A.J. Martin a R.L. Sing prvýkrát v roku 1941 predpovedal 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 (plynovo-kvapalinová 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 časťou kontinuálne dodávaného nosného plynu a vstupuje do chromatografickej kolóny naplnenej stacionárnou (stacionárnou) kvapalnou fázou. (NF). Zdieľané komponenty sú distribuované medzi PF A NF podľa ich distribučného pomeru 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 v dôsledku viacnásobného opakovania sorpčno-desorpčných aktov, keď sa PF pohybuje pozdĺž NF vo vnútri chromatografickej kolóny. Chromatografia sa vykonáva na plynových (plyno-kvapalinových) chromatografoch rôznych prevedení. Na obr. 1 je 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, ktorá meria tlak a prietok nosného plynu. Vo výparníku 3, ktorého teplota je udržiavaná dostatočná na rýchle odparenie zmesi, sa analyzovaná vzorka zavádza pomocou mikrostriekačky do chromatografickej kolóny 5, ktorá je umiestnená v termostate 4. Nosný plyn unáša oddelenú parnú zmes pozdĺž chromatografickej kolóny, takže procesy sorpčno-desorpčných zložiek sa mnohokrát opakujú a vždy, keď sa v systéme vytvorí dynamická rovnováha separovaných látok medzi PF A NF. Tieto viacnásobné prechody látok, ktoré sa majú oddeliť PF v NF a naopak sa uskutočňujú po celej dĺžke chromatografickej kolóny, kým pary látok, ktoré sa majú oddeliť, neopustia kolónu spolu s nosným plynom. Po rozdelení zmesi na zóny zložiek tieto vstupujú do detektora 6, v ktorom sa generuje signál, ktorý je zosilnený zosilňovačom 7 a konvertovaný zapisovačom 8 do podoby záznamu chromatogramu na zapisovacom papieri. Pretože afinita rôznych látok, ktoré sa majú oddeliť NF rôzne, potom sa v procese sorpcia - desorpcia prechody oneskorujú NF nerovnaký čas, pretože dochádza k rozdielu v dráhe. Čím vyššia je teplota varu a relatívna rozpustnosť látky v NF, tie. čím väčší je jeho distribučný koeficient, tým dlhšie zostáva v ňom NF, čím neskôr opúšťa chromatografickú kolónu. Nakoniec z chromatografickej kolóny spolu s nosným plynom odchádzajú úplne alebo čiastočne oddelené zóny (objemy) látok s parnou chromatografiou.
Ak sú distribučné koeficienty pre dve zložky zmesi rovnaké, potom nie sú oddelené. Ak sú ich distribučné koeficienty rozdielne, dochádza k separácii a zložka s najmenším distribučným koeficientom opúšťa kolónu ako prvá.
Páry oddelených zložiek spolu s nosným plynom vstupujú do detektora chromatografu, ktorý generuje elektrický signál - čím väčší, tým vyššia je koncentrácia v zmesi plynu a pár. 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 prvkov elektrických zariadení, prakticky však neinformuje o kvalite a stave samotného oleja. Chromatografická analýza (CHARG) vám umožňuje:
- sledovať vývoj procesov v zariadení,
- odhaliť chyby v ranom štádiu ich vývoja, ktoré nie sú odhalené tradičnými metódami,
- určiť predpokladaný charakter vady a stupeň prítomného poškodenia
- navigovať pri určovaní miesta poškodenia.
Stav zariadenia sa hodnotí porovnaním kvantitatívnych údajov získaných počas analýzy s hraničnými hodnotami koncentrácie 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) | Poruchy elektrického charakteru: čiastočné výboje, iskry a oblúky |
| metán (CH4) | Tepelné chyby: zahrievanie olejovej a olejovo-papierovej izolácie v teplotnom rozsahu (400-600)°С alebo zahrievanie olejovej a papierovej izolácie sprevádzané vypúšťaním; |
| Etán (C2H6) | Tepelné poruchy: 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) | Poruchy elektrického charakteru: elektrický oblúk, iskrenie |
| ohorľavý plyn (CO) | Tepelné chyby: starnutie a zmáčanie olejovej a/alebo pevnej izolácie; |
| oxid uhličitý (CO2) | Tepelné chyby: starnutie a zmáčanie olejovej a/alebo pevnej izolácie; ohrev pevnej izolácie |
Poruchy transformátora stanovené chromatografickou analýzou:
|
Názov defektov |
Základné plyny | charakteristické plyny |
| Prehrievanie spojov pod prúdom |
C2H4- v prípade ohrevu oleja |
H 2 , ODH 4 AOD 2 H 6 |
| - zahrievanie a vyhorenie kontaktov spínacích zariadení; - oslabenie a zahrievanie miesta pripevnenia elektrostatickej clony; - rozbitie elektrostatickej clony; |
||
| - uvoľnenie skrutiek kompenzátorov vývodov NN; - zoslabenie a zahriatie kontaktných spojov nízkonapäťového výstupu a čapu izolátora priechodky; - zlomené spájkovanie prvkov vinutia: uzavretie paralelných a elementárnych vodičov vinutia atď. |
C2H2- v prípade prehriatia oleja, |
|
| Prehrievanie konštrukčných prvkov skeletu. | ||
| - nevyhovujúca izolácia plechov z elektroocele; - porušenie izolácie spojovacích tyčí alebo obložení, jarmových nosníkov s vytvorením skratového obvodu; - všeobecné zahrievanie a neprijateľné lokálne zahrievanie z bludných magnetických polí v jarmových nosníkoch, obväzoch, kompresné krúžky a skrutky; - nesprávne uzemnenie magnetického obvodu; - porušenie izolácie tlmičov a hrotov panvy reaktora, zdvihákov a lisovacích krúžkov pri kompresii a pod. |
||
| Čiastočné výboje | H 2 |
CH 4
AOD 2
H 2
s malým obsahom |
| Iskrové a oblúkové výboje | H 2 alebo OD 2 H 2 |
CH 4
a C 2
H 2
s akýmkoľvek obsahom |
| Zrýchlené starnutie a/alebo vlhnutie pevnej izolácie | SO A CO 2 | |
| Prehrievanie pevnej izolácie | CO 2 |
Na získanie objektívnych výsledkov chromatografickej analýzy transformátorového oleja je potrebné kompetentne odoberať vzorky zo zariadení naplnených olejom. Podrobnejšie požiadavky na odber vzoriek transformátorového oleja nájdete v časti Odber vzoriek oleja
Zariadenie na chromatografickú separáciu a analýzu zmesí látok sa nazýva chromatograf. Chromatograf pozostáva z: systému vstrekovania vzorky, chromatografickej kolóny, detektora, systému registrácie a kontroly teploty a zariadení na príjem separovaných zložiek. Chromatografy sú kvapalinové a plynové v závislosti od stavu agregácie mobilnej fázy. Najčastejšie sa používa vyvolávacia chromatografia.
Chromatograf funguje nasledovne. Nosný plyn sa kontinuálne dodáva z valca do chromatografickej kolóny cez regulátory tlaku a prietoku premenlivou alebo konštantnou rýchlosťou. Kolóna sa umiestni do termostatu a naplní sa sorbentom. Teplota sa udržiava konštantná a je v rozsahu 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 zafixuje zmena koncentrácie zložiek na výstupe. Procesy prebiehajúce v detektore sú prevedené na elektrický signál a následne zaznamenané ako chromatogram.
Za posledných desať rokov sa v elektroenergetike rozšírilo chromatografická analýza transformátorového oleja, ktorý vykazuje dobré výsledky v diagnostike transformátorov, pomáha identifikovať plyny rozpustené v oleji a určuje prítomnosť defektov v transformátore.
Elektrikár jednoducho odoberie vzorku, doručí ju do laboratória, kde chemický pracovník vykoná chromatografickú analýzu, potom zostáva na ňom, aby zo získaných výsledkov vyvodil správne závery a rozhodol, či sa má transformátor ďalej prevádzkovať, alebo je potrebné byť opravené alebo vymenené.
V závislosti od spôsobu uvoľňovania plynov z transformátorového oleja existuje niekoľko spôsobov odberu vzoriek. Poďme sa pozrieť na 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: potiahnutím piestu na koniec zapichnite koniec ihly do korku, zatlačte na piest, priveďte ho do stredu striekačky, potom ponorte korok so zapichnutou ihlou. spolu so striekačkou s piestom stlačeným na polovicu pod vodou. Ak nie sú žiadne vzduchové bubliny, injekčná striekačka je zapečatená.
Transformátor má otvor na odber vzoriek oleja. Tryska sa vyčistí, vypustí sa určité množstvo oleja, ktorý v nej stagnuje, injekčná striekačka a zariadenie na odber oleja sa umyjú olejom a potom sa odoberie vzorka. Operácia odberu vzoriek sa vykonáva v nasledujúcom poradí. T-kus 5 so zátkou 7 je pripojený k odbočke 1 pomocou rúrky 2 a rúrka 3 je pripojená ku kohútiku 4.
