LW6-110型高压断路器液压机构油泵频繁打压故障的分析

LW6-110型高压断路器液压机构油泵频繁打压故障的分析 LW6-110型高压断路器液压机构油泵频繁打压故障的分析 摘要:液压机构油泵频繁打压故障分析 关键词: 故障现象;温度;密封;压力损失;泄漏;控制回路 中图分类号: TH17文献标识码:A文章编号:1671-1297(2008)07-179-02 一、故障情况概述 液压机构是由动力设备、执行元件、控制元件、辅助元件、工作介质五个部分组成。它以液体为介质进行液压传动，以实现高压开关的分、合动作，它具有体积小、操作力大、需要控制的能量小等特点，因此被广泛应用于高压和超高压等级的开关设备中。但机构中的油液泄漏，油液随温度的变化，液压元件的制造要求，检修的技术要求等均会影响其运动的正确性。我管理处红寺堡和固海扩灌两大扬水系统中，共有LW6-110型断路器14台，运行在7座泵站110KV变电所中，几年来，在运行中发现有好几台机构油泵打压频繁，尤其是红寺堡二泵站101开关和固海扩灌二泵站102开关，每天多则打压十几次，每次油泵启动运行时间为4-5秒，有时启动到停止仅1-2秒，即刚启动又停止，工作极不稳定。之后，厂家曾派技术人员来处理，认为是控制阀内泄，并做了相应处理，效果稍微好一些，但固扩二泵站102开关故障现象依然存在，在近两年的运行中由于频繁打压烧坏直流电机转子两台，在今年5-6月上水高峰期，该机构打压更加频繁，每8-10分钟，打压一次，每次6-8秒，针对该故障现象，对机构进行认真检查，机构各元件无渗漏油现象，只发现压力开关组件下侧一高压、一低压油管表面较其它油管表面温度稍高约3?，而且有时能听到很轻微刺刺声;压力表针有轻微的跳动;一微动开关工作不可靠。经查看运行记录和了解近两年该开关运行情况，运行人员认为该故障多出现在春灌和冬灌，多出现在晚上21-24时时间段中或说由于昼夜温差较大，引起油泵频繁打压等等。 二、根据故障现象对液压机构频繁打压做如下分析 (一)温度对液压机构的影响 温度对液压机构的影响有以下几个方面:一是对氮气储能压力的影响，二是对液压油传动压力的影响，三是对密封元件老化的影响。 预充压力值和额定压力值是在环境温度为20?下的表压值。可是在测定压力时，其环境温度可能大于或小于20?。又由于预充压力和额定压力测定的位置不变，故压力与温度的关系可以用定容的气体状态方程式计算，如下式。 ?P/?T=C 式中p――绝对压力(Mpa); T――热力学温度(K); C――常数。 从上式中可见，压力随着温度的变化而变化。实际上产品所规定的压力参数是表压值。若按理想气体状态方程计算，严格讲是不够准确的，但作为工程上的需要，按表压值进行计算，能满足产品技术条件的要求。因此，当温度变化时可以按下式进行换算: P1/T1=Pn/Tn，即Pn=(Tn/T1),P1 式中P1――产品规定的压力值(预充压力或额定压力)(Mpa); pn――实际环温下的压力(环温t?时)(Mpa); T1――产品规定的温度(即T1=(273+20)K=293K); Tn――实际的环境温度(储气筒表面的温度，即(273+t)K)。 例如:此台机构在20?时，其额定压力为(32.6,)。如果环境温度35?和7?时，那么额定压力值分别是多少, 设:35?时压力值为P2;7?时为P3 由上式得: P1=32.6Mpa T1=293K T2=273+35(K)=308K T3=273+7(K)=280K 则 P2=308,26/293Mpa=34.3Mpa P3=280,26/293Mpa=31.2Mpa 因此环境温度为35?时，压力是34.3Mpa;环境温度为7?，压力值是31.2Mpa。 上面讨论了温度对压力的影响，其目的一是作为在任意环境下正确的压力参数;其二是判别产品压力是否出现异常。如果压力超出了环境温度影响的范围，那就是异常情况，须找出原因进行排除。 温度对液压油的影响主要是影响10号航空液压油的运动粘度。