A.J. Martin a R.L. Singh ako prvý predpovedal v roku 1941 možnosť plyno-kvapalinovej chromatografie. V roku 1949 N.M. Turkeltaub opísal chromatografickú separáciu plynov. Základy metódy plynovej chromatografie boli vyvinuté v roku 1952. A.J. Martina.

Podstata metódy GLC (gas-liquid chromatografia) je nasledovná. Analyzovaná zmes (zvyčajne roztok) prchavých zložiek sa prevedie do parného stavu a zmieša sa s prúdom inertného nosného plynu, čím sa vytvorí mobilná fáza. (PF). Táto zmes je tlačená novou dávkou kontinuálne dodávaného nosného plynu a vstupuje do chromatografickej kolóny naplnenej stacionárnou kvapalnou fázou (NF). Zdieľané komponenty sú distribuované medzi PF A NF podľa ich distribučného koeficientu D, definovaný vzorcom:

D=C(NF)/C(PF)

Kde: S(NF) A S(PF)- respektíve obsah (v g/ml) tejto zložky v stacionárnej a mobilnej fáze, ktoré sú v dynamickej rovnováhe. Rovnovážna výmena chromatografovanej látky medzi NF A PF sa uskutočňuje ako výsledok viacnásobných opakovaní sorpčno-desorpčných účinkov, keď sa PF pohybuje pozdĺž NF vo vnútri chromatografickej kolóny. Chromatografia sa vykonáva na plynových (plyn-kvapalinových) chromatografoch rôznych prevedení. Na obr. Obrázok 1 znázorňuje schematický blokový diagram plynového chromatografu.

Prúd nosného plynu (dusík, hélium, argón, vodík) z valca 1 cez reduktor vstupuje pod určitým tlakom do jednotky 2 na prípravu plynu, pomocou ktorej sa meria tlak a prietok nosného plynu. Vo výparníku 3, ktorého teplota je udržiavaná dostatočná na rýchle odparenie zmesi, sa analyzovaná vzorka zavedie pomocou mikrostriekačky do chromatografickej kolóny 5, ktorá je umiestnená v termostate 4. Nosný plyn nesie so sebou oddelené parná zmes pozdĺž chromatografickej kolóny, takže procesy sorpcie-desorpcie zložiek separovaných látok sa mnohokrát opakujú a zakaždým sa v systéme nastolí dynamická rovnováha separovaných látok PF A NF. Tieto viacnásobné prechody separovaných látok z PF V NF a naopak sa uskutočňujú po celej dĺžke chromatografickej kolóny, kým pary separovaných látok neopustia kolónu spolu s nosným plynom. Po rozdelení zmesi do zón komponentov tieto komponenty vstupujú do detektora 6, v ktorom je generovaný signál, zosilnený zosilňovačom 7 a konvertovaný zapisovačom 8 do podoby chromatogramu zaznamenaného na zapisovacom papieri. Pretože afinita rôznych látok, ktoré sa oddeľujú NF rôzne, potom sa v procese sorpcia - desorpcia prechody oneskorujú v NF rôzne časy, pretože nastáva rozdiel. Čím vyššia je teplota varu a relatívna rozpustnosť látky v NF, tie. čím väčší je jeho distribučný koeficient, tým dlhšie zostáva v NF, čím neskôr opúšťa chromatografickú kolónu. Nakoniec z chromatografickej kolóny spolu s nosným plynom vychádzajú zóny (objemy) látok s parnou chromatografiou oddelené úplne alebo čiastočne.

Ak sú distribučné koeficienty pre dve zložky zmesi rovnaké, potom nie sú oddelené. Ak sú ich distribučné koeficienty rozdielne, dochádza k separácii, pričom zložka s najmenším distribučným koeficientom opúšťa kolónu ako prvá.

Pary oddelených zložiek spolu s nosným plynom vstupujú do chromatografického detektora, ktorý generuje elektrický signál - čím väčší, tým vyššia je koncentrácia v zmesi para-plyn. Elektrický signál je zosilnený a zaznamenaný chromatografickým zapisovačom vo forme chromatogramu zaznamenaného na grafe alebo na monitore. Tieto chromatogramy slúžia na identifikáciu a kvantitatívne spracovanie výsledkov analýzy separovanej zmesi zložiek.

Chromatografická analýza plynov rozpustených v oleji je špeciálna metóda používaná na zisťovanie poškodení a defektov konštrukčných komponentov elektrických zariadení, neposkytuje však prakticky žiadne informácie o kvalite a stave samotného oleja. Chromatografická analýza (CHARG) umožňuje:

• sledovať vývoj procesov v zariadeniach,
• identifikovať chyby na skoré štádium ich vývoj nezistený tradičnými metódami,
• určiť predpokladaný charakter vady a rozsah existujúceho poškodenia
• navigovať pri určovaní miesta poškodenia.

Na posúdenie stavu zariadení naplnených olejom sa používajú plyny: vodík (H2), metán (CH4), etán (C2H6), etylén (C2H4), acetylén (C2H2), oxid uhoľnatý (CO), oxid uhličitý (CO2) . Okrem toho sú vždy prítomné kyslík a dusík a ich koncentrácia sa mení v závislosti od tesnosti krytu transformátora a môžu sa uvoľňovať plyny, ako je propán, bután, butén a iné, ale ich štúdium na diagnostické účely nie je rozšírené.

Stav zariadenia sa hodnotí porovnaním kvantitatívnych údajov získaných z analýzy s hraničnými hodnotami koncentrácií plynu a rýchlosťou rastu koncentrácie plynu v oleji. Je dôležité rozlišovať medzi normálnym a nadmerným objemom plynu. Normálne starnutie alebo tvorba plynu sa líši v závislosti od konštrukcie transformátora, zaťaženia a typu izolačných materiálov.

INvzťah medzi hlavnými plynmi a najcharakteristickejšími typmi defektov.

vodík (H2)	Elektrické poruchy: čiastočné výboje, iskrové a oblúkové výboje
metán (CH4)	Tepelné chyby: zahrievanie olejovej a papierovo-olejovej izolácie v teplotnom rozsahu (400-600) ° C alebo zahrievanie olejovej a papierovej izolácie, sprevádzané vypúšťaním;
Etán (C2H6)	Tepelné chyby: zahrievanie olejovej a papierovo-olejovej izolácie v teplotnom rozsahu (300-400) ° C;
Etylén (C2H4)	Tepelné chyby: zahrievanie olejovej a olejovo-papierovej izolácie nad 600°C
Acetylén (C2H2)	Elektrické poruchy: elektrický oblúk, iskrenie
Uoxid uhličitý (CO)	Tepelné chyby: starnutie a zmáčanie olejovej a/alebo pevnej izolácie;
oxid uhličitý (CO2)	Tepelné chyby: starnutie a zmáčanie olejovej a/alebo pevnej izolácie; kúrenie pevná izolácia

Poruchy transformátora stanovené chromatografickou analýzou:

Názov defektov	Základné plyny	Charakteristické plyny
Prehriatie spojov pod prúdom	C2H4- v prípade ohrevu oleja a papierový olej izolácia nad 600°C	N 2 , SN 4 AS 2 N 6
- zahrievanie a vyhorenie kontaktov spínacích zariadení; - oslabenie a zahriatie miesta pripojenia elektrostatickej clony; - prasknutie elektrostatickej clony;
- uvoľnenie skrutiek kompenzátorov ohybu NN; - zoslabenie a zahriatie kontaktných spojov vývodu NN a čapu priechodky; - zlomené spájkovanie prvkov vinutia: skrat paralelných a elementárnych vodičov vinutia atď.	C2H2- v prípade prehriatia oleja, spôsobené oblúkovým výbojom.
Prehrievanie konštrukčných prvkov rámu.
- nevyhovujúca izolácia plechov z elektrotechnickej ocele; - porušenie izolácie spojovacích tyčí alebo obložení, jarmových nosníkov s vytvorením skratového obvodu; - všeobecné zahrievanie a neprijateľné lokálne zahrievanie z magnetických rozptylových polí v jarmových nosníkoch, obväzoch, upínacie krúžky a skrutky; - nesprávne uzemnenie magnetického obvodu; - porušenie izolácie tlmičov a hrotov panvy reaktora, zdvihákov a lisovacích krúžkov pri odtláčaní a pod.
Čiastočné výboje	N 2	CH 4 AS 2 N 2 nízky obsah
Iskrové a oblúkové výboje	N 2 alebo S 2 N 2	CH 4 a C 2 N 2 s akýmkoľvek obsahom
Zrýchlené starnutie a/alebo tlmenie pevnej izolácie	CO A CO 2
Prehrievanie pevnej izolácie	CO 2

Na získanie objektívnych výsledkov chromatografickej analýzy transformátorového oleja je potrebné zručne odoberať vzorky zo zariadení naplnených olejom. Podrobnejšie požiadavky na odber vzoriek transformátorového oleja sú uvedené v časti Odber vzoriek oleja.

Zariadenie na chromatografickú separáciu a analýzu zmesí látok sa nazýva chromatograf. Chromatograf pozostáva zo: systému zavádzania vzorky, chromatografickej kolóny, detektora, záznamového a termostatického systému a zariadení na príjem separovaných zložiek. Chromatografy sú buď kvapalinové alebo plynové, v závislosti od stavu agregácie mobilnej fázy. Najčastejšie sa používa vývojová chromatografia.

Chromatograf funguje nasledovne. Nosný plyn je kontinuálne dodávaný z valca do chromatografickej kolóny cez regulátory tlaku a prietoku pri premenlivej alebo konštantnej rýchlosti. Kolóna sa umiestni do termostatu a naplní sa sorbentom. Teplota sa udržiava konštantná a pohybuje sa až do 500 °C.

Kvapalné a plynné vzorky sa vstrekujú injekčnou striekačkou. V kolóne sa viaczložková zmes delí na niekoľko binárnych zmesí, ktoré obsahujú nosný plyn aj jednu z analyzovaných zložiek. V závislosti od toho, ako sú zložky binárnych zmesí sorbovateľné, vstupujú zmesi do detektora v určitom poradí. Na základe výsledku detekcie sa zaznamená zmena koncentrácie zložiek na výstupe. Procesy prebiehajúce v detektore sú prevedené na elektrický signál a následne zaznamenané vo forme chromatogramu.

Za posledných desať rokov sa rozšíril v elektroenergetike. chromatografická analýza transformátorového oleja, ktorý vykazuje dobré výsledky pri diagnostike transformátorov, pomáha identifikovať plyny rozpustené v oleji a pomocou nich určiť prítomnosť defektov v transformátore.

Elektrikár jednoducho odoberie vzorku, doručí ju do laboratória, kde pracovník chemickej služby vykoná chromatografickú analýzu, potom môže zo získaných výsledkov vyvodiť správne závery a rozhodnúť, či sa transformátor oplatí ďalej používať alebo či potrebuje opravu alebo výmenu. .

V závislosti od spôsobu oddeľovania plynov od transformátorového oleja existuje niekoľko spôsobov odberu vzorky. Ďalej zvážime dve najpopulárnejšie metódy.

Ak sa uvoľnenie rozpustených plynov bude vykonávať pomocou vákua, potom sa vzorka odoberie do uzavretých sklenených striekačiek s objemom 5 alebo 10 ml. Injekčná striekačka sa kontroluje na tesnosť takto: úplným potiahnutím piestu zapichnite koniec ihly do zátky, zatlačte na piest, priveďte ho do stredu striekačky, potom zátku ponorte so zapichnutou ihlou do spolu so striekačkou s piestom stlačeným do polovice pod vodou. Ak nie sú žiadne vzduchové bubliny, injekčná striekačka je zapečatená.

Transformátor má potrubie na odber vzorky oleja. Potrubie sa vyčistí, časť oleja, ktorý v ňom stagnuje, sa vypustí, injekčná striekačka a zariadenie na odber oleja sa umyjú olejom, potom sa odoberie vzorka. Operácia odberu vzoriek sa vykonáva v nasledujúcom poradí. T-kus 5 so zátkou 7 je pripojený k rúrke 1 pomocou rúrky 2 a rúrka 3 je pripojená k kohútiku 4.

Ventil na transformátore sa otvorí, potom sa otvorí kohútik 4, cez ktorý sa vypustí až 2 litre transformátorového oleja a potom sa zatvorí. Ihla striekačky 6 sa vloží cez zátku 7 T-kusu 5 a striekačka sa naplní olejom. Trochu otvorte kohútik 4, vytlačte olej zo striekačky - toto je umývanie striekačky, tento postup sa opakuje 2 krát. Potom odoberte vzorku oleja do injekčnej striekačky, vyberte ju z odpaliska a zasuňte do vopred pripravenej zástrčky.

Zatvorte ventil transformátora a odstráňte systém odberu vzoriek oleja. Striekačka sa označí dátumom, menom pracovníka, ktorý vzorku odobral, názvom zariadenia, označením transformátora, miestom odberu oleja (nádrž, prívod), následne sa injekčná striekačka umiestni do špeciálny kontajner, ktorý sa odošle do laboratória. Často sú označenia skrátené a prepis je zaznamenaný v časopise.