Ventil na transformátore sa otvorí, potom sa otvorí ventil 4, cez ktorý sa vypustí až 2 litre transformátorového oleja a potom sa uzavrie. Ihla striekačky 6 sa vloží cez zátku 7 T-kusu 5 a striekačka sa naplní olejom. Ventil 4 sa trochu otvorí, zo striekačky sa vytlačí olej - toto je umývanie striekačky, tento postup sa opakuje 2 krát. Potom odoberú vzorku oleja do injekčnej striekačky, vyberú ju z T-zátky a nalepia do vopred pripravenej zátky.
Zatvorte ventil transformátora, odstráňte systém na extrakciu oleja. Striekačka sa označí dátumom, menom pracovníka, ktorý vzorku odobral, názvom objektu, označením transformátora, miestom odberu oleja (nádrž, vstup), následne sa injekčná striekačka umiestni do špeciálneho kontajner, ktorý sa odošle do laboratória. Označovanie sa často vykonáva v skrátenej forme a prepis sa zaznamenáva do denníka.
Ak sa plánuje čiastočné uvoľnenie rozpustených plynov, vzorka sa odoberie do špeciálneho vzorkovača oleja. Presnosť bude vyššia, ale objem oleja bude musieť byť tiež väčší, do troch litrov. Piest 1 spočiatku klesá ku dnu, prebublávačka 2 vybavená teplotným snímačom 3, keď je ventil 4 uzavretý, je zaskrutkovaný do otvoru 5, zatiaľ čo ventil 6 je uzavretý. Zátka 8 uzatvára otvor 7 na dne olejovej vane. Vzorka sa odoberie z rúrky 9, uzavretej zátkou, pripevnenej k podnosu transformátora. Vypustite 2 litre oleja.
Rúrka s prevlečnou maticou 10 je pripevnená k odbočke. Armatúra s maticou smeruje nahor, čo umožňuje oleju vytiecť postupne, nie viac ako 1 ml za sekundu. Prebublávačka 2 sa vysunie a piest 1 sa pretlačí tyčou 11 cez otvor 7, čím sa zdvihne. Otočením odlučovača oleja sa matica 10 naskrutkuje na otvor 5, kým olej neprestane vytekať.
Odlučovač oleja sa plní transformátorovým olejom rýchlosťou pol litra za minútu. Keď sa driek 12 piesta 1 objaví v otvore 7, nasadí sa zátka 8 na otvor 7. Prívod oleja je uzavretý, hadica nie je odpojená, olejová vaňa je prevrátená, armatúra 10 je odskrutkovaný, uistite sa, že olej dosiahne potrubie 5, prebublávačka 2 je naskrutkovaná 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 jeden deň. Laboratórna analýza umožňuje získať výsledky naznačujúce odchýlku v obsahu rozpustených plynov od normy, v súvislosti s ktorou elektrotechnická služba rozhoduje o budúcom osude transformátora.
Chromatografická analýza umožňuje určiť obsah rozpusteného v oleji: oxid uhličitý, vodík, oxid uhoľnatý, ako aj metán, etán, acetylén a etylén, dusík a kyslík. Najčastejšie sa analyzuje prítomnosť etylénu, acetylénu a oxidu uhličitého. Čím menšie je množstvo analyzovaných plynov, tým menšia je rôznorodosť začínajúcich škôd.
V súčasnosti je možné vďaka chromatografickej analýze identifikovať dve skupiny poškodení transformátora:
Poruchy izolácie (výboje v papierovo-olejovej izolácii, prehrievanie pevnej izolácie);
Poruchy súčiastok pod prúdom (prehrievanie kovu, výboje 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 a dusíkovou ochranou transformátorového oleja. Stanovujú sa 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.
Najväčšie nebezpečenstvo predstavujú chyby prvej skupiny spojené s poškodením izolácie vodičov vinutia. Aj pri malom mechanickom náraze na miesto defektu už môže vzniknúť oblúk. Takéto transformátory potrebujú predovšetkým opravu.
Oxid uhličitý však môže vznikať aj z iných dôvodov, ktoré nesúvisia s poškodením vinutia, ako je starnutie oleja alebo časté preťaženie a prehrievanie spojené so zlyhaním chladiaceho systému. Vyskytli sa prípady, keď bol do chladiaceho systému omylom pridaný oxid uhličitý namiesto dusíka, preto je dôležité pred vyvodením záverov vziať do úvahy údaje z chemickej analýzy a elektrických testov. Môžete porovnať údaje chromatografickej analýzy podobného transformátora pracujúceho za podobných podmienok.
Pri diagnostike bude miesto poškodenia izolácie tmavohnedé a zreteľne vynikne na všeobecnom pozadí celej izolácie. Na izolácii môžu byť stopy výboja vo forme rozvetvených výhonkov.
Najnebezpečnejšie sú defekty v spojoch 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. Zmerajte odpor vinutia, zistite poruchu. Transformátory s týmito poruchami, ako aj s poruchami prvej skupiny, by sa mali najskôr opraviť.
V prípade prekročenia acetylénu a etylénu pri normálnej koncentrácii oxidu uhličitého dochádza k prehriatiu magnetického obvodu alebo častí konštrukcie. Takýto transformátor potrebuje generálnu opravu v priebehu nasledujúcich šiestich mesiacov. Je dôležité zvážiť ďalšie príčiny, napríklad tie, ktoré súvisia s poruchou chladiaceho systému.
Pri opravách transformátorov s identifikovaným poškodením druhej skupiny sa v miestach poškodenia nachádzajú tuhé a viskózne produkty rozkladu oleja, sú čierne. Keď sa transformátor po oprave vráti do prevádzky, rýchla analýza v priebehu 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 ochranou olejovým filmom a ďalšie transformátory, u ktorých sa podľa rozboru nepotvrdí podozrenie na 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, pričom porucha by nemala mať vplyv na pevnú izoláciu.
Chromatografická analýza sa opakuje každé dva týždne, a ak sa pomery koncentrácií rozpustených plynov v priebehu troch mesiacov nezmenia, potom nie je ovplyvnená pevná izolácia.
Poruchy naznačuje aj rýchlosť zmeny koncentrácie plynov. 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 prehrievaní sa rýchlosť rastu koncentrácie acetylénu a metánu znižuje, v tomto prípade je potrebné odplynenie oleja a následná analýza raz za pol mesiaca.
Chromatografická analýza transformátorového oleja sa musí podľa predpisov vykonávať raz za šesť mesiacov a transformátory 750 kV je potrebné analyzovať dva týždne po uvedení do prevádzky.
Efektívna diagnostika transformátorového oleja prostredníctvom chromatografickej analýzy môže dnes znížiť nákladnú údržbu transformátorov v mnohých energetických systémoch. Na meranie izolačných charakteristík už nie je potrebné vypínať sieť, stačí len odobrať vzorku transformátorového oleja.
Chromatografická analýza transformátorového oleja je teda dnes nepostrádateľnou metódou na monitorovanie defektov transformátora v najskoršom štádiu ich výskytu, umožňuje vám určiť očakávanú povahu defektov a stupeň ich vývoja. Stav transformátora sa hodnotí podľa koncentrácií plynov rozpustených v oleji a ich rýchlosti rastu, pričom sa porovnávajú 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 opotrebenia izolátorov, prehriatie častí pod prúdom a prítomnosť elektrických výbojov v oleji. Na základe stupňa predpokladanej deštrukcie izolácie transformátora, na základe údajov získaných po sérii analýz, je možné posúdiť potrebu vyradenia transformátora z prevádzky a jeho odovzdania na opravu. Čím skôr sa objavia vznikajúce chyby, tým menšie bude riziko náhodného poškodenia a tým menšie bude množstvo opravných prác.
"____" ____________ 2006
INFORMAČNÁ POŠTA
Odber vzoriek, skladovanie a preprava vzoriek transformátorového oleja
pre chromatografickú analýzu rozpustených plynov (CHRG)
Tento informačný list je založený na aktuálnych pokynoch, usmerňovacích dokumentoch a GOST, ako aj nahromadených skúsenostiach z praktickej práce v tejto oblasti. Nižšie uvedené informácie sú odporúčané pre špecialistov na prevádzku a opravy 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 možno použiť aj špeciálne vzorkovače ELKHROM 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 zaisťuje minimálne straty plynu pri skladovaní a preprave.
Každá injekčná striekačka (vzorkovač) musí mať individuálne číslo!
Obrázok 1. Olejová striekačka pre CARG
Pri odbere vzoriek transformátorového oleja je potrebné zabezpečiť, aby sa do striekačky s olejom nedostali mechanické nečistoty a vzduchové bubliny.
Odber vzoriek oleja v jednorazových plastových striekačkách nie je povolený!
Odber vzoriek oleja z otvoreného prúdu nie je povolený!
