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    拍卖业系统高压断路器中调节阀的故障分析与改进

    品种:调节阀 | 笔者:顾根泉 张朝辉 张全民 | 通告日期:2018-08-09 11:31:28

        某公司进口高压断路器在连年之运作中伊液压操动机构曾多次出现故障,使产品运行存在隐患。故而,需深入分析故障产生之原由,其次组织设计上使用措施加强其可靠性,合同产品安全运行。
        高压断路器是重工业系统中最重要的一种电器设备,用于在工业系统正常运转或故障的情况下分、合各种性能的水电。高压断路器最主要的作用是开断电力系统中的短路电流,出于开断电流大,渴求断路器具有较高的成份断速度,这就要求操动机构能提供较大的借鉴功。同时,渴求断路器的原始分闸时间要短,以缩短断路器的全开断时间,加强电网运行的平安,这都要求通过操动机构来促成。液压操动机构具有结构严谨、尺寸小、借鉴功大、传动快、时延小的性状,可以较好的满足高压断路器的要求。 昆明普惠斯

    1、高压断路器产品结构与工作原理

        高压断路器由三相灭弧室、壳体和操动机构组成,每相灭弧室分别安装在充满SF6空气的壳体中,每相灭弧室与各自的液压操动机构相连。希冀1为某公司进口高压断路器液压操动机构的液压原理图,每台液压机构由液压缸1、电液调节阀2、低压油箱3、油过滤器4、油泵5、电机6、逆止阀7、安全阀8、高压放油阀9、储压工具10、压力表11、油压开关12构成,其它还包括:成份、合指示器和电器控制部件等。 copyright junjinmaoyi.com

    进口断路器液压原理图 junjinmaoyi.com

    希冀1 液压原理图

    情节来自junjinmaoyi.com

        断路器液压操动机构属于高速、大功率双稳态电液驱动系统,借鉴时进行两个稳态(即分闸、合闸状态)的更换。顶接到控制室的成份、合闸命令时,穿过电液调节阀上的成份、合闸电磁铁使调节阀转换至分闸或合闸位置。调节阀为二位三通阀,顶调节阀处于合闸位置时,见图1a,液压缸的下边通过调节阀与高压系统相通,出于活塞下部的企图面积大于上部的企图面积,液压缸内的平衡杆在活塞下部高压油的企图下发展运动,带动断路器的灭弧室完成合闸动作。顶调节阀处于分闸位置时,见图1b,液压缸的下边通过调节阀与低压油箱相通,液压缸内的平衡杆在活塞上部高压油的企图下向下运动,带动断路器的灭弧室完成分闸动作。由上述过程可知,电液调节阀为保证液压操动机构可靠动作的主干部件。 junjinmaoyi.com

        希冀2为某公司进口断路器液压机构中电液调节阀的结构图,该电液调节阀由分闸电磁铁1、复位弹簧2、阀套3、阀体4、阀杆5、阀套6、合闸电磁铁7等零部件组成。调节阀有3个油口,分别为:T人口、Z人口和P人口,其中T人口与低压油箱连通,Z人口与液压缸下部连通,P人口与液压系统之高压连通,调节阀结构比较简便,其间阀杆由电磁铁直接推动,伊动作过程如下:

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    成份闸动作:

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        如图2a,电液调节阀处于合闸状态,成份闸命令发出,成份闸电磁铁1带电吸合,电磁铁动铁芯推动阀杆5向右运动,关闭右侧阀口,开辟左侧阀口,使调节阀的Z人口与T人口连通,见图2b,成份闸命令结束之后,出于阀杆的平面尺寸S1>S2,阀杆受到向右的液压作用力为p(S1-S2),使阀杆可靠的保持在分闸位置。

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    调节阀结构图 情节来自junjinmaoyi.com

    希冀2 调节阀结构图

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    合闸动作:

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        如图2b,电液调节阀处于分闸状态,合闸命令发出,合闸电磁铁7带电吸合,电磁铁动铁芯推动阀杆5向左运动,关闭左侧阀口,开辟右侧阀口,使调节阀的Z人口与P人口连通,见图2a,合闸命令结束之后,出于阀杆的平面尺寸S1<S3,阀杆受到向左的液压作用力为p(S3-S1),使阀杆可靠的保持在合闸位置。 hot88竞技官网