Ak sa plánuje čiastočná separácia rozpustených plynov, vzorka sa odoberie do špeciálneho vzorkovača oleja. Presnosť bude vyššia, ale bude potrebný väčší objem oleja, až tri litre. Piest 1 spočiatku klesá ku dnu, prebublávačka 2, vybavená snímačom teploty 3, s uzavretým ventilom 4, je zaskrutkovaná do otvoru 5, zatiaľ čo ventil 6 je uzavretý. Zátka 8 uzatvára otvor 7 na dne olejovej vane. Vzorka sa odoberá z potrubia 9, uzavretého zátkou, pripojenej k miske transformátora. Vypustite 2 litre oleja.

Rúrka s prevlečnou maticou 10 je pripojená k potrubiu. Armatúra s maticou smeruje nahor, čo umožňuje oleju vytiecť postupne, nie viac ako 1 ml za sekundu. Bublinka 2 sa vysunie a tyč 11 tlačí piest 1 cez otvor 7, čím ho zdvihne. Otočte vzorkovač oleja a naskrutkujte maticu 10 na otvor 5, kým olej neprestane vytekať.

Olejová vaňa sa plní transformátorovým olejom rýchlosťou pol litra za minútu. Keď sa driek 12 piesta 1 objaví v otvore 7, zátka 8 je nainštalovaná na mieste v otvore 7. Prívod oleja je uzavretý, hadica nie je odpojená, zberač oleja je otočený, armatúra 10 je odskrutkovaná, uistite sa, že olej dosiahne potrubie 5, prebublávačka 2 je zaskrutkovaná na miesto, ventil 4 musí byť zatvorený. Vzorkovač oleja sa odošle do laboratória na chromatografickú analýzu.

Vzorky sa uchovávajú až do analýzy nie dlhšie ako 24 hodín. Laboratórna analýza umožňuje získať výsledky naznačujúce odchýlku v obsahu rozpustených plynov od normy, a preto o budúcom osude transformátora rozhoduje elektroservis.

Chromatografická analýza umožňuje určiť obsah rozpusteného oxidu uhličitého, vodíka, oxidu uhoľnatého v oleji, ako aj metánu, etánu, acetylénu a etylénu, dusíka a kyslíka. Najčastejšie sa analyzuje prítomnosť etylénu, acetylénu a oxidu uhličitého. Čím menšie je množstvo analyzovaných plynov, tým menšia je rôznorodosť vznikajúcich poškodení.

Zapnuté tento moment Vďaka chromatografickej analýze je možné identifikovať dve skupiny poškodení transformátorov:

Poruchy izolácie (výboje v papierovo-olejovej izolácii, prehrievanie pevnej izolácie);

Poruchy živých častí (prehriatie kovu, výrony v oleji).

Poruchy prvej skupiny sú sprevádzané uvoľňovaním oxidu uhoľnatého a oxidu uhličitého. Koncentrácia oxidu uhličitého slúži ako kritérium pre stav transformátorov s otvoreným dýchaním s dusíkovou ochranou transformátorového oleja. Boli stanovené kritické hodnoty koncentrácie, ktoré umožňujú posúdiť nebezpečné chyby prvej skupiny; existujú špeciálne tabuľky.

Poruchy druhej skupiny sú charakterizované tvorbou acetylénu a etylénu v oleji a vodíka a metánu ako sprievodných plynov.

Vady prvej skupiny, spojené s poškodením izolácie vodičov vinutia, predstavujú najväčšie nebezpečenstvo. Aj pri miernom mechanickom náraze na miesto defektu už môže vzniknúť oblúk. Takéto transformátory potrebujú predovšetkým opravu.

Oxid uhličitý sa však môže tvoriť aj z iných dôvodov, ktoré nesúvisia s poškodením vinutia, napríklad dôvodom môže byť starnutie oleja alebo časté preťaženie a prehrievanie spojené s poruchou chladiaceho systému. Vyskytli sa prípady, kedy bol do chladiaceho systému omylom zavedený oxid uhličitý namiesto dusíka, preto je dôležité pred vyvodením záverov zvážiť údaje z chemickej analýzy a elektrických testov. Môžete porovnať údaje chromatografickej analýzy z podobného transformátora pracujúceho za podobných podmienok.

Počas diagnostiky bude miesto poškodenia izolácie tmavohnedej farby a zreteľne vynikne na pozadí celej izolácie. Na izolácii môžu byť stopy výboja vo forme rozvetvených výhonkov.

Najnebezpečnejšie sú defekty v prípojkách s prúdom, ktoré sa nachádzajú v blízkosti pevnej izolácie. Zvýšenie koncentrácie oxidu uhličitého naznačuje, že je ovplyvnená pevná izolácia, najmä pri porovnaní analytických údajov pre podobný transformátor. Meria odpor vinutia a identifikujú poruchu. Transformátory s týmito poruchami, ako aj s poruchami prvej skupiny, by sa mali najskôr opraviť.

Ak sa pri bežných koncentráciách oxidu uhličitého prekročí acetylén a etylén, dochádza k prehrievaniu magnetického obvodu alebo častí konštrukcie. Takýto transformátor potrebuje v priebehu nasledujúcich šiestich mesiacov veľké opravy. Je dôležité zvážiť ďalšie dôvody, napríklad tie, ktoré súvisia s poruchou chladiaceho systému.

Pri opravnej údržbe transformátorov s zisteným poškodením druhej skupiny sa v miestach poškodenia nachádzajú tuhé a viskózne produkty rozkladu oleja, sú čiernej farby. Pri obnovení prevádzky transformátora po oprave rýchla analýza počas prvého mesiaca po oprave s najväčšou pravdepodobnosťou ukáže prítomnosť predtým zistených plynov, ale ich koncentrácia bude oveľa nižšia; koncentrácia oxidu uhličitého sa nezvýši. Ak sa koncentrácia začne zvyšovať, potom chyba zostáva.

Transformátory s filmovou olejovou ochranou a ďalšie transformátory, u ktorých sa podľa rozboru nepotvrdilo údajné poškodenie pevnej izolácie, sa podrobujú rozšírenej chromatografickej analýze rozpustených plynov.

Poškodenie pevnej izolácie sprevádzané častými výbojmi je najnebezpečnejším typom poškodenia. Ak to naznačujú dva alebo viac pomerov koncentrácie plynu, ďalšia prevádzka transformátora je riskantná a je povolená len so súhlasom výrobcu a chyba by nemala mať vplyv na pevnú izoláciu.

Chromatografická analýza sa opakuje každé dva týždne, a ak sa v priebehu troch mesiacov nezmenia pomery koncentrácií rozpustených plynov, potom nie je ovplyvnená pevná izolácia.

Rýchlosť zmeny koncentrácie plynu tiež naznačuje chyby. Acetylén s častými výbojmi v oleji zvyšuje svoju koncentráciu o 0,004 - 0,01% za mesiac alebo viac a o 0,02 - 0,03% za mesiac - s častými výbojmi v pevnej izolácii. Pri prehriatí sa rýchlosť zvyšovania koncentrácie acetylénu a metánu znižuje, v tomto prípade je potrebné odplynenie oleja a následná analýza raz za pol roka.

Chromatografická analýza transformátorového oleja sa musí podľa predpisov vykonávať raz za šesť mesiacov a transformátory 750 kV potrebujú analýzu dva týždne po uvedení do prevádzky.

Efektívna diagnostika transformátorového oleja prostredníctvom chromatografickej analýzy môže teraz znížiť množstvo nákladnej údržby transformátorov v mnohých energetických systémoch. Na meranie izolačných charakteristík už nie je potrebné odpájať siete, stačí jednoducho odobrať vzorku transformátorového oleja.

Chromatografická analýza transformátorového oleja je teda dnes nevyhnutnou metódou na sledovanie porúch transformátorov v najskoršom štádiu ich výskytu, umožňuje určiť očakávanú povahu chýb a stupeň ich vývoja. Stav transformátora sa hodnotí podľa koncentrácií plynov rozpustených v oleji a rýchlosti ich rastu v porovnaní s hraničnými hodnotami. Pri transformátoroch s napätím 100 kV a vyšším by sa takáto analýza mala vykonávať aspoň raz za šesť mesiacov.

Sú to chromatografické metódy analýzy, ktoré umožňujú posúdiť stupeň opotrebovania izolátorov, prehriatie živých častí a prítomnosť elektrických výbojov v oleji. Na základe stupňa očakávaného zničenia izolácie transformátora, na základe údajov získaných po sérii analýz, možno posúdiť potrebu vyradenia transformátora z prevádzky a jeho uvedenia na opravu. Čím skôr sa zistia vznikajúce chyby, tým nižšie bude riziko havarijného poškodenia a tým menší bude objem opravárenských prác.

" ____ " ____________ 2006

INFORMAČNÁ POŠTA

Výber, skladovanie a preprava vzoriek transformátorového oleja

pre chromatografickú analýzu rozpustených plynov (HARG)

Tento informačný list bol zostavený na základe aktuálnych pokynov, usmerňujúcich dokumentov a GOST, ako aj nahromadených praktických skúseností v tejto oblasti. Nižšie uvedené informácie sa odporúčajú pre špecialistov na prevádzku a opravu elektrických zariadení 110-500 kV.

Technológia odberu vzoriek oleja pre HARG.

Odber vzoriek sa vykonáva v sklenených lekárskych striekačkách (obr. 1) s objemom 10-20 ml so zátkou vyrobenou z hrotu lekárskej ihly s utesneným otvorom. Zátka sa používa na utesnenie injekčnej striekačky po odbere vzoriek. Na odber vzoriek je možné použiť aj špeciálne vzorkovače ELHROM s objemom 20 ml (príloha 1). Vzorkovač je kombináciou špeciálnej celosklenenej striekačky a presného trojcestného kohútika. Konštrukcia vzorkovača umožňuje odber vzoriek zo všetkých typov elektrických zariadení bez použitia prídavných zariadení. Zároveň sú minimalizované straty oleja z elektrických zariadení, čo je dôležité najmä pri nízkoolejových zariadeniach (vysokonapäťové priechodky). Plynotesnosť vzorkovača umožňuje minimálne straty plynu pri skladovaní a preprave.

Každá injekčná striekačka (vzorkovač) musí mať individuálne číslo!

Obrázok 1. Striekačka na odber vzoriek oleja pre CARG

Pri odbere vzoriek transformátorového oleja je potrebné zabezpečiť, aby sa do striekačky s olejom nedostali mechanické nečistoty a vzduchové bubliny.

Odoberanie vzoriek oleja do jednorazových plastových striekačiek je neprijateľné!

Odoberanie vzoriek oleja z otvoreného toku je zakázané!

Kontakt oleja s atmosférickým vzduchom počas odberu vzoriek je neprijateľný!

Pri odbere vzorky oleja z nádrže transformátora 1 (obr. 2) očistite zariadenie na odber oleja od nečistôt a skontrolujte označenie striekačiek. Pripojte hadicu s vnútorným priemerom 6-8 mm vyrobenú z gumy odolnej voči oleju k armatúre na odber vzoriek oleja. Mierne otvorte ventil zariadenia na odber vzoriek oleja a vypustite 1-2 litre oleja, aby ste vypláchli armatúru a hadicu. Pred dokončením vypúšťania zdvihnite voľný koniec hadice nahor, aby ste odstránili vzduchové bubliny. Pripojovací kužeľ injekčnej striekačky pevne zasuňte do vopred pripraveného otvoru v hadičke (je možné použiť lekársku ihlu alebo špeciálne vyrobené adaptéry), zatvorte koniec hadičky, aby sa v nej vytvoril pretlak.

Pred naplnením opláchnite injekčnú striekačku vybraným olejom! Za týmto účelom úplne naplňte injekčnú striekačku zvoleným olejom a potom jemným stlačením piestu vytlačte všetok olej zo striekačky. Postup umývania zopakujte aspoň trikrát.

Obrázok 2. Odber vzorky oleja z nádrže výkonového transformátora

Po umytí naplňte injekčnú striekačku olejom a umiestnením injekčnej striekačky ihlou nahor vytlačte 1-2 ml oleja, aby ste odstránili vzduchové bubliny. Zatvorte injekčnú striekačku špičkou zátky (inštalácia zátky sa vykonáva súčasne so zatlačením na piest injekčnej striekačky). Vyplňte sprievodné hárky (príloha 2), striekačky so vzorkami oleja vložte do špeciálnej nádoby.

Odber vzoriek oleja z utesnených prívodov by sa mal vykonávať podľa technologickej mapy. Pri priechodkách so zabudovaným kompenzátorom tlaku sa vzorky odoberajú priamo z priechodky. Pri vývodkách s diaľkovým kompenzátorom tlaku sa vzorky odoberajú z tlakovej nádoby (pre objasnenie druhu podozrenia na závadu je po dohode so SIZ povolený odber vzorky oleja priamo z vývodiek).

Pri odbere vzorky zo vstupu so vzdialenou tlakovou nádobou zatvorte na chvíľu ventil

nie viac ako 5-10 minút!

Ak chcete odobrať vzorku oleja z utesneného prívodu: zatvorte ventil na prívode, odstráňte zátku zo zdvihu uzatváracieho ventilu, zatlačte kužeľ striekačky cez mäkké gumené tesnenie s hrúbkou 8-10 mm k otvoru ventilu (najskôr musíte prepichnite otvor v tesnení pre kužeľ injekčnej striekačky). Mierne otvorte ventil, kým sa injekčná striekačka nenaplní olejom. Pred naplnením striekačky olejom ju opláchnite vybraným olejom! Za týmto účelom úplne naplňte injekčnú striekačku zvoleným olejom a potom jemným stlačením piestu vytlačte všetok olej zo striekačky.