Kontakt oleja s atmosférickým vzduchom počas extrakcie nie je povolený!
Pri odbere vzorky oleja z nádrže transformátora 1 (obr. 2) očistite zariadenie na odber oleja od nečistôt, skontrolujte označenie striekačiek. K armatúre na odsávanie oleja pripojte hadicu s vnútorným priemerom 6-8 mm z gumy odolnej voči olejom. Mierne otvorte ventil odvzdušňovača oleja a vypustite 1-2 litre oleja, aby ste vypláchli armatúru a hadicu. Pred vypustením zdvihnite voľný koniec hadice, aby ste odstránili vzduchové bubliny. Pripojovací kužeľ 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 zvoleným olejom! Za týmto účelom úplne naplňte injekčnú striekačku zvoleným olejom a potom jemným stlačením piestu vytlačte všetok olej zo injekčnej striekačky. Postup umývania zopakujte aspoň trikrát.
Obrázok 2. Vzorkovanie oleja z nádrže výkonového transformátora
Po prepláchnutí naplňte injekčnú striekačku olejom a umiestnite injekčnú striekačku ihlou nahor, vytlačte 1-2 ml oleja, aby ste odstránili vzduchové bubliny. Zatvorte injekčnú striekačku špičkou uzáveru (nasadenie uzáveru sa vykonáva súčasne s tlakom na piest injekčnej striekačky). Vyplňte sprievodné hárky (príloha 2), vložte injekčné striekačky so vzorkami oleja do špeciálnej nádoby.
Odber vzoriek oleja z uzavretých vstupov je potrebné vykonávať podľa technologickej mapy. Pri priechodkách so zabudovaným kompenzátorom tlaku sa vzorky odoberajú priamo z priechodky. Pri puzdrách s externým kompenzátorom tlaku sa vzorky odoberajú z tlakovej nádoby (za účelom objasnenia druhu údajnej závady je po dohode so SIIZ povolený odber vzoriek oleja priamo z puzdier).
Pri odbere vzoriek zo vstupu s externou tlakovou nádobou ventil na chvíľu zatvorte
nie viac ako 5-10 minút!
Ak chcete odobrať vzorku oleja z utesneného vstupu: zatvorte ventil na vstupe, odstráňte zátku z zablokovaného priechodu ventilu, zatlačte kužeľ striekačky cez mäkké gumené tesnenie s hrúbkou 8-10 mm k otvoru ventilu (predtým otvor pre kužeľ injekčnej striekačky musí byť prepichnutý v tesnení). Otvorte ventil, kým sa injekčná striekačka nenaplní olejom. Pred naplnením olejom opláchnite injekčnú striekačku zvoleným olejom! Za týmto účelom úplne naplňte injekčnú striekačku zvoleným olejom a potom jemným stlačením piestu vytlačte všetok olej zo injekčnej striekačky.
Po prepláchnutí naplňte injekčnú striekačku olejom. Zatvorte ventil, vráťte zátku na miesto a úplne otvorte ventil. Injekčnú striekačku umiestnite ihlou nahor a vytlačte 1 – 2 ml oleja, aby ste odstránili vzduchové bubliny. Injekčnú striekačku pevne uzavrite špičkou uzáveru (nasadenie uzáveru sa vykonáva súčasne s tlakom na piest injekčnej striekačky). Vyplňte sprievodné hárky (príloha 2), striekačky so vzorkami oleja spustite 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). Nádoby musia byť označené názvom rozvodne.
Odovzdávanie vzoriek ropy do HARG sa vykonáva dopravnou stanicou alebo iným spôsobom (po dohode s vedúcimi okresov) najneskôr do 3-4 dní od 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 zvislej polohe, uzávermi dole.
Pri preprave 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 ISIS vracia do rozvodne so záverom špecialistov.
Príloha 1
Odber vzoriek oleja vo vzorkovači ELKHROM
Odskrutkujte dve polovice hermetickej jednotky.
2 a potiahnite piest späť.
Posuňte tesniaci krúžok hermetickej zostavy do najnižšej polohy piesta tak, aby nezasahoval do voľného pohybu piesta pri odbere vzoriek.
Odstráňte ochranné kryty.
Stlačte piest, kým sa nezastaví (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 vzorkovacieho kohútika k zdroju oleja, vypustite časť oleja cez bočnú armatúru (pre pohodlie je možné k nemu pripojiť špeciálnu hadicu). Odporúčaná poloha vzorkovača pri odbere vzoriek je vertikálna.
Otočte rukoväť kohútika do polohy 2 , naplňte injekčnú striekačku malým množstvom oleja a otočte gombík do polohy 3 .
Pokojným stlačením piestu vypustite odobratú časť oleja cez bočnú armatúru.
Otočte gombík do polohy 2 a naplňte injekčnú striekačku po značku 20 ml.
Otočte gombík do polohy 1 .
Nainštalujte ochranné zátky.
Zaskrutkujte dve polovice hermetickej jednotky, kým sa nezastaví. Odobratá vzorka.
Ak z nejakého dôvodu počas odberu vzorkovač nezaujme vertikálnu polohu, potom na odstránenie vzduchovej bubliny je potrebné vzorkovač odpojiť od zdroja, bublinu zlikvidovať (vo zvislej polohe) 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! Nevymieňajte piesty injekčnej striekačky, pretože piesty nie sú zameniteľné!
Rozloženie rukoväte trojcestného ventilu s vertikálnou polohou vzorkovníka:
príloha 2
Požiadavky na vyplnenie krycieho listu
pri odbere vzoriek transformátorového oleja v HARG
SPRIEVODNÝ LIST
vzorky pre HARG V oleji
PS ____________________________ Typ (tr-ra, vstup) ___________________________________
Disp. Označenie ___________________ Fáza ______ Sériové číslo _______________________
Počet výkresov (vstup) ________________________ Výrobca ______________________________
Dátum vydania: ____________ Dátum uvedenia do prevádzky. ______________ Záťaž (tr-ra) __________ MW
Plnený typ oleja ____________________ Typ ochrany oleja (tr-ra) ____________________
Dôvod odberu vzoriek _________________________________ Dátum odberu vzoriek ____________________
Pri odbere vzoriek: olej t ___________ С, vzduch t ___________ С
Vzorku odobral (celé meno) ________________ do injekčnej striekačky č. __________ Podpis ___________
V sprievodnom liste musia byť uvedené tieto údaje: názov rozvodne, typ zariadenia, označenie expedície, fáza, sériové číslo, výrobné číslo výkresu (pre priechodky). Napríklad:
AODTSTN-267000/500, ATG-4, fáza A, Hlav. č. 92766;
AT-1, vstup 110 kV GMTA-110/2000-U1, fáza A, obr. 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 generálnej oprave a pod.), dátum odberu.
Čo najpresnejšie uveďte teplotu horných vrstiev oleja a teplotu okolitého vzduchu v čase odberu vzoriek. Uveďte priezvisko, iniciály osoby, ktorá vzorku odobrala (potvrdené podpisom) a číslo striekačky, do ktorej bola vzorka odobratá.
Vedúci SIIZ
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 ropných produktov, špecialisti NP "Federácia súdnych expertov" sú pripravení splniť vašu objednávku pomocou najmodernejších metód vyšetrenia a pomocou najmodernejšieho vybavenia.
Prvýkrát sa metóda chromatografického výskumu dostala do vedeckého obehu začiatkom 20. storočia a jej autorom je ruský botanik M.S. Farba. Následne sa začala intenzívne rozvíjať chromatografia 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, kedy sa na návrh vedcov z ropného priemyslu začali 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 tieto úlohy:
- 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;
- analýzu zložky a frakčného zloženia ropy s cieľom určiť zdroj ich pôvodu.
Celý komplex chromatografických štúdií oleja zahŕňa rôzne metódy analýzy, ktorých výber závisí od cieľov a cieľov stanovených pre odborníka. Napríklad bežná metóda papierovej chromatografie umožňuje určiť obsah dechtu a asfalténov v oleji. Iný typ analýzy, známy ako vylučovacia chromatografická metóda, 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 typov ropných produktov. Napríklad chromatografická analýza oleja používaného v výkonových transformátoroch umožňuje určiť obsah rozpustených plynov, antioxidačných prísad, vlhkosti, polychlórbenylov, čo umožňuje vyvodiť závery o kvalitatívnom zložení a výkonnostných vlastnostiach skúmaného oleja.
Chromatografická analýza transformátorového oleja tiež umožňuje diagnostikovať stav zariadenia analýzou jednotlivých komponentov v zložení oleja. Napríklad zvýšený obsah acetylénu rozpusteného v transformátorovom oleji môže signalizovať prehriatie prúdových spojov v transformátore a príliš vysoký obsah zlúčeniny oxidu uhličitého môže naznačovať zvlhčenie alebo zrýchlené starnutie pevnej izolácie.
