy pomiarowej (PL 220428).
Potencjał komercjalizacji
Potencjał komercjalizacyjny urządzenia jest bardzo duży w gałęziach przemysłu, w których stosowane są ciecze elektryzujące się. Wynalazek znalazł zastosowanie w przemyśle elektroenergetycznym, w zakresie budowy i eksploatacji transformatorów mocy, które chłodzone są olejami izolacyjnymi. Wysoka przydatność urządzenia została potwierdzona w trakcie badań elektryzacji strumieniowej oleju mineralnego Nytro Taurus na zlecenie koncernu ABB Sp. z o.o. Ponadto urządzenie nadaje się do badania właściwości elektrostatycznych innych produktów ropy naftowej takich jak, czyste węglowodory oraz paliwa płynne.