Po umytí naplňte injekčnú striekačku olejom. Zatvorte ventil, vložte zátku na miesto a úplne otvorte ventil. Injekčnou striekačkou s ihlou nahor vytlačte 1-2 ml oleja, aby ste odstránili vzduchové bubliny. Striekačku pevne uzavrite špičkou zátky (inštalácia zátky sa vykonáva súčasne so zatlačením na piest injekčnej striekačky). Vyplňte sprievodné hárky (príloha 2), striekačky so vzorkami oleja vložte do špeciálnej nádoby.

Hermeticky uzavreté striekačky so vzorkami oleja skladujeme na mieste chránenom pred slnečným žiarením v nádobách naplnených transformátorovým olejom (striekačky musia byť úplne ponorené v oleji). Na kontajneroch musí byť uvedený názov rozvodne.

Doručenie vzoriek ropy do KHARG sa realizuje prepravou PS, prípadne iným spôsobom (po dohode s vedúcimi revírov), najneskôr do 3-4 dní od momentu odberu vzoriek. Vzorky sa posielajú do chemického laboratória s vyplnenými sprievodnými listami. Injekčné striekačky sa prepravujú v nádobách naplnených transformátorovým olejom (injekčné striekačky musia byť úplne ponorené v oleji) vo vertikálnej polohe so zátkami smerom nadol.

Počas prepravy je potrebné vyhnúť sa silným vibráciám, otrasom, náhlym zmenám teploty a priamemu slnečnému žiareniu na vzorky oleja.

Chromatografickú analýzu plynov rozpustených v transformátorovom oleji vykonávajú pracovníci chemického laboratória skúšobne a meracej služby. Výsledky analýzy sú zaznamenané v sprievodnom protokole, ktorý sa po analytickom spracovaní v službe SIZ vracia do rozvodne so záverom špecialistov.

Príloha 1

Odber vzoriek oleja pomocou vzorkovača ELHROM

Odskrutkujte dve polovice tesniacej jednotky.

2 a potiahnite piest späť.

Posuňte tesniaci krúžok kontajnmentovej jednotky do najnižšej polohy piesta tak, aby nezasahoval do voľného pohybu piesta pri odbere vzoriek.

Odstráňte ochranné zátky.

Zatlačte piest až na doraz (na zaistenie voľného pohybu piestu musí byť rukoväť trojcestného ventilu v polohe 2 alebo 3 ) a otočte rukoväť trojcestného ventilu do polohy 1 .

Pripojte kužeľ vzorkovača k zdroju oleja, vypustite časť oleja cez bočnú armatúru (pre pohodlie k nemu môžete pripojiť špeciálnu hadicu). Odporúčaná poloha vzorkovača pri odbere vzorky je vertikálna.

Otočte rukoväť kohútika do polohy 2 , naplňte injekčnú striekačku malým množstvom oleja a otočte rukoväť do polohy 3 .

Jemným stlačením piestu vypustite odobratú časť oleja cez bočnú armatúru.

Otočte rukoväť do polohy 2 a naplňte injekčnú striekačku po značku 20 ml.

Otočte rukoväť do polohy 1 .

Nainštalujte ochranné zátky.

Zaskrutkujte dve polovice utesnenej jednotky, kým sa nezastaví. Vzorka bola odobratá.

Ak pri odbere vzorky z nejakého dôvodu vzorkovač nezaujme vertikálnu polohu, potom na odstránenie vzduchovej bubliny je potrebné vzorkovač odpojiť od zdroja, nastaviť bublinu (do zvislej polohy) a zopakovať všetky postupy znova. Postup odstraňovania vzduchu by sa nemal vykonávať energicky - nepovedie to k požadovanému výsledku, ale len skomplikuje získanie spoľahlivej vzorky.

Pozor! Výmena piestov injekčnej striekačky je zakázaná, pretože piesty nie sú zameniteľné!

Usporiadanie rukoväte trojcestného ventilu so vzorkovačom vo vertikálnej polohe:

Dodatok 2

Požiadavky na vyplnenie sprievodného listu

pri odbere vzoriek transformátorového oleja v HARG

SPRIEVODNÝ LIST

vzorky pre HARG V oleji

PS ____________________________ Typ (tr-ra, vstup) ____________________________________

Disp. meno ____________________ Fáza ______ Sériové číslo ______________________

Číslo výkresu (vstup) _______________________ Výrobca __________________________

Dátum vydania: ____________ Dátum uvedenia do prevádzky. ______________ Záťaž (tr-ra) __________ MW

Značka naplneného oleja ____________________ Typ ochrany oleja (technika) ____________________

Dôvod odberu vzoriek _________________________________ Dátum odberu vzoriek ____________________

Pri odbere vzoriek: t oleja ___________ С, t vzduchu ___________ С

Vzorku odobral (celé meno)_______________________ do injekčnej striekačky č. _________ Podpis ___________

Na sprievodnom liste musia byť uvedené tieto údaje: názov rozvodne, typ zariadenia, expedičné označenie, fáza, sériové číslo, sériové číslo výkresu (pre priechodky). Napríklad:

AODTSTN-267000/500, ATG-4, fáza A, Hlav. č. 92766;

AT-1, 110 kV vstup GMTA-110/2000-U1, fáza A, výkres. č. 2IE.800.055

Okrem toho je potrebné uviesť výrobcu, dátum výroby a uvedenia do prevádzky, hodnotu zaťaženia transformátora pred odberom vzoriek, značku oleja naliateho do zariadenia, typ ochrany pred olejom (voľné dýchanie, dusíková alebo filmová ochrana), dôvod odberu (riadny, mimoriadny, opakovaný, po väčších opravách a pod.), dátum odberu.

Čo najpresnejšie špecifikujte teplotu horných vrstiev oleja a teplotu okolitého vzduchu v čase odberu vzoriek. Uveďte priezvisko, iniciály osoby odoberajúcej vzorku (potvrdené podpisom) a číslo striekačky, v ktorej bola vzorka odobratá.

Vedúci SIZ

1 Z nádrže transformátora je potrebné odobrať dve striekačky (alebo vzorkovače) s objemom 20 ml.

Skúmanie ropných produktov rôznych značiek zahŕňa množstvo výskumných metód. Napríklad chemická analýza transformátorového oleja môže byť doplnená o chromatografické výskumné metódy. A ak potrebujete vykonať komplexnú štúdiu akéhokoľvek typu ropného produktu, špecialisti NP „Federácia súdnych expertov“ sú pripravení splniť vašu objednávku pomocou najmodernejších vyšetrovacích metód a pomocou najnovšieho vybavenia.

Chromatografická výskumná metóda bola prvýkrát uvedená do vedeckého obehu začiatkom 20. storočia a jej autorom je ruský botanik M.S. Farba. Následne sa chromatografia začala rýchlo rozvíjať a teraz sa takéto výskumné metódy široko používajú v takých vedeckých oblastiach, ako je biochémia, fyziológia, farmácia a organická chémia.

Využívanie chromatografických metód na štúdium ropných produktov sa začalo v polovici 20. storočia, keď sa na návrh vedcov začali v ropnom priemysle používať metódy kvapalinovej a kapilárnej chromatografie. Použitie týchto metód umožnilo vykonať presnú a efektívnu analýzu obsahu rôznych frakcií v rope konkrétneho poľa.

Chromatografické metódy analýzy oleja používané pri skúmaní ropných produktov umožňujú riešiť nasledujúce problémy:

• stanovenie frakčného zloženia ropy a ropných produktov;
• stanovenie zloženia komponentov ropy a ropných produktov;
• výpočet individuálnych fyzikálnych vlastností komponentov, ktoré tvoria ropné produkty vrátane automobilového paliva;
• analýza organochlórových látok, merkaptánu, sírovodíka a iných príbuzných zlúčenín v zložení študovaného oleja;
• analýza zložky a frakčného zloženia ropy na určenie zdroja ich pôvodu.

Celý komplex chromatografických štúdií oleja zahŕňa rôzne metódy analýzy, ktorých výber závisí od cieľov a cieľov priradených odborníkovi. Napríklad rozšírená metóda papierovej chromatografie umožňuje stanoviť obsah dechtových látok a asfalténov v oleji. Iný typ analýzy, známy ako vylučovacia chromatografia, je určený na sledovanie dynamiky zmien molekulových hmotností počas rafinácie ropy.

Chromatografická analýza je pohodlná a presná výskumná metóda a možno ju použiť na skúmanie určitých druhov ropných produktov. Napríklad chromatografická analýza oleja používaného v výkonových transformátoroch umožňuje určiť obsah rozpustených plynov, antioxidačných prísad, vlhkosti, polychlórbenylov, čo umožňuje vyvodiť závery o kvalitné zloženie a výkonnostné vlastnosti skúmaného oleja.

Chromatografická analýza transformátorového oleja tiež umožňuje diagnostikovať stav zariadenia analýzou jednotlivých komponentov v oleji. Napríklad zvýšený obsah acetylénu rozpusteného v transformátorovom oleji môže naznačovať prehriatie prúdových spojov v transformátore a nadmerne vysoký obsah oxidu uhličitého môže naznačovať navlhčenie alebo zrýchlené starnutie tuhej izolácie.

Metódy analýzy plynovou chromatografiou umožňujú odborníkom riešiť množstvo rôznych analytických problémov pri skúmaní ropných produktov. Použitie takýchto výskumných metód zaručuje presnosť a objektivitu získaných výsledkov pri práci s najviac odlišné typy ropných produktov.

Je dôležité vziať do úvahy, že moderné výskumné metódy a špičkové analytické zariadenia vyžadujú vysokokvalifikovaných odborníkov. Preto, ak potrebujete chemickú analýzu transformátorového oleja alebo chromatografickú štúdiu oleja, obráťte sa na NP “Federation of Forensic Experts”. Naši špecialisti majú potrebnú kvalifikáciu a vykonajú všetky potrebné typy vyšetrení na vysokej úrovni.

Chemická analýza transformátorového oleja

Náklady na vyšetrenie

Typ štúdia

Analýza ropných produktov: Dieselové palivo podľa indikátorov: - 30 800 Hustota Frakčné zloženie Obsah vody Obsah mechanických nečistôt Hmotnostný podiel síry Limitná teplota filtrovateľnosť Bod oblačnosti Bod vzplanutia Koeficient filtrovateľnosti Test medenej dosky Analýza zahŕňa balíkovú štúdiu 11 ukazovateľov. Testovanie automobilových benzínov AI-80, AI-92, AI-95, AI-98 - 27 000 Hustota Frakčné zloženie Mechanické nečistoty, voda Hmotnostný podiel síry Oktánové číslo Obsah vo vode rozpustných kyselín a zásad Skutočný obsah živice Testy medených dosiek Analýza zahŕňa balíkovú štúdiu 8 ukazovateľov. Okrem toho vykonávame analýzu 101 (stojeden) jednotlivých ukazovateľov pre ropné produkty a palivá a mazivá.

POZNÁMKA:
Cena za analýzu kontaminácie azbestom je vrátane daní.
Odborné konzultácie o analýze kontaminácie azbestom sú bezplatné.
Na miesto odberu vzoriek môžete zavolať chemického experta.

Doplnkové služby:

Všetky dokumenty uvedené v katalógu nie sú ich oficiálnym zverejnením a slúžia len na informačné účely. Elektronické kópie týchto dokumentov je možné šíriť bez akýchkoľvek obmedzení. Informácie z tejto lokality môžete uverejniť na akejkoľvek inej lokalite.