Metódy analýzy plynovou chromatografiou umožňujú odborníkom riešiť množstvo rôznych analytických problémov pri vykonávaní skúmania ropných produktov. Použitie takýchto výskumných metód zaručuje presnosť a objektivitu výsledkov získaných pri práci s rôznymi druhmi ropných produktov.
Je dôležité vziať do úvahy, že moderné výskumné metódy a high-tech analytické zariadenia vyžadujú vysokokvalifikovaných odborníkov. Preto, ak potrebujete chemickú analýzu transformátorového oleja alebo chromatografickú štúdiu oleja, kontaktujte Federáciu súdnych expertov NP. Naši špecialisti majú potrebnú kvalifikáciu a vykonajú všetky potrebné druhy expertíz na vysokej úrovni.
Chemická analýza transformátorového oleja
Náklady na odbornosť
| Typ štúdie |
|---|
|
Analýza ropných produktov: Dieselové palivo podľa indikátorov: - 30 800
Analýza zahŕňa dávkovú štúdiu 11 ukazovateľov. Testovanie automobilových benzínov AI-80, AI-92, AI-95, AI-98 - 27 000
Analýza zahŕňa dávkovú štúdiu 8 ukazovateľov. Okrem toho robíme analýzu 101 (stojeden) jednotlivých ukazovateľov pre ropné produkty a palivá a mazivá. |
POZNÁMKA:
Cena analýzy azbestu na kontamináciu je vrátane daní.
Odborné poradenstvo v oblasti analýzy kontaminácie azbestu - bezplatné.
Na odberné miesto môžete zavolať odborného chemika.
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
DIAGNOSTIKA
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", Výskumný ústav elektroenergetiky (JSC VNIIE), sekcia - spolu s CJSC Moskovský závod "Izolyator" pomenovaný 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 - (CJSC "MOSIZOLYATOR"), K.M. Antipov, V.V. Smekalov - (Oddelenie vedeckej a technickej politiky a rozvoja RAO "UES Ruska")
SCHVÁLIŤ: Vedúci oddelenia politiky vedy a techniky a rozvoja RAO "UES Ruska"
Yu.N. Kucherov
ZOZNAM POUŽITÝCH SYMBOLOV
M AI - limit detekcie v oleji i-tého plynu, % obj.
A 0 i - počiatočná hodnota koncentrácie i -g o plyn, % obj.;
A i - nameraná hodnota koncentrácie i -g o plyn, % obj.;
Ag i - hraničná 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 i -g o plyn, % obj / mesiac;
Am i, A (m-1) i - dve po sebe idúce merania koncentrácie i -g o plyn, % obj.;
Td - frekvencia diagnostiky, mesiace;
V rel i - relatívna rýchlosť prebehu i -g o plyn,% / mesiac;
b - multiplicitný faktor po sebe nasledujúcich meraní (akceptovať b = 5);
T1d - minimálny čas do opätovného odberu vzoriek oleja, mesiace;
Ag 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 |
RD 153-34,0-46,302-00 |
Dátum vypršania platnosti je nastavený
od 01.01.2001
do 01.01.2011
Tieto usmernenia vychádzajú zo 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 namiesto vyššie uvedeného RD 34.46.302-89 a namiesto núdzového obežníka Ts-06-88 (E) „O opatreniach na zlepšiť spoľahlivosť hermetických puzdier 110-750 kV" zo dňa 27.07.1988.
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 na diagnostikovanie porúch vznikajúcich v transformátoroch (kritérium kľúčových plynov, kritérium hraničných koncentrácií plynov, kritérium pomeru koncentrácií párov plynov na určenie typu a povahy defektu, kritérium rýchlosti rastu plyny v oleji); prevádzkové faktory ovplyvňujúce výsledky DGA; defekty zistené v transformátoroch pomocou ARG; 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 chýb v transformátoroch pri použití týchto pokynov je 95 %.
1. VŠEOBECNÉ USTANOVENIA
1.1 Chromatografická analýza plynov rozpustených v oleji sa vykonáva v súlade s metódou „Pokyny na prípravu a vykonávanie chromatografickej analýzy plynov rozpustených v oleji výkonových transformátorov“ (RD 34.46.303-98), ktorá stanovuje:
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).
Hraničné koncentrácie plynov rozpustených v oleji
|
Koncentrácie plynu, % obj. |
|||||||
|
Vybavenie |
|||||||
|
Napätie transformátorov 110-500 kV |
|||||||
|
750 kV transformátory |
|||||||
|
750 kV reaktory |
|||||||
* pre CO - v čitateli je hodnota uvedená pre transformátory s dusíkovou alebo filmovou ochranou proti oleju, v menovateli - pre transformátory s voľným dýchaním; pre CO 2 - v čitateli sú hodnoty pre transformátor priekopa s voľným dýchaním pre životnosť až 10 rokov, v menovateli - viac ako 10 rokov, v zátvorkách sú rovnaké údaje pre transformátory s ochranou fóliou alebo dusíkovým olejom
5. URČENIE TYPU A CHARAKTERU VYVYJÁVAJÚCE SA VADY PODĽA KRITÉRIÍ POMERU 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 povrchy je možné ukladať nečistoty a cez ne vypúšťať - vodík a acetylén.
Ostré hrany v oleji
Vzhľad neúplných iskrových výbojov - vodík. Hromadenie produktov degradácie ropy na povrchoch a rast výbojov cez ne - vodík a acetylén.
Porušenie kontaktných spojení
Vzhľad iskrového výboja v oleji - vodík a acetylén. Ukladanie produktov degradácie ropy na povrchy a rast výbojov na nich - vodík a acetylén. Akumulácia produktov degradácie ropy – vodíka a acetylénu.
Oslabenie kontaktných spojení horného kontaktného kolíka
Tepelná deštrukcia ropy (dechtovanie) - metán, etán.
Lokálne defekty kostry
Mikrovýboje v jadre – acetylén a vodík.
Literatúra
Vypočítajme absolútne rýchlosti nárastu koncentrácií každého plynu:
Keďže maximálna absolútna rýchlosť prebehu je pre vodík, potom Т 1 d definovať ním:
Tid = 5'5' 10 4 /0,0125 = 0,2 mesiaca, t.j. 6 dní
V skutočnosti sa ďalší odber vzoriek oleja a ARG vykonal po 7 dňoch a získali sa nasledujúce koncentrácie plynu:
4. analýzaC02 = 0,15; CO = 0,02; CH4 = 0,018; C2H4 \u003d 0,051; C2H2 \u003d 0,0035; C2H6 \u003d 0,0053; H2 = 0,01.
Podľa tejto analýzy transformátor potvrdil prítomnosť rýchlo sa rozvíjajúcej tepelnej chyby, ktorá neovplyvňuje pevnú izoláciu - „tepelná porucha vysoká teplota,> 700 ° C“ a súvisiaca s 1. skupinou porúch „Prehrievanie prúdových spojov a základné konštrukčné prvky“.
Transformátor bol vyvezený na opravu. Pri oprave sa zistilo, že je vyhorená meď odbočky vinutia 330 kV, čo potvrdilo správnosť diagnózy.
V transformátore TDTG - 10000/110 sa po vypnutí plynovej ochrany (odber vzoriek oleja z nádrže transformátora) stanovilo nasledovné zloženie plynov rozpustených v oleji (koncentrácie v % obj.):
C02 = 0,45; CO = 0,04; CH4 = 0,021; C2H4 \u003d 0,027; C2H2 = 0,134; C2H6 \u003d 0,006; H2 = 0,20.
Z výsledkov analýzy vyplýva, že koncentrácie metánu a etylénu sú viac ako 2-krát vyššie ako zodpovedajúce hraničné hodnoty (tabuľka RD), koncentrácia vodíka je 20-krát vyššia ako hraničná 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 (str.).
Na základe získaných koncentrácií uhľovodíkových plynov určíme charakter poruchy vznikajúcej v transformátore podľa tabuľky textu PD:
Na základe získaných údajov sa predpovedá elektrická porucha - „výboje s vysokým výkonom“.
Transformátor vyniesli na opravu, zistilo sa v ňom prerušenie vodiča vypínača.
V transformátore TDTN-31500/110 ochrana plynu reagovala 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 analýz sú uvedené v tabuľke:
|
Ukážková charakteristika |
Koncentrácie plynu, % obj. |
||||||
|
Olej z nádrže |
|||||||
|
Plyn z relé, (Ac i) |
|||||||
|
Odhadovaná hodnota plynu z relé, (Ari) |
|||||||
1. Na základe koncentrácií uhľovodíkových plynov v oleji z nádrže transformátora určíme charakter závady v ňom vznikajúcej podľa tabuľky textu PD:
pre každý plyn (riadok 2 a 3 príkladu tabuľky) dostaneme 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 vydaný záver o stiahnutí transformátora z prevádzky. Pri obhliadke bola zistená porucha izolácie vinutia.
príloha 3
GRAFICKÉ URČENIE PORÚCH VYVIAJÚCICH SA V TRANSFORMÁTOROCH NA VÝSLEDKOCH ARG
Typ porúch vznikajúcich v transformátoroch možno približne graficky určiť podľa hlavných plynov: vodíka, metánu, etylénu a acetylénu.