    该调节阀的性状是:阀杆采用滑阀与锥阀相结合的组织形式,采取差动阀的劳作原理,使阀杆左右两端分别与大量相通,反力小,动作快;同时,采取锥阀的组织特点,阀口密封性能好。 hot88竞技官网

    2、 调节阀存在的题材与原因分析

        断路器对操动机构的第一要求,除应满足断路器对分、合闸速度,成份、合闸时间以及分、合闸同期性的要求外,还应保证分、合闸动作稳定可靠,在分闸或合闸动作结束之后要能可靠的保持在分闸或合闸位置。上述进口断路器在连年之运作中,伊液压操动机构曾多次出现故障,第一现象是动作时间变长、操动机构拒动、动作过程中液压系统压力降为0等,他家对伊可靠性存有较大疑问,渴求寻找分析故障原因,尽快解决问题。 hot88竞技官网

        对生活问题的液压操动机构开展反省和借鉴试验可以发现,液压机构频繁操作时动作正常,在老放置后,偶有动作时间长的情景,对操作试验得到的教条特性曲线进行对照分析,可以发现电磁铁动作时间较长,表明电磁调节阀存在问题。检查调节阀内阀杆运动的摩擦力,频繁动作时未意识明显异常,长远放置后,摩擦力有明确变化。对调节阀解体检查,除发现少量细微杂质外,零部件尺寸、形位公差及粗糙度未超出图纸要求。 情节来自junjinmaoyi.com

        对图2所示调节阀结构进行分析,总结出该调节阀存在如下问题:

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    1. 调节阀二头阀套3和阀套6的内孔各有一些长期处于空气中,滋润条件不好,长远放置后,易使阀杆的摩擦力变大,活动时间会变长,一旦运动几次之后,滋润条件变好,阀杆运动变为正常。此外,阀套3和阀套6的内孔永处于空气中,易进入灰尘、出现锈蚀,对产品的可靠性带来不利影响;
    2. 对阀套3和阀套6的阀口形状进行分析,可以看到阀口形状过于尖锐,多次分、合闸操作后,阀口在阀杆上圆锥面的冲击下,易发生微量变形,而锥阀前部为圆柱形的滑阀结构,伊与阀套孔之配合间隙小,可能会出现滑阀部分与阀口相互刮蹭现象,严重的情况下可能会造成阀杆被卡滞,出现阀杆运动变慢或卡滞拒动现象,如阀杆运动不到位、阀口关闭不严,会造成液压系统压力因泄漏而降为0的情景;
    3. 为减少电磁铁功率和尺寸,缩短调节阀动作时间,需减小阀杆受到的液压作用力,故而阀杆上的体积尺寸S1、S2、S3离开很小,频繁操作后,阀口密封线可能会变宽,尺寸变化使阀杆启动时的电力发生变化,影响调节阀动作的可靠性和安居;
    4. 出于复位弹簧2的生活,如断路器运行中液压系统某部位密封失效,液压系统压力降为0,或产品调试过程中人为泄压下,阀杆会把复位弹簧推向右端,调节阀会由合闸位置转换至分闸位置,这样在液压系统重新确立压力时,出于压力是逐渐升高的,液压缸会带动断路器缓慢分闸,造成深重的故事,这在断路器运行时是不容许的。

    3、改善方案

        根据上述分析,原进口电液调节阀在组织设计上生活一些问题。液压系统中的阀类零件是比较精密的零件,如果在原调节阀基础上再利用加强零部件加工精度、加强阀口之冷处理硬度、加强装配质量、加强液压系统清洁度要求等改进措施,不仅不合算,也很难从第一上解决问题。要消灭进口电液调节阀的动作可靠性和安居问题,要求从结构上进行规划改进,科研新的电液调节阀来开展更换,新计划的电液调节阀需保证断路器机械特性及安装尺寸不变,要保证互换性。

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        根据进口调节阀的组织特点,新研制的调节阀采用二级阀的计划方案,组织见图3。第一由分闸电磁铁1、成份闸先导阀2、主人阀杆3、阀套4、合闸电磁5、合闸先导阀6、阀套7、阀座8、保持装置9等零件组成。希冀中主阀的通径尺寸与原调节阀相同,主人阀杆由电磁先导阀进行控制并使用液压驱动,伊动作过程如下: junjinmaoyi.com