RUSKÁ AKCIOVÁ SPOLOČNOSŤ ENERGETIKA A ELEKTROTECHNIKY
RAO "UES of RUSSIA"

KATEDRA VEDECKOTECHNICKEJ POLITIKY A ROZVOJA

METODICKÉ POKYNY
POMOCOU DIAGNOSTIKY
VÝVOJOVÉ VADY
TRANSFORMÁTOROVÉ ZARIADENIA
PODĽA VÝSLEDKOV
CHROMATOGRAFICKÁ ANALÝZA PLYNOV,
ROZPUSTNÝ V OLEJI

RD 153-34,0-46,302-00

MOSKVA, 2001

VYVINUTÉ: Oddelenie vedeckej a technickej politiky a rozvoja RAO UES Ruska, Vedecký výskumný ústav elektroenergetiky (JSC VNIIE), sekcia - spoločne s CJSC Moskva Izolyátor závod pomenovaná po. A. Barkovej

Účinkujúci: Yu.N. Ľvov, T.E. Kasatkina, B.V. Vanin, M.Yu. Ľvov, V.S. Bogomolov, Yu.M. Sapozhnikov - (JSC VNIIE), S.D. Kassikhin, B.P. Kokurkin, S.G. Radkovský, A.Z. Slavinský - (JSC "MOSIZOLYATOR"), K.M. Antipov, V.V. Smekalov - (Oddelenie vedeckej a technickej politiky a rozvoja RAO UES Ruska)

POTVRDZUJEM: Vedúci oddelenia vedeckej a technickej politiky a rozvoja RAO UES Ruska

Yu.N. Kucherov

ZOZNAM POUŽITÝCH SYMBOLOV

M Ai - limit detekcie i-tého plynu v oleji, % obj.;

A 0 i - počiatočná hodnota koncentrácie i -g o plyn, % obj.;

A i - nameraná hodnota koncentrácie i -g o plyn, % obj.;

Agr i - limitná koncentrácia i -g o plyn, % obj.;

a i - relatívna koncentrácia i -g o plyn;

maxi - maximálna relatívna koncentrácia i -g o plyn;

F Li - integrálna distribučná funkcia;

P Li - pravdepodobnosť;

N je celkový počet transformátorov;

L - interval merania koncentrácie i -g o plyn;

n Li - počet transformátorov s koncentráciou plynu A (1-1) i

V abs i - absolútna rýchlosť spustenia i -g o plynu, % obj./mes.;

Am i, A (m-1) i - dve po sebe idúce merania koncentrácie i -g o plyn, % obj.;

Td - frekvencia diagnózy, mesiace;

V rel i - relatívna miera nárastu i -g o plyn, %/mesiac;

b - faktor následných meraní (vezmite b = 5);

T 1 d - minimálny čas pred opätovným odberom vzoriek oleja, mesiace;

Ar i - koncentrácia i -g o plyn v rovnováhe s plynnou fázou, % obj.;

B i - koeficient rozpustnosti i -g o plyn v oleji

METODICKÉ POKYNY PRE DIAGNOSTIKU ROZVOJ PORÚCH TRANSFORMÁTORA VYBAVENIE PODĽA VÝSLEDKOV CHROMATOGRAFICKÁ ANALÝZA PLYNOV, ROZPUSTNÝ V OLEJI

RD 153-34,0-46,302-00

Dátum vypršania platnosti je nastavený

od 01.01.2001

do 01.01.2011

Reálny Smernice zostavené na základe skúseností získaných v Rusku pri uplatňovaní „Smerníc pre diagnostiku vyvíjajúcich sa defektov na základe výsledkov chromatografickej analýzy plynov rozpustených v oleji výkonových transformátorov“ RD 34.46.302-89 (M: SPO Soyuztekhenergo , 1989), berúc do úvahy odporúčania publikácie IEC 599 a CIGRE a zavádzajú sa s cieľom nahradiť vyššie uvedený RD 34.46.302-89 a nahradiť núdzový obežník Ts-06-88(E) „O opatreniach na zlepšenie spoľahlivosť hermetických puzdier 110-750 kV“ z 27. júla 1988.

Tieto smernice platia pre transformátory s napätím 110 kV a vyšším, blokové transformátory, pomocné transformátory s akýmkoľvek typom olejovej ochrany pred atmosférou a vysokonapäťové utesnené vývodky s napätím 110 kV a vyšším, naplnené transformátorovým olejom akejkoľvek značky.

Usmernenia stanovujú: kritériá diagnostiky porúch vznikajúcich v transformátoroch (kritérium kľúčových plynov, kritérium hraničných koncentrácií plynov, kritérium pomeru koncentrácií pár plynov na určenie typu a povahy poruchy, kritérium rýchlosti rastu plyny v oleji); prevádzkové faktory ovplyvňujúce výsledky DRA; defekty zistené v transformátoroch pomocou DIG; základy diagnostiky prevádzkového stavu transformátorov na základe výsledkov DRG; stanovenie prítomnosti defektu vo vysokonapäťových utesnených puzdrách na základe výsledkov analýzy plynov rozpustených v oleji.

Pravdepodobnosť zhody predpokladaných a skutočných porúch v transformátoroch pri použití týchto pokynov je 95 %.

1. VŠEOBECNÉ USTANOVENIA

1.1 Chromatografická analýza plynov rozpustených v oleji sa vykonáva v súlade s metodikou „Pokyny na prípravu a vykonávanie chromatografickej analýzy plynov rozpustených v oleji výkonových transformátorov“ (RD 34.46.303-98), ktorá zabezpečuje:

1.1.1 Stanovenie koncentrácií nasledujúcich plynov rozpustených v oleji: vodík (H 2 ), metán (CH 4), acetylén ( C2H2), etylén (C2H4), etán (C2H6 ), oxid uhoľnatý (CO), oxid uhličitý ( CO2).

Limitné koncentrácie plynov rozpustených v oleji

	Koncentrácie plynu, % obj.
Vybavenie
Transformátory s napätím 110-500 kV
Transformátory s napätím 750 kV
750 kV reaktory

* pre CO - čitateľ ukazuje hodnotu pre transformátory s ochranou proti dusíku alebo filmovým olejom, menovateľ - pre transformátory s voľným dýchaním; pre CO 2 - čitateľ ukazuje hodnoty pre transformato priekopa s voľným dýchaním so životnosťou do 10 rokov, v menovateli - nad 10 rokov sú v zátvorke uvedené rovnaké údaje pre transformátory s ochranou fóliou alebo dusíkovým olejom

5. STANOVENIE TYPU A CHARAKTERU VYVIAJÚCEHO VADY PODĽA KRITÉRIÍ PRE VZŤAH KONCENTRÁCIÍ PLYNOVÝCH PÁR

Typ a povaha poškodenia vznikajúceho v transformátore je určená pomerom koncentrácií nasledujúcich plynov: H 2, CH 4, C 2 H 2, C 2 H 4 a C 2 H 6.

Hlavné chromatografické znaky defektu

Mechanické nečistoty

Tvorba častíc obsahujúcich uhlík v dôsledku výbojov - acetylén. Vzhľad neúplných iskrových výbojov - vodík. Na povrchoch sa môžu ukladať nečistoty a cez ne prerastať výboje – vodík a acetylén.

Ostré hrany častí v oleji

Vzhľad neúplných iskrových výbojov - vodík. Hromadenie produktov deštrukcie ropy na povrchoch a vytváranie výbojov pozdĺž nich - vodíka a acetylénu.

Prerušené kontaktné spojenia

Vzhľad iskrového výboja v oleji - vodík a acetylén. Ukladanie produktov deštrukcie ropy na povrchy a vytváranie výbojov pozdĺž nich - vodíka a acetylénu. Akumulácia produktov deštrukcie ropy - vodíka a acetylénu.

Uvoľnené kontaktné spojenia horného svorníka

Tepelná deštrukcia ropy (resinizácia) - metán, etán.

Lokálne chyby rámu

Mikrovýboje v jadre - acetylén a vodík.

Literatúra

Vypočítajme absolútne rýchlosti nárastu koncentrácií každého plynu:

Pretože maximálna absolútna rýchlosť rastu je pre vodík, potom T1d z toho určíme:

Tid = 5'5' 10 4 /0,0125 = 0,2 mesiaca, t.j. 6 dní

V skutočnosti sa ďalšia vzorka oleja a ARG uskutočnili po 7 dňoch a získali sa nasledujúce koncentrácie plynu:

4. analýzaC02 = 0,15; SD = 0,02; CH4 = 0,018; C2H4 = 0,051; C2H2 = 0,0035; C2H6 = 0,0053; H2 = 0,01.

Podľa tejto analýzy sa v transformátore potvrdila prítomnosť rýchlo sa rozvíjajúceho defektu tepelného charakteru, ktorý neovplyvňuje pevnú izoláciu – „tepelný defekt vysokej teploty, > 700 °C“ a patrí do skupiny 1 defektov „Prehriatie prúdové spojenia a konštrukčné prvky jadra“.

Transformátor bol vyvezený na opravu. Pri oprave bolo zistené prepálenie medenej odbočky vinutia 330 kV, čo potvrdilo správnosť diagnózy.

V transformátore TDTG-10000/110 sa po aktivácii plynovej ochrany na odstavenie (odobratá vzorka oleja z nádrže transformátora) stanovilo nasledovné zloženie plynov rozpustených v oleji (koncentrácie v % obj.):

C02 = 0,45; SD = 0,04; CH4 = 0,021; C2H4 = 0,027; C2H2 = 0,134; C2H6 = 0,006; H2 = 0,20.

Z výsledkov analýzy vyplýva, že koncentrácie metánu a etylénu sú viac ako 2-krát vyššie ako zodpovedajúce limitné hodnoty (tabuľka RD), koncentrácia vodíka je 20-krát vyššia ako limitná hodnota a acetylénu je viac ako 100-krát vyššia.

Analýza prevádzkových podmienok za predchádzajúce obdobie ukázala, že neexistujú faktory, ktoré by mohli spôsobiť zvýšenie koncentrácií uhľovodíkových plynov(P.).

Na základe získaných koncentrácií uhľovodíkových plynov určíme charakter poruchy vznikajúcej v transformátore podľa tabuľky v texte PD:

Na základe získaných údajov sa predpovedá elektrická porucha - „výboje s vysokým výkonom“.

Transformátor bol vyvezený na opravu a bolo zistené prerušenie vodiča spínača.

V transformátore TDTN-31500/110 reagovala plynová ochrana na signál.

Vzorka plynu bola odobratá z plynového relé a vzorka oleja z nádrže transformátora. Stanovili sa koncentrácie plynov rozpustených v oleji a plyne z plynového relé; výsledky analýzy sú uvedené v tabuľke:

Charakteristika vzorky	Koncentrácie plynu, % obj.
Olej z nádrže
Plyn z relé, (Ac i)
Vypočítaná hodnota plynu z relé, (Ari)

1. Na základe koncentrácií uhľovodíkových plynov v oleji z nádrže transformátora určíme charakter v ňom vznikajúcej závady podľa tabuľky v texte PD:

pre každý plyn (riadok 2 a 3 vzorovej tabuľky) získame nerovnosť: Ari, t.j. možno usudzovať, že plyn v relé sa uvoľnil v nerovnovážnych podmienkach v dôsledku rýchlo sa rozvíjajúcej poruchy (oblúkový výboj ovplyvňujúci pevnú izoláciu).

Bol daný záver vyradiť transformátor z prevádzky. Pri kontrole bola zistená porucha izolácie zákruty.

Dodatok 3

GRAFICKÉ URČENIE PORÚCH VYVIAJÚCICH SA V TRANSFORMÁTOROCH PODĽA VÝSLEDKOV ARG.

Typ porúch vznikajúcich v transformátoroch možno zhruba graficky určiť podľa hlavných plynov: vodíka, metánu, etylénu a acetylénu.

A. Vynesenie grafov na základe relatívnych koncentrácií.

Hlavný plyn sa určuje podľa bodu RD.

1. Pri elektrických poruchách môže byť hlavným plynom vodík alebo acetylén (článok textu RD).

Na obr. - - sú zobrazené grafy elektrických porúch.

2. Pri poruchách tepelného charakteru (prehriatie v dôsledku zlých kontaktov, zvodové prúdy, magnetické rozptylové polia v jarmových nosníkoch, pásoch, kompresných krúžkoch a skrutkách atď.) je hlavným plynom metán alebo etylén v závislosti od teploty ohrevu v zónu rozvoja defektu (pozri odsek textu PD).

Na obr. - sú zobrazené grafy tepelných porúch. Grafy sú zostavené takto:

Podľa výsledkov chromatografickej analýzy oleja (A i ) pomocou vzorca týchto RD vypočítajte relatívne koncentrácie ( a i ) vodík a uhľovodíkové plyny;

Určte hlavný plyn v tejto analýze (na základe vypočítaných relatívnych koncentrácií, maximálnej hodnoty a maxi zodpovedá hlavnému plynu);

Určte hodnotu pomeru a i / a maxi pre uhľovodíkové plyny a vodík a pre hlavný plyn sa tento pomer rovná jednej;

Os X odložte päť rovnakých segmentov a označte výsledné body zodpovedajúcimi plynmi v nasledujúcom poradí:

os Y odložte segment ľubovoľnej veľkosti a označte ho číslom „1“;

Spojte výsledné body rovnými čiarami;

Porovnajte zostrojený graf s grafmi na obr. - a určiť povahu vady.

Pri porovnávaní grafov je potrebné brať do úvahy modalitu a hlavný plyn.

B. Vynesenie grafov na základe absolútnych koncentrácií

1. Podľa výsledkov chromatografickej analýzy oleja plyn s maximálnou koncentráciou (Amax i ) sa berie ako hlavný plyn.

2. Určite pomer nameranej koncentrácie plynnej zložky k maximálnej koncentrácii (A i / Amax i ) a pre hlavný plyn sa tento pomer rovná jednotke.

Na vykresľovanie grafov sa odporúča použiť len tie výsledky ARG, v ktorých sú koncentrácie vodíka a uhľovodíkových plynov niekoľkonásobne vyššie ako zodpovedajúce limitné hodnoty (v tomto prípade neprítomnosť acetylénu v oleji a/alebo prítomnosť sú možné nízke koncentrácie vodíka).