A. Vynesenie relatívnych koncentrácií.
Hlavný plyn sa určuje podľa odseku RD.
1. Pri poruchách elektrického charakteru môže byť hlavným plynom vodík alebo acetylén (odsek textu RD).
Na obr. - - sú zobrazené grafy elektrických porúch.
2. Pri tepelných poruchách (prehriatie v dôsledku zlých kontaktov, zvodových prúdov, od magnetických rozptylových polí v jarmových nosníkoch, obväzoch, lisovacích krúžkoch a skrutkách atď.) je hlavným plynom metán alebo etylén v závislosti od teploty ohrevu v defekte rozvojovej zóny (pozri odsek textu PD).
Na obr. - sú zobrazené grafy tepelných porúch. Grafy sú zostavené nasledovne:
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 (podľa vypočítaných relatívnych koncentrácií, maximálna hodnota 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 získané 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 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 používať len také výsledky DGA, v ktorých sú koncentrácie vodíka a uhľovodíkových plynov niekoľkonásobne vyššie ako zodpovedajúce limitné hodnoty (v tomto prípade neprítomnosť acetylénu v oleji a/alebo prítomnosť je možná nízka koncentrácia vodíka).
Príklad 1
V transformátore TRDCN-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 \ u003d 0,48 % obj.
ja ) pre každý plyn:
a H2 = 0,004/0,01 = 0,4, a CH4 = 0,084/0,01 = 8,4, C2H2 = 0, C2H4 = 0,02/0,01 = 2,0, C2H6 = 0,011/0,005 = 2,2
8,4 = CH4 > C2H6 > a C2H4 > a H2, t.j. hlavným plynom je metán
Y pre každý plyn
CH 4 \u003d 1, H2 \u003d 0,4 / 8,4 \u003d 0,05, C2H4 \u003d 2/8,4 \u003d 0,24, C2H2 \u003d 0, C 2H 2 / 2 u0 = 3 H 6 / 2 0.
4. Zostavíme graf (obr. RD):
Ryža. 4.1. Graf tepelnej poruchy v rozsahu teplôt média spôsobenej spálením kontaktov 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 i ) 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 \u003d 6,0/16,7 \u003d
4. Zostavíme graf (obr.).
5. Pre hlavný plyn C 2 H 4 nájdeme graf z obr. , Aplikácia, ktorá vyzerá ako zostavený graf (obr.). Preto je podľa údajov ARG predpovedaná tepelná porucha v autotransformátore - prehriatie oleja pri vysokej teplote.
CO 2 /CO = 0,24 / 0,019 = 12,6, preto pevná izolácia nie je ovplyvnená defektom.
Autotransformátor fungoval ešte 4 mesiace. a bol odvezený na opravu.
Pri oprave sa zistilo, že prítlačný krúžok vinutia NN 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 boli podľa výsledkov ARG získané 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. Pre hlavný plyn C 2 H 4 nájdeme graf z obr. , Aplikácia, ktorá vyzerá ako zostavený graf (obr.). Preto je podľa údajov ARG predpovedaná tepelná porucha v autotransformátore - prehriatie oleja pri vysokej teplote.
CO 2 / CO \u003d 0,19 / 0,016 \u003d 11,9
Ryža. 4.3. Graf tepelnej poruchy - vysokoteplotné zahrievanie (> 700 ° C) spôsobené dotykom spodnej konzoly hrotom
Príklad 4
V transformátore TDTN-40000/110 boli podľa výsledkov ARG získané 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, C2H2 = 0, C2H4 = 0,152/0,01 = 15,2, 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 veľkosť segmentov pozdĺž osi Y pre každý plyn
C2H4 \u003d 1, H2 \u003d 1,1 / 15,2 \u003d 0,072, CH4 \u003d 3,6 / 15,2 \u003d 0,24, C2H2 \u003d 0,5 d 0,5 d 7 02 H 0,5 d = 7 02 H.
4. Zostavíme graf (obr.).
5. Pre hlavný plyn C 2 H 4 nájdeme graf z obr. , Aplikácia, ktorá vyzerá ako zostavený graf (obr.). V dôsledku toho sa podľa údajov ARG predpokladá tepelná porucha v transformátore - prehriatie oleja pri vysokej teplote.
6. Aby sme vyriešili otázku, či je pevná izolácia ovplyvnená defektom, určíme pomer koncentrácií CO 2 /CO:
CO 2 / CO \u003d 0,45 / 0,04 \u003d 11,25
Ryža. 4.4. Graf tepelnej poruchy - vysokoteplotný ohrev (> 700 °C) spôsobený spálením kontaktov spínača
Príklad 5
V autotransformátore ODTGA-80000/220 sa na základe 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 С2Н4 = 0,024/0,01 = 2,4 a С2Н6 = 0,0023/0,005 = 0,46
2. Na základe získaných relatívnych koncentrácií určíme hlavný plyn:
5.3. RD), preto je defektom ovplyvnená pevná izolácia.
Autotransformátor bol vyvezený na opravu. Pri oprave v nej bolo zistené: prepálenie izolácie čapov, dotyk doťahovacích čapov konzoly, prepálenie kovu čapov.
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 С2Н4 = 0,027/0,01 = 2,7 a С2Н6 = 0,0006/0,005 = 0,12
2. Na základe získaných relatívnych koncentrácií určíme hlavný plyn:
134 = a C2H2 > H2 > a C2H4 > CH4 > C2H6, tie. hlavným plynom je acetylén
3. Určte veľkosť 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 nájdite graf na obr. , Aplikácia, ktorá vyzerá ako zostavený graf (obr.). V dôsledku toho sa podľa údajov ARG predpokladá porucha elektrického charakteru v transformátore - porucha spôsobená oblúkom.
6. Aby sme vyriešili otázku, či je pevná izolácia ovplyvnená defektom, určíme pomer koncentrácií CO 2 /CO:
CO 2 / CO \u003d 0,45 / 0,04 \u003d 11,25
Pri oprave sa v ňom zistilo prerušenie vodiča výhybky.
Ryža. 4.6. Graf elektrickej poruchy (oblúk)
Príklad 7
V transformátore TDTN-63000/110 boli podľa výsledkov DRG získané nasledujúce koncentrácie plynov rozpustených v oleji:
H 2 \u003d 0,053 % obj., CH 4 \u003d 0,02 % obj., C2H2 \u003d 0,0013 % obj., C2H4 \u003d 0,049 % obj., C 2H 6 \u003d % obj. % 0,003 d a oxid nedefinovaný).
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 С2Н4 = 0,049/0,01 = 4,9 a С2Н6 = 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 С2Н2, t.j. hlavným plynom je vodík
3. Určte hodnoty segmentov pozdĺž osi
Ryža. 4.7. Graf elektrickej poruchy (iskrenie)
Príklad 8
V transformátore TDC-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 uhličitého a oxidu uhličitého 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 С2Н4 = 0,030/0,01 = 3,0 a С2Н6 = 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. hlavným plynom je vodík
3. Určte hodnoty segmentov pozdĺž osi
Chromatografická analýza rozpustených plynov (CACG) 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 zapojenia špeciálneho laboratórneho vybavenia. Prístroje vykonávajú odber vzoriek nepretržite, čo umožňuje sledovať dynamiku porúch 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 (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.
Chyby transformátora zistené chromatografiou v rozpustenom plyne
Postup CADG umožňuje identifikovať obsah rôznych látok v olejovej zmesi. Na základe ich počtu je možné vyvodiť závery o určitých problémoch. Tu sú príklady vzťahu medzi nadmernou koncentráciou 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 indikovať prehriatie kontaktov spínacích zariadení, prehriatie miesta, kde je pripevnený elektrostatický štít a kolík priechodky, skrat vodičov vinutia a iné poruchy.
Zariadenia na chromatografickú analýzu rozpustených plynov
Moderné zariadenia nevyžadujú odosielanie vzoriek do laboratória. Chromatografy poskytujú nepretržité online monitorovanie odoberaním vzoriek v určených intervaloch. Väčšina moderných svietidiel, vrátane značky Serveron, má nasledujúce funkcie a vlastnosti:
- meranie obsahu hlavných plynov (vrátane vodíka, kyslíka, oxidu uhličitého, metánu, dusíka a iných);
- chyba nie väčšia ako 5%;
- meranie obsahu vlhkosti v oleji;
- stanovenie teploty média;
- odber vzoriek s frekvenciou 2 až 24 hodín, automatický prechod na rýchlu analýzu v prípade prekročenia koncentrácie;
- funkcia automatickej kalibrácie;
- expertný softvér;
- minimálne nároky na údržbu.