轴封U型胶圈和各传动轴摩擦阻力也随温度而变化，温度降低，10号航空油运动粘度和摩擦阻力增大，而使断路器的分合速度运动时间发生变化。同时，长期工作在低温下，密 封胶圈易硬化而损坏，故电热器是户外运行的断路器液压机构所必要的装置之一。 (二)密封件对液压机构的影响 密封件是用于防止密封容器中的油液泄漏以及外界空气，灰尘等的侵入。如果密封不良，泄漏增加，将直接影响元件和系统的性能。泄漏严重时，系统就建立不起压力而无法工作。如有外泄，则会污染环境，甚至造成火灾。如果空气混入系统，则将使系统出现刚度下降，产生气穴，噪声和油液乳化等不良现象。如果灰尘侵入，则会污染油液，加速元件磨损，降低寿命。因此，在液压传动中，密封件的作用极为重要，且对其要求较高。 (三)管流压力损失，泄漏对液压机构的影响 实际液体具有粘性，在流动时就有阻力，为克服阻力，必然要消耗能量，这样就有能量损失。能量损失主要表现为压力损失，如果压力损失过大，将使功率损耗增加，油液发热，泄漏量增加，效率降低和液压系统性能变坏。一般这种压力损失，一类是油液流经直管的压力损失，这种损失是由于液体流动时的内外摩擦力引起的。另一类压力损失是由于油液流经局部障碍，如弯管，管道截面突然扩大或收缩以及控制阀阀口时，由于液流的方向或速度突然变化引起的局部损失。另外是泄漏，在液压元件的零件之间常有相对运动，这样在这些零件之间就必须有一定的配合间隙。液压油从压力较高处经过配合间隙流到压力较低的地方或大气中，这就是泄漏。通常泄漏分内泄漏和外泄漏。液压油自高压腔通过活塞与缸体的配合间隙流到低压腔，即为内泄漏。液压油由活塞杆与缸盖的配合间隙，以及各管接头的渗漏流入大气中，则为外泄漏。前者在设备内部不易看出来，而后者则可明显地看出。无论是内泄漏还是外泄漏都是不允许的。因为泄漏量过大时会影响元件和系统的正常工作，会使系统效率降低，因此油泵会出现频繁动作补压。解决的方法是进行密封。 (四)微动开关工作不稳定对液压机构油泵控制回路的影响 1.原控制回路如图1所示，图中直流电机M带动油泵储能，电机由直流接触器KM控制并供电，当液压机构(额定压力为32.6Mpa;油泵启动压力为31.6Mpa;合闸闭锁压力为27.8Mpa;分闸闭锁压力为25.8Mpa)油压下降到31.6Mpa时，油压开关中的微动开关Kp1 触点闭合，电机启动带动油泵打压储能，油压上升到额定压力32.6Mpa时微动开关返回，接触器KM失电，切断电机电源。从图中可以看出，油泵的启动和停止都是有Kp1完成。由于液压机构出现轻微内泄漏或外泄漏，以及昼夜温度的变化，触点Kp1都会随着压力的微量变动而时通时断，电机M也随之启动停止，如此反复，所以油泵会频繁启动。另外利用微动开关的顶杆来调整压力差，也只能调整启动压力，无法调整停止压力，只能是该微动开关的固有压力差。很难满足，而且还要考虑环温高时对压力的影响。 2.利用原备用微动开关Kp5和接触器KM中一常开触点，对其控制回路进行改造，如图2所示，Kp1负责启动，Kp5负责停止。当油压下降至启动压力(调整至29Mpa)时，Kp1触点闭合，此时Kp5触点是在闭合状态，直流接触器KM得电，油泵启动补压，同时KM一对常开触点对其Kp1自保持，直至油泵打压到32.6Mpa时，Kp5触点断开，接触器失电，油泵停止工作。 3.微动开关顶杆调整:Kp5压力调至额定压力32.6Mpa断开，Kp1压力调至31.6Mpa以下或比合闸闭锁压力稍高些29Mpa闭合，这样压力差调整范围将增大很多，也容易调整。另外在电力提灌泵站，设备的重合闸功能是不投入运行的，只是单一的分、合闸操作，所以在调整Kp1压力时，可适当低一些。 通过对液压机构打压频繁情况的了解和以上分析判定，此台开关出现频繁打压为:压力组件内安全阀密封不良出现轻微内泄漏和Kp1微动开关工作不稳定造成。由于是灌溉高峰期，设备不能停运检修，故采取对油泵控制回路改造，延长其打压时间间隔，通过改造效果很明显。其次通过以上分析帮助运行人员对液压机构的进一步认识，提高巡视、故障判断能力和检修人员对故障分析处理的能力，确保设备安全可靠的运行。