Príklad 1

V transformátore TRDTSN-63000/110 sa podľa výsledkov ARG získali nasledujúce koncentrácie plynov rozpustených v oleji:

H2 = 0,004 % obj., CH4 = 0,084 % obj., C2H2 = 0 % obj., C2H4 = 0,02 % obj., C2H6 = 0,011 % obj., CO = 0,05 % obj., C02 = 0,48 % obj.

ja ) pre každý plyn:

a H2 = 0,004/0,01 = 0,4 a CH4 = 0,084/0,01 = 8,4 a C2H2 = 0 a C2H4 = 0,02/0,01 = 2,0 a C2H6 = 0,011/0,005 = 2,2

8,4 = CH4 > C2H6 > a C2H4 > a H2, t.j. hlavný plyn - metán

Y pre každý plyn

CH4 = 1, H2 = 0,4/8,4 = 0,05, C2H4 = 2/8,4 = 0,24, C2H2 = 0, C2H6 = 2,2/8,4 = 0,26

4. Zostavíme graf (obr. RD):

Ryža. 4.1. Graf teplotnej poruchy v rozsahu priemerných teplôt spôsobenej prepálenými kontaktmi voliča

V autotransformátore ATDTsTG-240000/220 sa podľa výsledkov ARG získali nasledujúce koncentrácie plynov rozpustených v oleji:

H2 = 0,01 % obj., CH4 = 0,09 % obj., C2H2 = 0,008 % obj., C2H4 = 0,167 % obj., C2H6 = 0,03 % obj., CO = 0,019 % obj., C02 = 0,24 % obj.

a ja ) pre každý plyn:

a H2 = 0,01/0,01 = 1 a CH4 = 0,09/0,01 = 9 a C2H2 = 0,008/0,001 = 8 a C2H4 = 0,167/0,01 = 16,7 = 0,03/0,005 = 0,03/0,005

16,7 = C2H4 > a CH4 > a C2H2 > a C2H6 > a H2, t.j. hlavným plynom je etylén.

Za každý plyn

C2H4 = 1, H2 = 1/16,7 = 0,06, CH4 = 9/16,7 = 0,54, C2H2 = 8/16,7 = 0,45, C2H6 = 6,0/16,7 = 0,36

4. Zostavíme graf (obr.).

5. Pomocou hlavného plynu C 2 H 4 nájdeme graf na obr. ,Aplikácia podobná vykreslenému grafu (obr.). Následne sa podľa údajov ARG v autotransformátore predpovedá porucha tepelného charakteru - vysokoteplotné prehriatie oleja.

CO 2 /CO = 0,24/0,019 = 12,6, preto pevná izolácia nie je ovplyvnená poruchou.

Autotransformátor fungoval ešte 4 mesiace. a bol odvezený na opravu.

Pri opravách sa zistilo, že prítlačný krúžok vinutia VN bol skratovaný k prítlačnému krúžku vinutia NN cez spadnutú misku zdviháka.

Ryža. 4.2. Graf tepelnej poruchy - prehriatie vysokej teploty spôsobené skratom v jadre

Príklad 3

V autotransformátore ATDTsTN-250000/500 sa podľa výsledkov ARG získali nasledujúce koncentrácie plynov rozpustených v oleji:

H2 = 0,03 % obj., CH4 = 0,18 % obj., C2H2 = 0 % obj., C2H4 = 0,3 % obj., C2H6 = 0,043 % obj., CO = 0,016 % obj., C02 = 0,19 % obj.

) pre každý plyn:

a H2 = 0,03/0,01 = 3 a CH4 = 0,18/0,01 = 18 a C2H2 = 0 a C2H4 = 0,3/0,01 = 30 a C2H6 = 0,043/0,005 = 8,6

2. Na základe získaných relatívnych koncentrácií určíme hlavný plyn:

30 = C2H4 > a CH4 > a C2H6 > a H2, t.j. hlavným plynom je etylén.

Y pre každý plyn

C2H4 = 1, H2 = 3/30 = 0,1, CH4 = 18/30 = 0,6, C2H2 = 0, C2H6 = 8,6/30 = 0,29

4. Zostavíme graf (obr.).

5. Pomocou hlavného plynu C 2 H 4 nájdeme graf na obr. ,Aplikácia podobná vykreslenému grafu (obr.). Následne sa podľa údajov ARG v autotransformátore predpovedá porucha tepelného charakteru - vysokoteplotné prehriatie oleja.

C02/CO = 0,19/0,016 = 11,9

Ryža. 4.3. Graf tepelnej poruchy - vysokoteplotný ohrev (> 700 °C) spôsobený kontaktom spodnej konzoly s hrotom

Príklad 4

V transformátore TDTN-40000/110 sa podľa výsledkov ARG získali nasledujúce koncentrácie plynov rozpustených v oleji:

H2 = 0,011 % obj., CH4 = 0,036 % obj., C2H2 = 0 % obj., C2H4 = 0,152 % obj., C2H6 = 0,039 % obj., CO = 0,04 % obj., C02 = 0,45 % obj.

) pre každý plyn:

a H2 = 0,011/0,1 = 1,1 a CH4 = 0,036/0,01 = 3,6 a C2H2 = 0 a C2H4 = 0,152/0,01 = 15,2 a C2H6 = 0,039/0,005 = 7,8

2. Na základe získaných relatívnych koncentrácií určíme hlavný plyn:

15,2 = a C2H4 > C2H6 > a CH4 > a C2H6 > a H2, tie. hlavným plynom je etylén.

3. Určte hodnoty segmentov pozdĺž osi Y pre každý plyn

C2H4 = 1, H2 = 1,1/15,2 = 0,072, CH4 = 3,6/15,2 = 0,24, C2H2 = 0, C2H6 = 7,8/15,2 = 0,5

4. Zostavíme graf (obr.).

5. Pomocou hlavného plynu C 2 H 4 nájdeme graf na obr. ,Aplikácia podobná vykreslenému grafu (obr.). Následne sa podľa údajov ARG v transformátore predpovedá porucha tepelného charakteru - vysokoteplotné prehriatie oleja.

6. Aby sme rozhodli, či je pevná izolácia ovplyvnená defektom, určíme pomer koncentrácií CO 2 /CO:

C02/CO = 0,45/0,04 = 11,25

Ryža. 4.4. Graf tepelnej poruchy - vysokoteplotný ohrev (> 700 °C) spôsobený spálenými kontaktmi spínača

Príklad 5

V autotransformátore ODTGA-80000/220 sa podľa výsledkov ARG získali nasledujúce koncentrácie plynov rozpustených v oleji:

H2 = 0,097 % obj., CH4 = 0,019 % obj., C2H2 = 0,013 % obj., C2H4 = 0,024 % obj., C2H6 = 0,0023 % obj., CO = 0,064 % obj., C02 = 0,27 % obj.

1. Určite relatívne koncentrácie (a i ) pre každý plyn:

a H2 = 0,097/0,01 = 9,7 a CH4 = 0,019/0,01 = 1,9 a C2H2 = 0,013/0,001 = 13 a C2H4 = 0,024/0,01 = 2,4 a C2H6 = 0,0023/0,005 = 0,46

2. Na základe získaných relatívnych koncentrácií určíme hlavný plyn:

5.3. RD), preto chyba ovplyvňuje pevnú izoláciu.

Autotransformátor bol vyvezený na opravu. Pri oprave sa zistilo, že izolácia čapov je prepálená, ťahadlá konzoly sa dotýkajú a kov čapov je prepálený.

Ryža. 4.5. Graf elektrického defektu (oblúka) spôsobeného skratom v jadre

Príklad 6(pozri prílohu, príklad pre prípad, keď sa spustila ochrana plynu)

V transformátore TDTG-10000/110 sa podľa výsledkov ARG získali nasledujúce koncentrácie plynov rozpustených v oleji:

H2 = 0,20 % obj., CH4 = 0,021 % obj., C2H2 = 0,134 % obj., C2H4 = 0,027 % obj., C2H6 = 0,0006 % obj., CO = 0,04 % obj., C02 = 0,45 % obj.

1. Určite relatívne koncentrácie (a i ) pre každý plyn:

a H2 = 0,20/0,01 = 20 a CH4 = 0,021/0,01 = 2,1 a C2H2 = 0,134/0,001 = 134 a C2H4 = 0,027/0,01 = 2,7 a C2H6 = 0,0006/0,005 = 0,12

2. Na základe získaných relatívnych koncentrácií určíme hlavný plyn:

134 = a C2H2 > H2 > a C2H4 > CH4 > C2H6, tie. hlavný plyn - acetylén

3. Určte hodnoty segmentov pozdĺž osi Y pre každý plyn

C2H2 = 1, H2 = 20/134 = 0,15, CH4 = 2,1/134 = 0,016, C2H6 = 0,12/134 = 0,12, C2H4 = 2,7/134 = 0,02

4. Zostavíme graf (obr.).

5. Pre hlavný plyn C 2 H 2 graf nájdeme na obr. ,Aplikácia podobná vykreslenému grafu (obr.). V dôsledku toho sa podľa údajov ARG predpovedá elektrická porucha v transformátore - porucha spôsobená oblúkom.

6. Aby sme rozhodli, či je pevná izolácia ovplyvnená defektom, určíme pomer koncentrácií CO 2 /CO:

C02/CO = 0,45/0,04 = 11,25

Pri opravách bolo zistené prerušenie vodiča spínača.

Ryža. 4.6. Graf elektrickej poruchy (oblúk)

Príklad 7

V transformátore TDTN-63000/110 sa podľa výsledkov ARG získali nasledujúce koncentrácie plynov rozpustených v oleji:

H2 = 0,053 % obj., CH4 = 0,02 % obj., C2H2 = 0,0013 % obj., C2H4 = 0,049 % obj., C2H6 = 0,009 % obj. (koncentrácie oxidu uhoľnatého a oxidu uhličitého neboli stanovené ).

1. Určite relatívne koncentrácie (a i ) pre každý plyn:

a H2 = 0,053/0,01 = 5,3 a CH4 = 0,02/0,01 = 2,0 a C2H2 = 0,0013/0,001 = 1,3 a C2H4 = 0,049/0,01 = 4,9 a C2H6 = 0,009/0,005 = 1,8

2. Na základe získaných relatívnych koncentrácií určíme hlavný plyn:

5,3 = a H2 > a C2H4 > a CH4 > C2H6 > a C2H2, t.j. hlavný plyn - vodík

3. Určte hodnoty segmentov pozdĺž osi

Ryža. 4.7. Graf elektrickej poruchy (iskrenie)

Príklad 8

V transformátore TDTs-400000/330 sa podľa výsledkov ARG získali nasledujúce koncentrácie plynov rozpustených v oleji:

H2 = 0,27 % obj., CH4 = 0,025 % obj., C2H2 = 0,024 % obj., C2H4 = 0,030 % obj., C2H6 = 0,007 % obj. (koncentrácie oxidu uhoľnatého a oxidu neboli stanovené) .

1. Určite relatívne koncentrácie (a i ) pre každý plyn:

a H2 = 0,27/0,01 = 27,0 a CH4 = 0,025/0,01 = 2,5 a C2H2 = 0,024/0,001 = 24,0 a C2H4 = 0,030/0,01 = 3,0 a C2H6 = 0,007/0,005 = 1,4

2. Na základe získaných relatívnych koncentrácií určíme hlavný plyn:

27 = H2 > a C2H2 > a C2H4 > a CH4 > a C2H62, t.j. hlavný plyn - vodík

3. Určte hodnoty segmentov pozdĺž osi

Chromatografická analýza rozpustených plynov (CDGA) je jednou z metód hodnotenia stavu transformátora na základe analýzy transformátorového oleja. Používa sa ako prostriedok včasnej diagnostiky vznikajúcich porúch zariadenia. Moderné technické prostriedky umožňujú monitorovanie bez použitia špeciálneho laboratórneho vybavenia. Zariadenia odoberajú vzorky nepretržite, čo umožňuje sledovať dynamiku problémov a včas prijať vhodné opatrenia.

Typické plyny vyrábané z minerálneho oleja a celulózy (papier a lepenka) v transformátoroch zahŕňajú:

vodík (H2);

metán (CH4);

etán (C2H6);

etylén (C2H4);

acetylén (С₂Н₂);

oxid uhoľnatý (CO);

Oxid uhličitý (CO₂).

Okrem toho sú vždy prítomné kyslík a dusík a ich koncentrácia sa mení v závislosti od tesnosti krytu transformátora.

Poruchy transformátora stanovené chromatografickou analýzou rozpustených plynov

Procedúra HARG umožňuje identifikovať obsah rôznych látok v olejovej zmesi. Na základe ich počtu môžeme vyvodiť závery o určitých problémoch. Tu sú príklady vzťahu medzi nadmernými koncentráciami plynov rozpustených v transformátore a najtypickejšími poruchami:

• vodík (H 2) - čiastočné, iskrové, oblúkové výboje;
• metán (CH 4) - tepelné poruchy spojené s prehriatím oleja a izolácie v rozsahu 400–600 stupňov Celzia;
• etán (C 2 H 6) - podobné problémy, ale pri teplotách do 400 stupňov Celzia;
• etylén (C 2 H 4) - prehriatie nad 600 stupňov;
• acetylén (C 2 H 2) - výskyt elektrického oblúka, iskrenie;
• oxid uhoľnatý (CO) a oxid uhličitý (CO 2) - starnutie a vlhkosť na pevnej izolácii alebo v oleji.

Niektoré plyny rozpustené v transformátore (etylén a acetylén) môžu tiež naznačovať prehriatie kontaktov spínacích zariadení, zahriatie miesta pripojenia elektrostatickej clony a čapu, skratovanie vodičov vinutia a iné chyby.