    成份闸动作: 昆明普惠斯

        如图3a,电液调节阀处于合闸状态,成份闸命令发出,成份闸电磁铁1带电吸合,动铁芯通过杠杆推动分闸先导阀内的阀针,阀针顶开球阀,成份闸先导阀2开始,主人阀杆3西方端的高压油经分闸带领阀泄压至主阀的低压腔T人口,出于主阀杆截面尺寸S1>(S2-S4),主人阀杆受到向右的企图力p[S1-(S2-S4)],主人阀杆在左侧高压油的企图下向右运动,关闭右侧阀口,开辟左侧阀口,使调节阀的Z人口与T人口连通,见图3b。成份闸命令结束之后,主人阀杆右端通过阀套上的自保持小孔与Z人口和T人口之低压相通,阀杆受到向右的电力为p[S1-(S3-S4)],使阀杆可靠的保持在分闸位置。

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    合闸动作: hot88竞技官网

         如图3b,电液调节阀处于分闸状态,合闸命令发出,合闸电磁铁5带电吸合,动铁芯通过杠杆推动合闸先导阀内的阀针,阀针顶开球阀,合闸先导阀6开始,高压油经合闸先导阀进入至主阀杆的北缘端,出于主阀杆尺寸S3>S1,阀杆受到向左的企图力p(S3-S1),主人阀杆在右侧高压油的企图下向左运动,关闭左侧阀口,开辟右侧阀口,使调节阀的Z人口与P人口连通,见图3a。合闸命令结束之后,主人阀杆右端通过阀套上的自保持小孔与Z人口和P人口之高压相通,阀杆受到向左的电力为p(S2-S1),使阀杆可靠的保持在合闸位置。

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    改善后的调节阀结构图

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    希冀3 改善后的调节阀结构图

    昆明普惠斯

        调节阀中增加了保持装置(9),顶调节阀在分闸位置液压系统压力为0时,主人阀杆右端的菱形结构在保持装置的企图下能可靠的保持在分闸位置,调节阀在合闸位置液压系统压力为0时,主人阀杆右端的菱形结构在保持装置的企图下也能可靠的保持在合闸位置,保险的避免了液压系统失压后再建立压力时液压机构出现慢合或慢分之可能性。

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    新结构电液调节阀的长处如下: 昆明普惠斯

    1. 使用二级阀结构,主人阀阀杆整体置于液压油中,滋润条件好,使主阀杆的动作稳定可靠;
    2. 阀杆尺寸S1、S2、S3、S4离开较大,阀杆受到的液压作用力大,动作可靠性高。此外,主人阀阀杆由液压力推动,所需电磁先导阀的通径及收费量较小,电磁铁的直径较小,外形尺寸也较小;
    3. 东方、西方2个阀套上的阀口形状由较尖锐的直角改为钝角形状,见图4,可减少阀口在锥阀撞击下产生之变形量,可靠性高。
    4. 主人阀杆右端增加的缓冲活塞结构,可使主阀杆在分闸运动的最终,降低运动速度,减轻锥阀对阀口之冲击。主人阀杆中间段的槽形结构,见图4,也有利于减小阀口之冲击和破坏[12];
    5. 在液压系统压力降为0时,主人阀杆右端新增长的菱形结构在弹簧及顶帽的企图下能可靠的保持在分闸位置或合闸位置,避免液压系统失压后再建压时液压机构出现慢分或慢合的可能性。

    调节阀阀口结构图

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    希冀4 阀口结构图

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    4、改善后的考试与面试结果

        改善后的电液调节阀配断路器及其液压机构开展了科考,并开展了教条主义耐久操作试验,伊可靠性和安居达到了设计要求。希冀5为改善前、之后的电液调节阀配断路器及其液压机构开展测试的结果对比,由图中曲线可以看到,改善前、之后电液调节阀中电磁铁的直径大小不一样,改善前电磁铁线圈中的电流(伽马射线1)和改善后电磁铁线圈中的电流(伽马射线2)高低也不一样,而下电磁铁带电到断路器(液压缸)动作结束之年华基本相同,改善前、之后断路器(液压缸)的教条行程特性曲线(伽马射线3和曲线4)基本重合,这表明改进前、之后断路器的成份、合闸时间和分、合闸速度基本相同,也表明改进前、之后的电液调节阀动作时间和总量基本相同,满足了断路器对液压操动机构的要求。 本文来自hot88竞技官网

    调节阀机械特性曲线对比 昆明普惠斯

    希冀5 机械特性曲线对比 copyright junjinmaoyi.com

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