Konštrukčne je zariadením na chromatografickú analýzu rozpustených plynov trubicový systém, vzorkovacie zariadenie a elektronická analytická jednotka. Zariadenie na odber vzoriek a analytická jednotka sú uzavreté v jednom kryte.
1. Popis nástrojov AGC používaných v chromatografoch Serveron - Duvalov trojuholník/päťuholník, Rogersove koeficienty.
Zariadenia na chromatografickú analýzu rozpustených plynov ponúkané na webovej stránke spoločnosti "BO-ENERGO" majú potrebné certifikáty a zodpovedajú priemyselným požiadavkám. Pracujú podľa termokonduktometrického princípu - merajú tepelnú vodivosť plynu a nosiča, pričom určujú rozdiel medzi indikátormi.
Výhody online chromatografie na rozpustenom plyne
Metóda umožňuje nepretržite monitorovať koncentráciu plynov rozpustených v transformátorovom oleji. Vizualizáciu a interpretáciu výsledkov merania je možné vykonávať bez zapojenia odborníkov tretích strán. Softvér dodávaný so zariadením vám umožňuje získať kompletné diagnostické informácie o stave transformátora.
Výhody online chromatografickej analýzy rozpustených plynov a laboratórneho CAD.
- Laboratórne merania ARG sa zvyčajne vykonávajú raz ročne alebo každé dva roky.
- Väčšina porúch sa vyskytuje neočakávane a počas relatívne krátkeho časového obdobia (niekoľko dní alebo dokonca hodín) s malými alebo žiadnymi predpokladmi.
- Online DGA vám umožňuje identifikovať postupné aj náhle zmeny trendov v obsahu všetkých plynov.
- Zisťuje vzťah anomálií plynu k vonkajším parametrom a udalostiam, ako je zaťaženie transformátora, teplota oleja, zmena stavu prepínača pri zaťažení atď.
Príklad porovnania trendov
Obr.1 Porovnanie trendu nameraného obsahu plynu etánu a údajov chemického laboratória
Plynová chromatografia je metóda analýzy, 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 ako mobilnú fázu používa plyn. Stacionárna fáza môže byť pevná látka alebo kvapalina. V závislosti od toho sa hovorí o plynovej adsorpcii alebo plyno-kvapalinovej chromatografii.
K separácii zmesí látok v zariadeniach ako je plynový chromatograf dochádza v dôsledku opakovaného opakovania procesu rozdeľovania zložiek medzi stacionárnu kvapalnú alebo tuhú fázu a pohybujúcu sa plynovú fázu. Proces separácie je založený na rozdiele v prchavosti a rozpustnosti analyzovaných látok. Tá zložka, ktorej prchavosť pri danej teplote je väčšia a rozpustnosť stacionárnej fázy je menšia, sa bude kolónou pohybovať rýchlejšie.
Použitie plynu ako mobilného nosiča poskytuje výhody, ako je jasnosť separácie jednotlivých zložiek a rýchlosť analýzy. Skúšobná vzorka sa zavedie do kolóny v plynnej alebo parnej forme. Touto metódou je možné analyzovať nielen plyny, ale aj kvapaliny, ktoré sa zahrievaním prevedú do požadovaného stavu. V tomto smere zohráva pri plynovej chromatografii veľmi dôležitú úlohu teplota, pri ktorej celý proces prebieha. Výkonnostné limity pre metódu analýzy plynnej adsorpcie sa pohybujú od 70 do 600 °C a pre plyn-kvapalina - od 20 do 400 °C. Priemysel vyrába plynový chromatograf, ktorý vám umožňuje vopred naprogramovať teplotu.
Táto metóda umožňuje analyzovať látky, ktoré majú menej ako 400. Nerozkladajú sa počas vyparovania a nemenia svoje zloženie ani pri následnej kondenzácii.
V analytickej praxi sa v podstate používa plynová kvapalinová chromatografia. 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 rovnomernosťou kvapalín.
Plynová chromatografia je rýchla metóda s vysokou presnosťou, citlivosťou a schopnosťou automatizácie. Všestrannosť a flexibilita tejto metódy určuje zariadenie použité 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 minimálnym rozdielom tlaku pár. Metóda plynovej chromatografie sa používa na čistenie chemikálií, pričom sa zmesi delia na jednotlivé zložky. Je obzvlášť účinný pri oddeľovaní látok podobného zloženia, ktoré patria do rovnakej triedy: organické kyseliny, alkoholy, uhľovodíky.
Chromatografia je rozsiahla oblasť fyzikálno-chemických metód analýzy, ktorá rozvíja metódy na separáciu zložitých viaczložkových zmesí.
Charakteristické znaky akýchkoľvek chromatografických metód sú tieto:
Vysoká rozlišovacia schopnosť separačného procesu, vďaka vysokej účinnosti procesu, ktorá umožňuje separovať aj látky, ktoré sú svojou povahou, štruktúrou a vlastnosťami podobné. To do značnej miery vysvetľuje široké využitie chromatografie v rôznych oblastiach vedeckého výskumu, laboratórnej praxe a priemyslu.
Tie separácie, ktoré nebolo možné uskutočniť pred použitím chromatografických metód, sa stali ľahko realizovateľnými po ich objavení. 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 čistej forme a mnohé ďalšie rozchodov.
Mierne separačné podmienky. Proces chromatografickej separácie zmesí možno porovnať s procesom separácie komplexných zmesí destiláciou, ale ak sa obyčajná destilácia vykonáva spravidla za dosť drsných podmienok (vysoká teplota, hlboké vákuum), potom sa uskutočňujú chromatografické separácie von spravidla za veľmi miernych podmienok (pri atmosférickom tlaku a normálnych teplotách).
Uvádzame hlavné úlohy, ktoré možno vyriešiť pomocou chromatografických metód:
Separácia viaczložkových zmesí na jednotlivé zložky, t.j. v podstate ide 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; koncentrovať rádium obsiahnuté 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 odpadových vôd (environmentálne otázky).
Čistenie technických produktov, privedenie týchto produktov na daný stupeň chemickej čistoty, získanie čistých chemických činidiel.
Kontrola hmoty na homogenitu, na čistotu, t.j. identifikácia látky, dôkaz, že zodpovedá danému chemickému vzorcu.
Kontrola rôznych výrob chromatografickými metódami.
Klasifikácia chromatografických metód
Klasifikácia chromatografických metód je založená na princípoch, ktoré zohľadňujú tieto rôzne vlastnosti separačného procesu:
Rozdiely v stave agregácie fáz použitého chromatografického systému;
Rozdiely v povahe interakcií separovaných látok so 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. Varianty chromatografie líšiace sa stavom agregácie fáz
Keďže povaha interakcií separovaných zlúčenín s fázami rôznych chromatografických systémov sa môže značne líšiť, neexistujú takmer žiadne objekty, pre ktorých separáciu by nebolo možné nájsť vhodnú stacionárnu fázu (pevnú alebo kvapalnú) a systémy mobilných rozpúšťadiel.
Tabuľka 2. Varianty chromatografie líšiace sa povahou interakcií separovaných zlúčenín so stacionárnou fázou
| Mechanizmus separačného procesu | Názov variantu |
| podľa veľkosti molekuly | sitová chromatografia |
| prostredníctvom fyzickej adsorpcie | molekulová chromatografia |
| prostredníctvom rozpustenia | deliaca chromatografia |
| prostredníctvom iónovej výmeny | iónomeničová chromatografia |
| v dôsledku tvorby vodíkovej väzby, prejavu 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 silného komplexu len s jednou zo separovaných zložiek s navrúbľovanou špecifickou skupinou stacionárnej fázy | afinitná chromatografia |
Tabuľka 3. Varianty chromatografie, líšiace sa spôsobom vykonania
Plynová chromatografia
Napriek tomu, že metóda plynovej chromatografie bola objavená až v roku 1952, teória procesu oddeľovania zmesí látok touto metódou je dnes rozvinutá oveľa hlbšie ako pri iných metódach. Je to spôsobené predovšetkým tým, 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 zohrávať úlohu nosného plynu, ktorý posúva zlúčeniny, ktoré sa majú separovať, cez kolónu. 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, pokiaľ ide o jej schopnosť analyzovať viaczložkové zmesi. Žiadna iná metóda neumožňuje analyzovať ropné frakcie pozostávajúce zo stoviek komponentov v priebehu jednej hodiny.
Všestrannosť: separácia a analýza širokej škály zmesí - od plynov s nízkou teplotou varu až po zmesi kvapalných a pevných látok s bodom varu do 500 °C a viac - charakterizuje univerzálnosť metódy. V petrochemickom a plynárenskom priemysle možno 90 – 100 % všetkých analýz vykonať plynovou chromatografiou.
Vysoká citlivosť: vysoká citlivosť metódy je spôsobená tým, že použité detekčné systémy umožňujú spoľahlivé stanovenie koncentrácií 10 -8 - 10 -9 mg/ml. Pomocou koncentračných metód a selektívnych detektorov je možné stanoviť mikronečistoty s koncentráciami do 10 -10%.