Zariadenie na chromatografickú analýzu rozpustených plynov

Moderné zariadenia nevyžadujú odosielanie vzoriek do laboratória. Chromatografy poskytujú nepretržité online monitorovanie, odber vzoriek v určených intervaloch. Väčšina moderných zariadení, vrátane značky Serveron, má nasledujúce funkcie a vlastnosti:

• meranie obsahu hlavných plynov (vrátane vodíka, kyslíka, oxidu uhličitého, metánu, dusíka a iných);
• chyba nie viac ako 5%;
• meranie obsahu vlhkosti v oleji;
• určenie teploty prostredia;
• odber vzoriek v intervaloch od 2 do 24 hodín, automatické prepnutie na častú analýzu pri prekročení koncentrácií;
• funkcia automatickej kalibrácie;
• expertný softvér;
• minimálne nároky na údržbu.

Konštrukčne zariadenie na chromatografickú analýzu rozpustených plynov pozostáva zo sústavy skúmaviek, vzorkovacieho zariadenia a elektronickej analytickej jednotky. Vzorkovacie zariadenie a analytická jednotka sú uzavreté v jednom kryte.

1. Popis prístrojov ARG, ktoré sa používajú v chromatografoch Serveron - Duvalov trojuholník/päťuholník, Rogersove koeficienty.

Prístroje na chromatografickú analýzu rozpustených plynov, ponúkané na stránke spoločnosti BO-ENERGO, majú potrebné certifikáty a spĺňajú požiadavky priemyslu. Pracujú na tepelne vodivometrickom princípe - merajú tepelnú vodivosť plynu a nosiča a určujú rozdiel medzi indikátormi.

Výhody online chromatografickej analýzy rozpustených plynov

Metóda umožňuje nepretržité monitorovanie koncentrácií plynov rozpustených v transformátorovom oleji. Vizualizáciu a interpretáciu výsledkov merania je možné vykonávať bez zapojenia odborníkov tretích strán. softvér, dodávaný kompletne so zariadením, umožňuje získať kompletné diagnostické informácie o stave transformátora.

Výhody online chromatografickej analýzy rozpustených plynov a laboratórneho CARG.

• Laboratórne merania ARG sa zvyčajne vykonávajú raz ročne alebo každé dva roky.
• Väčšina porúch sa vyskytuje neočakávane a v relatívne krátkom časovom období (niekoľko dní alebo dokonca hodín) s malými alebo žiadnymi predpokladmi.
• Online ARG umožňuje identifikovať postupné aj náhle zmeny trendy v obsahu všetkých plynov.
• Zisťuje vzťah anomálií plynu s vonkajšími parametrami a udalosťami, ako je zaťaženie transformátora, teplota oleja, zmena stavu prepínača odbočiek zaťaženia atď.

Príklad porovnania trendov

Obr. 1 Porovnanie trendu nameraného obsahu plynu etánu a údajov z chemického laboratória

Plynová chromatografia je analytická metóda, ktorá prešla veľmi dobrým teoretickým vývojom. Práve starostlivé štúdium jej teoretických a praktických základov prispelo k rýchlemu rozvoju tejto techniky v posledných desaťročiach.

Je známe, že plynová chromatografia sa líši od iných podobných metód tým, že používa plyn ako mobilnú fázu. Stacionárna fáza môže byť pevná látka alebo kvapalina. V závislosti od toho hovoria o plynovej adsorpcii alebo plyno-kvapalinovej chromatografii.

K separácii zmesí látok v zariadeniach, ako je plynový chromatograf, dochádza opakovaným opakovaním procesu rozdeľovania zložiek medzi stacionárnu kvapalnú alebo pevnú fázu a pohyblivú plynnú fázu. Separačný proces je založený na rozdieloch v prchavosti a rozpustnosti analytov. Zložka, ktorej prchavosť pri danej teplote je väčšia a rozpustnosť stacionárnej fázy je menšia, sa bude kolónou pohybovať rýchlejšie.

Použitie plynu ako mobilného nosiča umožňuje získať také výhody, ako je jasné oddelenie zložiek a rýchlosť analýzy. Skúšobná vzorka sa zavedie do kolóny v plynnej alebo parnej forme. Pomocou tejto metódy môžete analyzovať nielen plyny, ale aj kvapalné, ktoré sa zahrievaním prevedú do požadovaného stavu. V tomto ohľade hrá pri plynovej chromatografii veľmi dôležitú úlohu teplota, pri ktorej celý proces prebieha. Prevádzkové limity pre metódu analýzy plynnej adsorpcie sa pohybujú od 70 do 600 °C a pre metódu plyn-kvapalina - od 20 do 400 °C. Priemysel vyrába plynový chromatograf, ktorý vám umožňuje vopred naprogramovať teplotu.

Táto metóda umožňuje analyzovať látky, ktorých je menej ako 400. Pri vyparovaní sa nerozkladajú a pri následnej kondenzácii nemenia svoje zloženie.

Plynovo-kvapalinová chromatografia sa používa najmä v analytickej praxi. Oproti plynovej adsorpcii má niektoré výhody, ktoré sú spojené najmä so širokým výberom možných stacionárnych kvapalných fáz, ako aj s vysokou čistotou a čo je dosť dôležité, s homogenitou kvapalín.

Plynová chromatografia je expresná metóda vyznačujúca sa vysokou presnosťou, citlivosťou a možnosťou automatizácie. Všestrannosť a flexibilita tejto metódy je určená zariadením použitým v konkrétnom prípade. Plynová chromatografia použitá pre poskytuje jednoznačné výsledky, o ktorých niet pochýb.

Táto metóda vám umožňuje vyriešiť mnoho analytických problémov, oddeliť a určiť pomer zlúčenín s minimálnymi rozdielmi v tlaku pár. Metóda plynovej chromatografie sa používa na čistenie chemikálií a rozdelenie zmesí na jednotlivé zložky. Je obzvlášť účinný pri oddeľovaní látok podobného zloženia, ktoré patria do rovnakej triedy: organické kyseliny, alkoholy, uhľovodíky.

Chromatografia je široká oblasť fyzikálno-chemických metód analýzy, ktorá sa zaoberá vývojom metód na separáciu komplexných viaczložkových zmesí.

Charakteristické znaky akýchkoľvek chromatografických metód sú tieto:

Vysoké rozlíšenie separačného procesu, vďaka vysokej účinnosti procesu, umožňujúce separovať aj látky, ktoré majú podobný charakter, štruktúru a vlastnosti. To do značnej miery vysvetľuje široké použitie chromatografie v rôznych oblastiach vedeckého výskumu, laboratórnej praxe a priemyslu.

Tie separácie, ktoré nebolo možné uskutočniť pred použitím chromatografických metód, sa po ich nástupe stali ľahko realizovateľnými. Ide napríklad o delenie zmesí aminokyselín na jednotlivé zložky, delenie zmesí uhľovodíkov na jednotlivé látky, delenie zmesí prvkov vzácnych zemín na jednotlivé prvky, izoláciu enzýmov v ich čistej forme a mnohé iné. iné separácie.

Mierne separačné podmienky. Proces chromatografickej separácie zmesí môžete porovnať s procesom separácie komplexných zmesí destiláciou, ale ak sa konvenčná destilácia vykonáva spravidla za dosť drsných podmienok (vysoká teplota, hlboké vákuum), potom sa vykonajú chromatografické separácie spravidla za veľmi miernych podmienok (atmosférický tlak, normálne teploty).

Uvádzame hlavné problémy, ktoré možno vyriešiť pomocou chromatografických metód:

Separácia viaczložkových zmesí na jednotlivé zložky, t.j. Ide v podstate o kvalitatívnu a kvantitatívnu analýzu komplexných zmesí látok.

Koncentrácia látok z ich veľmi zriedených roztokov. Ciele tu môžu byť veľmi odlišné: chromatografické metódy umožňujú koncentrovať urán obsiahnutý v prírodných rudách na desatiny alebo dokonca stotiny percenta; koncentrát rádia obsiahnutý v prírodných vodách v koncentráciách 10 -5 −10 -6 g-atóm/l. Úlohou môže byť získavanie cenných kovov (striebro, zlato, platina) zo zriedených technologických roztokov (hydrometalurgia) alebo priemyselných Odpadová voda(otázky životného prostredia).

Čistenie technických produktov, privedenie týchto produktov na daný stupeň chemickej čistoty, získanie čistých chemických činidiel.

Kontrola hmoty na homogenitu, čistotu, t.j. identifikácia látky, dôkaz, že zodpovedá danému chemickému vzorcu.

Kontrola rôznych priemyselných odvetví pomocou chromatografických metód.

Klasifikácia chromatografických metód

Klasifikácia chromatografických metód je založená na princípoch, ktoré zohľadňujú nasledovné: rôzne funkcie proces separácie:

Rozdiely v stave agregácie fáz použitého chromatografického systému;

Rozdiely v povahe interakcií medzi separovanými látkami a stacionárnou fázou;

Experimentálne rozdiely v spôsobe, akým sa uskutočňuje proces chromatografickej separácie.

V tabuľkách 1–3 sú uvedené hlavné možnosti klasifikácie známych chromatografických metód.

Tabuľka 1. Možnosti chromatografie, ktoré sa líšia agregačným stavom fáz

Keďže povaha interakcií separovaných zlúčenín s fázami rôznych chromatografických systémov sa môže značne líšiť, neexistujú takmer žiadne objekty, na ktorých separáciu by nebolo možné nájsť vhodnú stacionárnu fázu (pevnú alebo kvapalnú) a mobilnú fázu. rozpúšťadlové systémy.

Tabuľka 2. Možnosti chromatografie, ktoré sa líšia povahou interakcií separovaných zlúčenín so stacionárnou fázou

Mechanizmus separačného procesu	Názov možnosti
podľa veľkosti molekuly	sitová chromatografia
v dôsledku fyzickej adsorpcie	molekulová chromatografia
v dôsledku rozpustenia	deliaca chromatografia
v dôsledku výmeny iónov	iónomeničová chromatografia
v dôsledku tvorby vodíkových väzieb, prejavom chemickej afinity a pod.	chemisorpčná chromatografia
v dôsledku tvorby koordinačných väzieb oddelených organických molekúl s katiónmi kovov v skupinách (ligandoch) navrúbľovaných na povrch adsorbenta	chromatografia na výmenu ligandov
v dôsledku tvorby stabilného komplexu len jednou z oddelených zložiek s navrúbľovanou špecifickou skupinou stacionárnej fázy	afinitná chromatografia

Tabuľka 3. Možnosti chromatografie, líšiace sa spôsobom implementácie

Plynová chromatografia

Napriek tomu, že metóda plynovej chromatografie bola objavená až v roku 1952, teória procesu oddeľovania zmesí látok touto metódou je teraz rozvinutá oveľa hlbšie ako pri iných metódach. Vysvetľuje to predovšetkým skutočnosť, že metódy plynovej chromatografie sa v praxi používali oveľa intenzívnejšie ako iné.

Odlišným znakom plynovej chromatografie od iných metód chromatografických separácií je, že použitá mobilná fáza musí byť nevyhnutne v plynnom stave a pôsobiť ako nosný plyn, ktorý posúva separované zlúčeniny pozdĺž kolóny. Ako nosné plyny môžu byť použité jednotlivé plyny, plynné zlúčeniny alebo zmesi plynov a plynných zlúčenín.

Charakteristické znaky plynovej chromatografie sú:

Vysoká separačná schopnosť: plynová chromatografia nemá konkurenciu v schopnosti analyzovať viaczložkové zmesi. Žiadna iná metóda nedokáže analyzovať ropné frakcie pozostávajúce zo stoviek komponentov v priebehu jednej hodiny.

Všestrannosť: všestrannosť metódy charakterizuje separácia a analýza širokej škály zmesí - od plynov s nízkou teplotou varu až po zmesi kvapalných a pevných látok s bodom varu do 500 o C a vyšším. V petrochemickom a plynárenskom priemysle možno 90 – 100 % všetkých analýz vykonať pomocou plynovej chromatografie.

Vysoká citlivosť: vysoká citlivosť metódy je daná tým, že použité detekčné systémy umožňujú spoľahlivo stanoviť koncentrácie 10 -8 – 10 -9 mg/ml. Pomocou koncentračných metód a selektívnych detektorov je možné určiť stopové nečistoty s koncentráciou do 10 -10%.

Expresnosť: rýchlosť plynovej chromatografie je zdôraznená skutočnosťou, že doba separácie je vo väčšine prípadov 10–15 minút, niekedy 1–1,5 hodiny pri separácii viaczložkových zmesí. Počas tejto doby sa však analyzuje niekoľko desiatok alebo stoviek komponentov. V niektorých špeciálnych prípadoch môže byť čas oddelenia kratší ako jedna minúta.

Jednoduchá konštrukcia zariadenia: plynové chromatografy sú relatívne lacné, celkom spoľahlivé a proces analýzy je možné plne automatizovať.

Malá veľkosť vzorky: Plynová chromatografia je v podstate mikroanalytická metóda, pretože na analýzu stačí vzorka s veľkosťou desatín mg.

Vysoká presnosť analýzy: chyba merania ± 5 % relatívne sa dá ľahko dosiahnuť na takmer akomkoľvek zariadení na plynovú chromatografiu. Za špeciálnych podmienok sa dosiahne chyba ±0,001–0,002 % relatívne.

Je potrebné poznamenať, že existujú obmedzenia metódy plynovej chromatografie:

Neschopnosť separovať a analyzovať zmesi neprchavých zlúčenín;

Komplikácie pri separácii a analýze tepelne nestabilných zlúčenín;

Nemožnosť separácie a analýzy zlúčenín schopných disociácie v analyzovaných roztokoch (separácia iónov).

Plynový chromatograf. Schematický diagram

Každé zariadenie na plynovú chromatografiu musí obsahovať nasledujúci zoznam komponentov:

zdroj nosného plynu;

Ventil na jemné nastavenie prietoku nosného plynu;

Zariadenie na vstrekovanie vzoriek;

Chromatografický stĺpec;

detektor;

Stĺpový termostat a detektorový termostat;

registrátor;

Merač prietoku nosného plynu.

Pozrime sa na účel a konštrukciu hlavných komponentov plynového chromatografického zariadenia.

Ryža. 1. Schéma plynového chromatografu (1 - zdroj nosného plynu; 2 - ventil na jemné nastavenie rýchlosti prietoku nosného plynu; 3 - zariadenie na zavádzanie vzorky; 4 - chromatografická kolóna; 5 - detektor; 6 - kolóna termostat a detektorový termostat; 7 - zapisovač; 8 - prietokomer nosného plynu)

Možnosti metódy

Pri klasifikácii variantov metód plynovej chromatografie sa predpokladá, že mobilná fáza (nosný plyn) je absolútne inertná voči stacionárnej fáze a separovaným zlúčeninám.

Klasifikácia opcií je teda založená len na charakteristikách stacionárnej fázy.

Ako stacionárna fáza v plynovej chromatografii sa používa buď pevný adsorbent alebo kvapalina nanesená vo forme tenkého filmu na adsorpčne inertnom pevnom nosiči.

Podľa typu použitých stacionárnych fáz sa metódy plynovej chromatografie delia na metódy plynovej adsorpcie a metódy plyn-kvapalina. Separácia zložiek analyzovanej zmesi vo verzii s plynovou adsorpciou je založená na rozdiele separovaných látok v hodnotách adsorpcie na povrchu adsorbentu a v prípade plyno-kvapalinovej chromatografie na rozdiele v rozpustnosti zložiek analyzovanej zmesi v stacionárnej kvapalnej fáze.

V prípade, že použitý pevný nosič stacionárnej kvapalnej fázy vykazuje adsorpčné vlastnosti, implementuje sa prechodná verzia plynovej chromatografie - plyn-kvapalina-pevná chromatografia.

Každá možnosť je charakterizovaná svojím vlastným pozitívne vlastnosti a nevýhody, ktoré je potrebné vziať do úvahy pri výbere optimálnej metódy separácie každej konkrétnej zmesi.

Plynová adsorpčná chromatografia

Plynová adsorpčná chromatografia je metóda na analýzu zmesí plynov a vysoko prchavých látok. Separácia je založená na rozdiele adsorpcie na povrchu pevného nosiča (adsorbentu). Adsorpcia môže byť spôsobená nešpecifickými (orientačnými, indukčnými a disperznými) a špecifickými interakciami (komplexácia alebo tvorba vodíkových väzieb) a závisí od povahy adsorbentu a sorbátu. Ako adsorbenty sa používajú porézne nosiče, ktoré majú chemickú, fyzikálnu a tepelnú stabilitu; homogénny povrch, rovnomerné rozdelenie veľkosti pórov a známa adsorpčná aktivita. Adsorpčná aktivita závisí od špecifickej plochy povrchu (určenej geometrickou štruktúrou nosiča) a špecifickej povrchovej energie (určenej chemickou štruktúrou povrchu). Výhodou adsorbentov ako stacionárnych fáz je ich schopnosť odolávať vysokým teplotám, absencia signálu pozadia pri práci s ionizačnými detektormi a vysoká selektivita. Adsorbenty sa delia na anorganické, polymérne (organické) a modifikované. Z anorganických adsorbentov sú dôležité najmä sorbenty na báze uhlíkových materiálov. Ide o nepolárne sorbenty, u ktorých zohrávajú v separačnom procese osobitnú úlohu geometrické parametre povrchu. Väčšina zaujímavá vlastnosť týchto materiálov – možnosť separácie štruktúrnych izomérov. Polárne anorganické sorbenty na báze oxidu kremičitého sú široko používané. Pre plynovú adsorpčnú chromatografiu je obzvlášť zaujímavé použitie zeolitových molekulových sít (M 2/n O Al 2 O 3 xSiO 2 yH 2 O), ktoré úspešne umožňujú separáciu rôznych zmesí plynov. Použitie adsorbentov na báze Al 2 O 3 je obmedzené vzhľadom na ich heteropolárny povrch, hygroskopickosť a asymetriu píkov separovaných zlúčenín. Sorbenty sa používajú na separáciu ľahkých uhľovodíkov. Najrozmanitejšie polymérne sorbenty sú založené na poréznych polyméroch styrénu a divinylbenzénu. Môžu byť syntetizované so špecifikovanými vlastnosťami a veľmi čistým povrchom. Sú to hydrofóbne sorbenty, ktoré slabo zadržiavajú polárne molekuly obsahujúce hydroxy-aminoskupiny. Hlavnou oblasťou použitia polymérnych sorbentov je separácia polárnych a reaktívnych plynov a vysoko polárnych organických zlúčenín; stanovenie vody v organických rozpúšťadlách a prchavých organických nečistôt vo vode.

Metóda plynovej adsorpčnej chromatografie sa zvyčajne používa na hodnotenie obsahu kyslíka, vodíka, metánu, oxidu uhličitého, oxidu uhoľnatého, oxidov dusíka, chlóru, oxidu siričitého, sírovodíka a sírouhlíka v atmosférickom vzduchu.

Výhody metódy adsorpcie plynov sú:

· len v tomto prípade sa prejavuje vysoká separačná schopnosť pri analýze zmesí plynov a pár nízkovriacich látok;

· neprchavosť pevného adsorbentu;

· tepelná stabilita adsorbentu v širokom rozsahu zmien teploty chromatografickej kolóny;

· vyššia rýchlosť prenosu hmoty ako pri plyno-kvapalinovej chromatografii, čo vedie k rýchlej separácii zmesí látok;

· možnosť úpravy povrchu adsorbenta;

· dostatočná mechanická pevnosť adsorbentov;

Dostupnosť adsorbentov.

Nevýhody metódy zahŕňajú:

· nedostatočná geometrická rovnomernosť povrchu adsorbenta;

· nedostatočná stálosť chemického zloženia povrchu adsorbentov v dôsledku prítomnosti nečistôt;

· zvýšená adsorpčná aktivita adsorbentov;

· zvýšená katalytická aktivita adsorbentov;

· nelinearita adsorpčnej izotermy;

· nedostatočne široký výber adsorbentov.

Plynová kvapalinová chromatografia

plynový spektrometrický počítačový chromatograf

V praxi sa plynová kvapalinová chromatografia používa častejšie kvôli rôznorodosti stacionárnych fáz. Pri plyno-kvapalinovej chromatografii sa separácia zložiek vzorky dosiahne opakovaným opakovaním distribučných procesov medzi pohybujúcou sa plynnou a stacionárnou kvapalnou fázou. Rýchlosť migrácie zložiek závisí od ich prchavosti a schopnosti rozpúšťať sa v stacionárnej kvapalnej fáze. Zložky s nízkou rozpustnosťou v kvapalnej fáze a najvyššou prchavosťou pri danej teplote prechádzajú kolónou rýchlejšie a naopak zložky s nízkou prchavosťou a vysokou rozpustnosťou v stacionárnej fáze majú nízku pohyblivosť. Čím väčšia je mobilita, tým kratší je retenčný čas.

Ako stacionárny fázový nosič sa používajú adsorbenty s povrchom 0,5-3,0 m2/g a veľkosťou pórov (0,5-1,5)10-3 mm. Najčastejšie používané nosiče sú kremelina, sklenené guľôčky, silikagél a polytetrafluóretylén.

Stacionárne fázy musia byť chemicky a tepelne stabilné, zmáčať nosič a nanášať na jeho povrch ako jednotný film. Je známych viac ako tisíc stacionárnych kvapalných fáz, často sa používa okolo 100. Podľa chemické zloženie stacionárne fázy sú rozdelené do nasledujúcich tried:

Uhľovodíky (nasýtené uhľovodíky, zmesi nasýtených a nenasýtených uhľovodíkov, aromatické uhľovodíky) Príklady: skvalán, parafínový olej, apiezónové mazivá, alkylnaftalény, polyfenyléter

Siloxány s radikálmi rôznej polarity (nepolárne, stredne polárne a polárne) Príklady: metylsiloxán, metylfenylsiloxán, nitrilesiloxán, polyéterové silikóny

Estery a estery, polyétery, polyglykoly

Ftaláty a fosfáty

Výber stacionárnej fázy závisí od polarity separovaných zlúčenín a ich schopnosti vytvárať vodíkové väzby. Na oddelenie polárnych sorbátov sú potrebné polárne stacionárne fázy a nepolárne, nepolárne. Koncept polarity kombinuje vlastnosti, ktoré určujú selektivitu v dôsledku fyzikálnej interakcie molekúl s funkčnými skupinami. Do úvahy sa berie súčet nerozlučne spojených interakcií, napríklad vzájomná orientácia dipólov, indukčné a disperzné sily a vznik vodíkových mostíkov.

Pri plyno-kvapalinovej chromatografii sú rozdiely v retencii určené nešpecifickými aj špecifickými interakciami. Nepolárne zlúčeniny sa zvyčajne oddeľujú podľa ich teplôt varu. V prípade nepolárnej stacionárnej fázy sa polárne zlúčeniny zadržia podstatne menej ako nepolárne zlúčeniny vriace pri rovnakej teplote. Retencia polárnych zlúčenín sa zvyšuje so zvyšujúcou sa polaritou stacionárnej fázy a naopak, retenčný čas zlúčenín sa zvyšuje so znižovaním polarity stacionárnej fázy.

Kapilárna plynová chromatografia

Široká škála použitých kvapalných stacionárnych fáz rozhoduje o úspechu separácie veľká kvantita zlúčeniny rôzneho charakteru. Avšak samotná zmena charakteru stacionárnej fázy a s tým spojená zmena jej schopnosti rozpúšťania nemôže zabezpečiť úspešnosť separácie vo všetkých prípadoch. Pri oddeľovaní zložitých zmesí zložiek s podobnými chemickými a fyzikálne vlastnosti a zmesi pozostávajúce z veľké číslo rôznych látok, do popredia sa dostávajú zvýšené nároky na kvalitu chromatografickej kolóny. Tieto požiadavky spĺňajú kapilárne kolóny bez nosiča, keď sa na vnútornom povrchu kapiláry ukladá film stacionárnej fázy. Tento typ kolóny, navrhnutý Golayom v roku 1957, poskytuje výrazne vyššiu separačnú účinnosť v porovnaní s konvenčnými náplňovými kolónami.

Matematický popis procesu migrácie konečnej zóny hmoty v nekonečne dlhej trubici je založený na nasledujúcich ustanoveniach:

· realizuje sa laminárne prúdenie nosného plynu;

· stacionárna fáza je fixovaná na vnútornej stene kapiláry vo forme homogénneho tekutého filmu;

· rozloženie rýchlostí v prúdení viskózneho média v trubici kruhového prierezu má parabolický charakter;

· v blízkosti osi prúdenia je rýchlosť maximálna a priamo pri stenách je rýchlosť pohybu média nulová.

Pohyb nosného plynu v kolónach bez plniva je sprevádzaný výrazne nižšími energetickými stratami ako v rúrkach plnených poréznym materiálom s rovnakým voľným prierezom. Neprítomnosť náplne zlepšuje účinnosť kolóny o dva alebo viac rádov.

Na prípravu kapilárnych kolón sa používajú sklenené, kremenné alebo kovové rúrky, ktoré musia spĺňať nasledujúce požiadavky:

· kapilára musí mať po celej dĺžke požadovanú dĺžku a konštantný priemer a tieto parametre sa nesmú meniť vplyvom teploty a tlaku;

· vnútorný povrch kapiláry musí byť chemicky homogénny, nemali by na ňom byť veľké trhliny ani póry;

· povrch musí v minimálnej miere adsorbovať sorbáty, kvapalné stacionárne fázy a nosný plyn;

· povrch musí byť pevne a rovnomerne zmáčaný stacionárnou fázou, t.j. na povrchu musí byť homogénna separačná vrstva stacionárnej fázy;

· kapiláry musia mať potrebnú mechanickú pevnosť.

Príprava kolóny pozostáva z niekoľkých etáp: výroba kapiláry; príprava vnútorného povrchu kapiláry - leptanie alebo dekontaminácia; aplikácia stacionárnej fázy; kondicionovanie a testovanie kapilárnej kolóny.