Expresnosť: Expresnosť plynovej chromatografie je zdôraznená tým, že doba separácie je vo väčšine prípadov 10–15 minút, niekedy pri separácii viaczložkových zmesí 1–1,5 hodiny. Počas tejto doby sa však analyzuje niekoľko desiatok alebo stoviek komponentov. V niektorých špeciálnych prípadoch môže byť čas oddelenia kratší ako jedna minúta.
Jednoduchosť hardvérového dizajnu: plynové chromatografy sú relatívne lacné, pomerne spoľahlivé, je možné plne automatizovať proces analýzy.
Malá veľkosť vzorky: plynová chromatografia je v podstate mikroanalytická metóda, pretože na analýzu postačuje vzorka s veľkosťou desatín mg.
Vysoká presnosť analýzy: Relatívna chyba merania ± 5 % sa dá ľahko dosiahnuť takmer na akomkoľvek zariadení na plynovú chromatografiu. Za špeciálnych podmienok sa dosiahne chyba ±0,001–0,002 % relatívnej.
Je potrebné poznamenať aj existujúce obmedzenia metódy plynovej chromatografie:
Nemožnosť separácie a analýzy zmesí neprchavých zlúčenín;
Komplikácie pri separácii a analýze tepelne nestabilných zlúčenín;
Nemožnosť separácie a analýzy zlúčenín schopných disociácie v analyzovaných roztokoch (separácia iónov).
Plynový chromatograf. schému zapojenia
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.
Uvažujme o účele a usporiadaní 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 vstrekovanie vzorky; 4 - chromatografická kolóna; 5 - detektor; 6 - kolóna termostat a detektor 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 možností je teda založená iba na vlastnostiach 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 pri variante plynovej adsorpcie je založená na rozdiele medzi látkami separovanými z hľadiska adsorpcie na povrchu adsorbenta a v prípade plyno-kvapalinovej chromatografie na rozdiele rozpustnosť 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 z možností sa vyznačuje svojimi pozitívnymi vlastnosťami a nevýhodami, 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 prchavých látok. Separácia je založená na rozdiele adsorpcie na povrchu pevného nosiča (adsorbentu). Adsorpcia môže byť spôsobená nešpecifickými (orientácia, indukcia a disperzia) a špecifickými interakciami (komplexácia alebo vodíková väzba) 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 špecifického povrchu (určeného geometrickou štruktúrou nosiča) a špecifickej povrchovej energie (určenej chemickou štruktúrou povrchu). Výhodou adsorbentov ako stacionárnych fáz je 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. Najzaujímavejšou vlastnosťou týchto materiálov je možnosť separácie štruktúrnych izomérov. Široko používané sú polárne anorganické sorbenty na báze oxidu kremičitého. 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 Al203 je obmedzené vzhľadom na ich heteropolárny povrch, hygroskopickosť a asymetriu píkov zlúčenín, ktoré sa majú separovať. Sorbenty sa používajú na separáciu ľahkých uhľovodíkov. Najrozmanitejšie sú polymérne sorbenty na báze poréznych polymérov styrénu a divinylbenzénu. Môžu byť syntetizované s požadovanými vlastnosťami a veľmi čistým povrchom. Ide o hydrofóbne sorbenty, ktoré slabo zadržiavajú polárne molekuly obsahujúce hydroxy-aminoskupiny. Hlavnou oblasťou použitia polymérnych sorbentov je separácia polárnych a reaktívnych plynov a vysokopolárnych 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.
Pozitívne pre metódu analýzy plynnej adsorpcie je:
Len v tomto prípade sa pri analýze zmesí plynov a pár nízkovriacich látok prejavuje vysoká separačná sila;
neprchavosť pevného adsorbentu;
· tepelná stabilita adsorbentu v širokom rozsahu teplotných zmien chromatografickej kolóny;
· vyššia rýchlosť prenosu hmoty ako pri variante plyno-kvapalinovej chromatografie, čo vedie k rýchlej separácii zmesí látok;
možnosť úpravy povrchu adsorbenta;
Dostatočná mechanická pevnosť adsorbentov;
dostupnosť adsorbentov.
Nevýhody metódy zahŕňajú:
Nedostatočná geometrická homogenita povrchu adsorbenta;
· nedostatočná stálosť chemického zloženia povrchu adsorbenta 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 procesov distribúcie medzi pohyblivou plynovou 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. Najbežnejšie používané nosiče sú kremelina, sklenené guľôčky, silikagél a polytetrafluóretylén.
Stacionárne fázy musia byť chemicky a tepelne stabilné, navlhčiť nosič a nanášať na jeho povrch jednotným filmom. Stacionárnych kvapalných fáz je známych viac ako tisíc, pomerne často sa používa okolo 100. Podľa chemického zloženia sa stacionárne fázy delia do tried:
Uhľovodíky (nasýtené uhľovodíky, zmesi nasýtených a nenasýtených uhľovodíkov, aromatické uhľovodíky) Príklady: skvalán, parafínový olej, apiesónové mazivá, alkylnaftalény, polyfenyléter
Siloxány s radikálmi rôznej polarity (nepolárne, stredne polárne a polárne) Príklady: metylsiloxán, metylfenylsiloxán, nitrilsiloxán, polyéterové silikóny
Étery, estery, polyestery, polyglykoly
Ftaláty a fosfáty
Voľba stacionárnej fázy závisí od polarity separovaných zlúčenín a od ich schopnosti vytvárať vodíkové väzby. Na oddelenie polárnych sorbátov sú potrebné polárne stacionárne fázy a nepolárne sorbáty vyžadujú 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 je rozdiel v retencii určený nešpecifickými aj špecifickými interakciami. Nepolárne zlúčeniny sa zvyčajne oddeľujú podľa ich teplôt varu. V prípade nepolárnej stacionárnej fázy sa polárne zlúčeniny zadržiavajú oveľa 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 znižujúcou sa polaritou stacionárnej fázy.
Kapilárna plynová chromatografia
Široká škála použitých kvapalných stacionárnych fáz určuje úspešnosť separácie veľkého množstva zlúčenín rôzneho charakteru. Samotná zmena charakteru stacionárnej fázy a s tým spojená zmena jej rozpúšťacej sily však nemôže zabezpečiť úspech oddelenia vo všetkých prípadoch. Pri oddeľovaní zložitých zmesí zložiek s podobnými chemickými a fyzikálnymi vlastnosťami a zmesí pozostávajúcich z veľkého množstva rôznych látok sa do popredia dostávajú zvýšené požiadavky na kvalitu chromatografickej kolóny. Beznosičové kapilárne kolóny spĺňajú tieto požiadavky, keď je film stacionárnej fázy uložený na vnútornom povrchu kapiláry. Tento typ kolóny, navrhnutý Golayom v roku 1957, poskytuje oveľa vyššiu separačnú účinnosť ako bežné plnené kolóny.
Matematický popis procesu migrácie zóny hmoty s konečnou dĺžkou 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 kruhovej trubici má parabolický charakter;
· Na osi prúdenia je rýchlosť maximálna a priamo pri stenách je rýchlosť 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 výplne zlepšuje účinnosť kolóny o dva alebo viac rádov.
Na prípravu kapilárnych kolón sa používajú sklenené, kremenné alebo kovové rúrky, ktoré musia spĺňať tieto požiadavky:
Kapilára musí mať požadovanú dĺžku a konštantný priemer po celej dĺžke a tieto parametre sa nesmú meniť vplyvom teploty a tlaku;
Vnútorný povrch kapiláry by mal byť chemicky homogénny, nemal by mať veľké trhliny a póry;
· povrch by mal 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 - leptaním alebo dekontamináciou; aplikácia stacionárnej fázy; kondicionovanie a testovanie kapilárnej kolóny.
Aby sa dosiahla vysoká separačná schopnosť kolón, musí byť na vnútorných stenách kapiláry uložený homogénny rovnomerný film kvapaliny. V súčasnosti sa používajú dve hlavné metódy: dynamická a statická. V prvom prípade sa vnútorný povrch kapiláry navlhčí, keď kapilárou prejde určitý objem roztoku kvapalnej fázy vo vhodnom rozpúšťadle za pôsobenia zvýšeného tlaku plynu. Zátka roztoku pohybujúca sa cez kapiláru 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 odparí za podmienok zvýšenej teploty alebo zníženého tlaku. Hrúbka separačnej vrstvy by mala byť zvolená na základe skutočnosti, že medzi mobilnou plynnou fázou a separačnou vrstvou musí dôjsť k intenzívnemu prenosu hmoty, aby sa medzi nimi dostatočne rýchlo vytvorila rovnováha a aby kapacita kolóny (určená množstvo stacionárnej kvapalnej fázy) nie je príliš malé. Pre zvýšenie kapacity sa navrhuje fixovať stacionárnu fázu v tenkej nosnej vrstve nanesenej na stene kapiláry.