Aby sa dosiahol vysoký separačný výkon kolón, musí byť na vnútorných stenách kapiláry nanesený homogénny, rovnomerný film kvapaliny. V súčasnosti sa používajú dve hlavné metódy: dynamická a statická. V prvom prípade sa vnútorný povrch kapiláry zvlhčí prechodom určitého objemu roztoku kvapalnej fázy vo vhodnom rozpúšťadle cez kapiláru pod vplyvom zvýšeného tlaku plynu. Zátka roztoku pohybujúca sa pozdĺž kapiláry zanecháva za sebou kvapalný film, potom cez kapiláru prechádza inertný plyn, v dôsledku čoho sa rozpúšťadlo odparí a získa sa tenký film stacionárnej fázy. Statická metóda spočíva v tom, že kapilára sa naplní roztokom stacionárnej fázy a rozpúšťadlo sa za podmienok odparí zvýšená teplota alebo nízky krvný tlak. Hrúbka separačnej vrstvy by mala byť zvolená na základe skutočnosti, že medzi mobilnou plynnou fázou a separačnou vrstvou by malo dôjsť k intenzívnemu prenosu hmoty tak, aby sa medzi nimi dostatočne rýchlo nastolila rovnováha a aby sa kapacita kolóny (určila množstvom stacionárnej kvapalnej fázy) nie je príliš malý. Na zvýšenie kapacity sa navrhuje fixovať stacionárnu fázu v tenkej vrstve nosiča nanesenej na stene kapiláry.

Existuje niekoľko typov kapilárnych stĺpcov:

1. Kapilárne kolóny s filmom tekutej stacionárnej fázy (WCOT) tenký film stacionárnej fázy je nanesený priamo na vnútorný povrch kolóny, hrúbka filmu 0,01-1 μm; vnútorný priemer a hrúbka steny - n.10-n.100 mikrónov

2. Kapilárne kolóny s poréznou vrstvou impregnovanou kvapalnou fázou (PLOT) na vnútorných stenách je vrstva nosiča nesúceho stacionárnu fázu, hrúbka filmu 1 - 5 µm

3. Kapilárne kolóny s pevným nosičom (PKK-TN alebo PLOT) vrstva pevného nosiča je nastriekaná na vnútorné steny, hrúbka filmu 10 µm

4. Kapilárne kolóny s chemicky naočkovanou stacionárnou fázou Rozdiely medzi kapilárnymi kolónami v ich charakteristikách a náplňovými kolónami určujú špecifiká plynových chromatografických zariadení na prácu s nimi. Takýmito znakmi sú malé objemy vstreknutých vzoriek, nízke prietoky nosného plynu a vysoké rýchlosti zmeny koncentrácie pri elúcii nábehových a zadných okrajov chromatografických píkov. To určuje skutočnosť, že všetky spojenia kapilárnych kolón s ostatnými prvkami zariadenia musia byť vykonané tak, aby objem dutín, ktoré vznikajú, bol minimálny.

Zvláštnosti kapilárnej chromatografie kladú na detektory veľmi prísne požiadavky. Musia mať vysokú citlivosť a rýchlosť záznamu signálu a mať malý objem meracej komory. Plameňový ionizačný detektor spĺňa všetky požiadavky v najvyššej miere.

Reakčná plynová chromatografia

Reakčná plynová chromatografia (RGC) využíva cielené chemické premeny neprchavých zlúčenín na prchavé, ako aj nestabilných na stabilné. Pre RGC sa používa niekoľko možností:

· chemická tvorba derivátov;

· pyrolytické RGC (študované látky sa rozložia pri vysokých teplotách a výsledné produkty sa potom stanovia chromatograficky);

· metóda „odčítania“ (interferujúce zložky sú absorbované špecifickými činidlami a neovplyvňujú stanovenie zložiek, ktoré sa stanovujú).

Medzi pozitívne vlastnosti RGC patrí: rozšírenie rozsahu plynovej chromatografie; zlepšená separácia analyzovaných zlúčenín, pretože jednotlivé vlastnosti zlúčenín sa výraznejšie prejavia vo výsledných derivátoch ako pri pôvodných zlúčeninách; významné zlepšenie kvantitatívnych charakteristík analytických stanovení; zvýšenie citlivosti detekcie; lepšia konzervácia chromatografickej kolóny.

Nevýhody RGC sú: zvýšená zložitosť analýzy, zhoršenie účinnosti separácie a dlhší čas analýzy.

Najpoužívanejšou metódou je derivácia.

Hlavné metódy získavania derivátov sú uvedené nižšie:

1. Príprava silylových derivátov.

2. Alkylácia

3. Príprava esterov

V praxi používajú:

Diazometánová metóda, kde derivatizačná reakcia prebieha podľa rovnice RCOOH + CH 2 N 2 → RCOOCH 3 + N 2,

metanolová metóda ─RCOOH + CH 3 OH → RCOOCH 3 a

pyrolytická metóda ─ RCOOH + (CH 3) 4 NOH → RCOOCH 3 + H 2 O + (CH 3) 3 N.

4. Príprava éterov

Derivatizácia zlúčenín prebieha podľa rovnice:

ROH + CH 3 I →ROCH 3 + HI

5. Príprava acylderivátov

Diagram znázorňuje procesy derivatizácie:

najbežnejšími acylačnými činidlami sú anhydridy zodpovedajúcich kyselín

6. Tvorba oxímov a hydrazínov

7. Tvorba derivátov anorganických zlúčenín (cheláty prchavých kovov, alkylderiváty ortuti, hydridy, chloridy).

Chromatografia-hmotnostná spektrometria

Kombinácia GC a hmotnostnej spektrometrie je jednou z naj účinných metód analýza komplexných zmesí v objektoch životné prostredie. Analytické možnosti GC a hmotnostnej spektrometrie sa ideálne dopĺňajú a kombinácia metód umožňuje získať veľké množstvo informácií. Na obr. Je znázornená schéma počítačovej chromatograficko-hmotnostnej spektrometrie, ktorá umožňuje všetky stupne analýzy najzložitejších zmesí organických látok.

GC a MS sú vlastné všeobecné vlastnosti- pri oboch spôsoboch:

– analýza látky sa vykonáva v plynnej fáze;

– množstvo látky potrebné na jednu analýzu je 10 – 6 g;

– rýchlosť analýzy v oboch metódach môže byť koordinovaná tak, že počas elúcie jedného chromatografického píku je možné zmerať niekoľko úplných hmotnostných spektier.

Rozdiel je v tom, že v iónovom zdroji hmotnostného spektrometra sa udržiava vysoké vákuum (10 -5 -10 -6 Pa), zatiaľ čo tlak v chromatografickej kolóne je 10 5 Pa. Na zníženie tlaku sa používa molekulárny separátor, ktorý je jedným koncom pripojený k chromatografickej kolóne a druhým k iónovému zdroju hmotnostného spektrometra. Separátor odstraňuje väčšinu nosného plynu z prúdu plynu opúšťajúceho kolónu a organická hmota sa vedie do hmotnostného spektrometra. Tlak sa potom zníži na prevádzkový tlak hmotnostného spektrometra. Na tento účel sa používajú tieto procesy prenosu hmoty:

– výpotok cez úzke póry a praskliny;

– difúzia v expandujúcom prúde plynu;

– difúzia cez polopriepustné membrány.

Tieto procesy sa používajú v efúznych, tryskových a membránových molekulárnych separátoroch. Na ionizáciu sa používa iónový dopad, ale zaujímavejší je iný spôsob ionizácie - chemická ionizácia. Pri tejto metóde je zdroj iónov naplnený reakčným plynom, ktorý je ionizovaný nárazom elektrónov a molekuly stanovených organických zlúčenín sa premieňajú na ióny v dôsledku interakcie s iónmi reakčného plynu alebo „pomalými“ elektrónmi. Takáto ionizácia je „mäkká“, to znamená, že výsledné ióny sa nerozpadnú na malé fragmenty, ale zostávajú vo forme „molekulárneho iónu“. Na ionizáciu labilných organických zlúčenín (vrátane biologicky aktívnych) boli vyvinuté špeciálne ionizačné metódy: elektrosprejová ionizácia (ESI) a jej podtyp, chemická ionizácia pri atmosférickom tlaku (MALDI). Vývoj plynovej chromatografie-hmotnostnej spektrometrie bol uľahčený aj vytvorením „rýchlych“ kvadrupólových hmotnostných analyzátorov.

Analytické aplikácie chromatografie.

Chromatografia je jednou z metód prípravy vzoriek. Pri analýze zložitých zmesí, aby sa s istotou určilo množstvo požadovanej zložky, je takmer vždy potrebné pripraviť vzorku na analýzu: extrakcia, kryštalizácia, odparovanie, koprecipitácia atď. Jednou z metód takejto prípravy vzorky je chromatografický proces, t.j. rozdelenie komplexnej zmesi na jej zložky. Nahromadené skúsenosti nám umožňujú tvrdiť, že pri analýze zložitých objektov nemožno zanedbať takmer žiadnu zo zložiek:

· environmentálne štúdie preukázali, že toxický účinok malých koncentrácií ťažkých kovov je oveľa vyšší ako účinok významných koncentrácií NO 2, SO 2 atď.;

· biologické štúdie odhaľujú silný vplyv malých koncentrácií vitamínov, antibiotík a iných lieky;

· pri analýze potravinárskych výrobkov na pozadí vysokého obsahu bielkovín, tukov, sacharidov je veľmi dôležité stanovenie toxínov a minerálov;

· kvalitu produktov do značnej miery určuje prítomnosť alebo naopak absencia rôznych prísad nachádzajúcich sa v nízkych koncentráciách.

Tieto príklady možno znásobiť.

Z vyššie uvedeného môžeme vyvodiť jednoznačný záver: v súčasnosti je potrebný podrobný chemický rozbor rôznych zmesí a biologických predmetov. Riešenie tohto problému nie je možné bez použitia pomerne účinných metód na oddeľovanie zložitých zmesí. Medzi týmito metódami dominuje chromatografia. Táto metóda, ktorá sa rýchlo rozvíjala v poslednom desaťročí, otvorila možnosť separácie zmesí s desiatkami a stovkami zložiek, ich kvantitatívnu a kvalitatívnu analýzu a preparatívnu izoláciu jednotlivých látok. Princípy chromatografie sú veľmi univerzálne, vďaka čomu je vhodná na štúdium objektov najrôznejšieho charakteru, od ropy a atmosférických plynov až po proteíny a dokonca aj vírusy.

Obdobie, ktoré začalo v analytickej chémii organických zlúčenín od začiatku 60. rokov, možno bez preháňania nazvať érou chromatografie. Jeden z variantov tejto metódy – kolónová kvapalinová chromatografia, vytvoril ruský botanik Tsvet M.S. (odtiaľ názov „Farebné“ chromatografy) v roku 1903. Počas nasledujúcich štyridsiatich rokov sa chromatografia veľmi nepoužívala praktické uplatnenie. Až po roku 1950 Nastal čas na uznanie chromatografie. V roku 1952 Uskutočnili sa prvé práce na kvapalinovej chromatografii a čoskoro bola zvládnutá výroba plynových chromatografov a počas nasledujúcich 20 rokov sa plynová chromatografická analýza stala hlavnou metódou štúdia prchavých tepelne stabilných zlúčenín. Väčšina organických zlúčenín však nemá prchavosť a tepelnú stabilitu potrebnú pre plynovú chromatografiu a je možné ich chromatografovať iba za miernejších podmienok charakteristických pre kvapalinovú stĺpcovú chromatografiu. Rýchlosť a účinnosť separácie, ako aj citlivosť analýzy pri použití tejto metódy zostali dlhodobo neuspokojivé. A to až v rokoch 1965-75. Hlavné vedecké a technologické problémy, ktoré brzdili vývoj metódy, boli v zásade vyriešené. Pokrok, ktorý nasledoval, bol taký úžasný, že moderná prístrojová verzia metódy dostala svoj vlastný názov – vysokoúčinná kvapalinová chromatografia. Najdôležitejším katalyzátorom rozvoja chromatografickej vedy a praxe boli potreby rôznych chemických a prírodných vied, od medicíny po súdnu znalosť, nehovoriac o chemických a biologických vedách. Zavedenie chromatografických metód v týchto oblastiach radikálne zmenilo taktiku a metódy výskumu a poskytlo nové možnosti riadenia výroby (až 200 chromatografov na 1 podnik). Chromatografické vybavenie je teraz možné vidieť v chemickom laboratóriu, v dielni, v nemocnici a v kokpite lode.

Možno tvrdiť, že zavedenie chromatografie vštepuje modernému chemikovi Nový vzhľad o látkach a zmesiach, ktoré študuje. Ukazuje sa, že ani jedna látka nie je taká čistá, ako sa zdá, a ani jedna zmes nie je taká jednoduchá, ako sa zdá, kým nie sú dôkladne preštudované chromatografickými metódami. O opodstatnenosti tejto výskumnej tézy je presvedčený asi každý, v ktorého práci sa chromatografia pevne udomácnila. Pesimizmus je tu však len vo forme a nie v obsahu, pretože objavenie nových zložiek alebo nečistôt v zmesi pomocou chromatografie môže viesť k hodnotnému vedeckému výsledku alebo prinajmenšom zabrániť chybným rozhodnutiam a záverom.

Takže chromatografia je:

a) množstvo teoretických konceptov venovaných zákonom sorpcie a prenosu hmoty;

b) materiálový základ - zariadenia a sorbenty;

c) metodologický a aplikovaný výskum vedúci k vytvoreniu špecifických techník.

Zoznam použitých zdrojov

· Shapovalova E.N., Pirogov A.V., „Chromatografické metódy analýzy“ Toolkit na špeciálny kurz, Moskva, 2007

· V. A. Vinarsky, „Chromatografia“ Prednáškový kurz v dvoch častiach 1. časť. Plynová chromatografia, Vedecko-metodické centrum MINSK „Elektronická kniha BSU“ 2003

Orlov V.I. Aratskov A.A., "Kvapalinová chromatografia".