Existuje niekoľko typov kapilárnych stĺpcov:
1. Tenký film kapiláry z tekutej stacionárnej fázy (WCOT) zo stacionárnej fázy aplikovaný priamo na vnútorný povrch filmu kolóny s hrúbkou 0,01-1 µm; vnútorný priemer a hrúbka steny - n.10-n.100 µm
2. Kapilárne kolóny s poréznou vrstvou impregnovanou kvapalnou fázou (PLOT) na vnútorných stenách je nosná vrstva nesúca vrstvu filmu stacionárnej fázy 1 - 5 µm
3. Kapilárne kolóny s pevným nosičom (PKK-TN alebo PLOT) na vnútorné steny je nanesená vrstva pevného nosiča, hrúbka fólie je 10 μm
4. Kapilárne kolóny s chemicky naočkovanou stacionárnou fázou Rozdiely medzi kapilárnymi kolónami a náplňovými kolónami v ich charakteristikách 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 počas elúcie nábežnej a zadnej hrany chromatografických píkov. To určuje skutočnosť, že všetky spojenia kapilárnych kolón s ostatnými prvkami zariadenia musia byť vykonané tak, aby objem výsledných dutín bol minimálny.
Vlastnosti kapilárnej chromatografie kladú na detektory veľmi prísne požiadavky. Musia mať vysokú citlivosť a rýchlosť registrácie signálu a mať malý objem meracej komory. Plameňový ionizačný detektor spĺňa všetky požiadavky v najväčšej miere.
Reakčná plynová chromatografia
Reakčná plynová chromatografia (RGC) využíva riadené chemické premeny neprchavých zlúčenín na prchavé, ako aj nestabilných na stabilné. Používa sa niekoľko variantov RHC:
· chemická tvorba derivátov;
Pyrolytická RGC (testované látky sa pri vysokých teplotách rozkladajú a výsledné produkty sa potom stanovia chromatograficky);
· metóda „odčítania“ (interferujúce zložky sú absorbované špecifickými činidlami a neovplyvňujú stanovenie stanovených zložiek).
Medzi pozitívne vlastnosti RGC patrí: rozšírenie rozsahu plynovej chromatografie; zlepšená separácia analyzovaných zlúčenín, pretože jednotlivé vlastnosti zlúčenín sú výraznejšie vo výsledných derivátoch ako vo východiskových zlúčeninách; výrazné zlepšenie kvantitatívnych charakteristík analytických stanovení; zvýšenie citlivosti detekcie; lepšia konzervácia chromatografickej kolóny.
Nevýhody RGC sú: zložitosť analýzy, zhoršenie účinnosti separácie, predĺženie času analýzy.
Najpoužívanejšie deriváty.
Hlavné metódy získavania derivátov sú uvedené nižšie:
1. Získanie silylových derivátov.
2. Alkylácia
3. Získanie esterov
V praxi použite:
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. Získanie éterov
Derivatizácia zlúčenín prebieha podľa rovnice:
ROH + CH 3 I →ROCH 3 + HI
5. Príprava acylderivátov
Diagram ukazuje 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).
Chromato-hmotnostná spektrometria
Kombinácia GC a hmotnostnej spektrometrie je jednou z najúčinnejších metód analýzy komplexných zmesí v objektoch životného prostredia. Analytické možnosti GC a hmotnostnej spektrometrie sa dokonale dopĺňajú a kombinácia metód poskytuje množstvo informácií. Na obr. je uvedený diagram počítačovej chromato-hmotnostnej spektrometrie, ktorý umožňuje vykonávať všetky fázy analýzy najzložitejších zmesí organických látok.
GC a MS majú spoločné črty v oboch metódach:
- analýza látky sa vykonáva v plynnej fáze;
- množstvo látky potrebné na jednu analýzu je 10-6 g;
– rýchlosti vykonávania analýz v oboch metódach možno zosúladiť takým spôsobom, že počas elúcie jedného chromatografického píku možno namerať 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 koncom k iónovému zdroju hmotnostného spektrometra. Separátor odstraňuje hlavnú časť nosného plynu z prúdu plynu opúšťajúceho kolónu a organická hmota prechádza 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 prúde expandujúceho 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 sa iónový zdroj naplní reaktantovým plynom, ktorý sa ionizuje nárazom elektrónov a molekuly stanovených organických zlúčenín sa premenia na ióny v dôsledku interakcie s iónmi reaktantového plynu alebo "pomalými" elektrónmi. Takáto ionizácia je "mäkká", to znamená, že vytvorené 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 poddruh - chemická ionizácia za atmosférického tlaku (MALDI). Vývoj plynovej chromatografie-hmotnostnej spektrometrie bol uľahčený aj vytvorením „rýchlych“ kvadrupólových hmotnostných analyzátorov.
Analytická aplikácia chromatografie.
Chromatografia je jednou z metód prípravy vzoriek. Pri analýze zložitých zmesí je na spoľahlivé určenie množstva požadovanej zložky takmer vždy potrebné pripraviť vzorku na analýzu: extrakcia, kryštalizácia, odparovanie, koprecipitácia atď. Jednou z metód takejto prípravy vzorky je chromatografický proces, t.j. oddelenie komplexnej zmesi na jej zložky. Nahromadené skúsenosti nám umožňujú tvrdiť, že pri analýze zložitých objektov nie je možné zanedbať takmer žiadnu zo zložiek:
· environmentálne štúdie preukázali, že toxický účinok nízkych koncentrácií ťažkých kovov je oveľa vyšší ako účinok významných koncentrácií NO 2 , SO 2 atď.;
V biologických štúdiách zisťujú silný účinok nízkych koncentrácií vitamínov, antibiotík a iných liekov;
Pri analýze potravinárskych výrobkov na pozadí vysokého obsahu bielkovín, tukov, uhľohydrátov je veľmi dôležité určiť toxíny a minerály;
Kvalitu produktov do značnej miery určuje prítomnosť alebo naopak absencia rôznych prísad v nízkych koncentráciách.
Tieto príklady možno znásobiť.
Z vyššie uvedeného možno vyvodiť celkom jednoznačný záver: v súčasnosti je potrebná podrobná chemická analýza rôznych zmesí a biologických predmetov. Riešenie tohto problému nie je možné bez použitia dostatočne účinných metód na separáciu zložitých zmesí. Medzi týmito metódami dominuje chromatografia. Táto metóda, ktorá sa rýchlo rozvíjala v poslednom desaťročí, otvorila možnosť separácie zmesí obsahujúcich desiatky a stovky zložiek, ich kvantitatívnu a kvalitatívnu analýzu a preparatívnu izoláciu jednotlivých látok. Princípy chromatografie sú veľmi univerzálne, vďaka čomu sa ukázali ako vhodné na štúdium objektov veľmi odlišného charakteru, od ropy a atmosférických plynov po proteíny a dokonca aj vírusy.
Obdobie, ktoré sa začalo v analytickej chémii organických zlúčenín začiatkom 60. rokov, možno bez preháňania nazvať érou chromatografie. Jeden z variantov tejto metódy – kolónová kvapalinová chromatografia, vytvoril ruský botanik Tsvet M.S. (odtiaľ názov chromatografov „Farba“) v roku 1903. Počas nasledujúcich štyridsiatich rokov nenašla chromatografia široké praktické uplatnenie. Až po roku 1950 prichádza čas na rozpoznanie chromatografie. V roku 1952 boli vykonané 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 požadovanú 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 touto metódou boli dlhodobo neuspokojivé. A to až v rokoch 1965-75. V zásade boli vyriešené hlavné vedecké a technologické problémy, ktoré bránili rozvoju metódy. Pokrok, ktorý nasledoval, bol taký výrazný, že moderná inštrumentálna 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, 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 pohľad na látky a zmesi, ktoré skúma. Ukazuje sa, že žiadna látka nie je taká čistá, ako sa zdá, a žiadna zmes nie je taká jednoduchá, ako sa zdá, kým sa dôkladne nepreštuduje chromatografickými metódami. O opodstatnenosti tejto výskumnej tézy ma presviedča snáď každý, komu do práce vstúpila chromatografia. Pesimizmus je tu však iba vo forme, nie v obsahu, pretože detekcia nových zložiek alebo nečistôt v zmesi pomocou chromatografie sa môže zmeniť na hodnotný vedecký výsledok 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 metód.
Zoznam použitých zdrojov
· Shapovalova E.N., Pirogov A.V., "Chromatografické metódy analýzy" Metodická príručka pre špeciálny kurz, Moskva, 2007
· V. A. Vinarsky, "Chromatografia" Prednáškový kurz v dvoch častiach Časť 1. Plynová chromatografia, MINSK Vedecké a metodické centrum "Elektronická kniha Bieloruskej štátnej univerzity" 2003
Orlov V.I. Aratskov A.A., "Kvapalinová chromatografia".