李 張 秀，　李 家 軍

(雅礱江流域水電開發(fā)有限公司 二灘水力發(fā)電廠，四川 攀枝花　617100)

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淺談HMB-4/8型液壓彈簧操作機(jī)構(gòu)的運(yùn)行維護(hù)

李 張 秀，李 家 軍

(雅礱江流域水電開發(fā)有限公司 二灘水力發(fā)電廠，四川 攀枝花617100)

摘要：闡述了由瑞士ABB公司生產(chǎn)的HMB-4/8型液壓彈簧操作機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及工作原理，提出了液壓彈簧操作機(jī)構(gòu)的運(yùn)行維護(hù)項目和常見故障的處理方法，可為其他電站同類型設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：液壓彈簧操作機(jī)構(gòu)；結(jié)構(gòu)；工作原理；運(yùn)行維護(hù)；常見故障

1概述

ABB HMB-4/8型液壓彈簧操作機(jī)構(gòu)綜合了液壓操作機(jī)構(gòu)和彈簧儲能的優(yōu)點，其能量的儲存靠一個碟形彈簧組完成，具有很高的長期穩(wěn)定性、可靠性以及抗溫度變化的能力，機(jī)構(gòu)的操作和能量的輸出基于成熟的液壓技術(shù)。目前HMB-4/8型液壓彈簧操作機(jī)構(gòu)主要用于發(fā)電機(jī)出口斷路器和GIS斷路器。該機(jī)構(gòu)具有下列特點：

(1) 采用模塊設(shè)計，結(jié)構(gòu)緊湊；

(2) 在機(jī)構(gòu)內(nèi)部設(shè)有多級油緩沖，操作平穩(wěn)，無反跳，對地基的沖擊力低；

(3) 無外部管路，減少了漏油環(huán)節(jié)；

(4) 所需液壓油的量很少；

(5) 液壓系統(tǒng)的狀態(tài)和性能隨時得到監(jiān)控；

(6) 無氮氣儲能器，系統(tǒng)油壓不受環(huán)境溫度的影響，性能可靠；

(7) 分、合閘速度可調(diào)；

(8) 運(yùn)動部件置于油中，磨損量極低，免維護(hù)。

液壓彈簧操作機(jī)構(gòu)單元“機(jī)芯” 由充壓、工作、控制、監(jiān)測和儲能模塊組成。操作機(jī)構(gòu)在圓周方向上把儲能、充壓、控制和監(jiān)測模塊安裝在工作模塊上，低壓油缸、工作模塊和碟簧則在軸向上裝在一起，擴(kuò)展型機(jī)芯還包括由輔助開關(guān)和連接套組成的連接模塊，再加上位置指示器、防凝加熱器、二次接線和防護(hù)外殼組成了操作機(jī)構(gòu)的整機(jī)。操作機(jī)構(gòu)的二次連線通過插接式插頭實現(xiàn)。

液壓彈簧操作機(jī)構(gòu)集碟簧的機(jī)械式儲能與液壓式的驅(qū)動和控制的優(yōu)點于一體。碟簧力直接作用于三個儲能活塞上。通過儲能活塞把由彈簧力和彈簧行程表示的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成由壓力和體積表示的液壓能。通過高油壓儲能活塞和工作油缸之間的能量傳輸，使操作機(jī)構(gòu)能進(jìn)行快速的合分閘操作。由集成于控制模塊中的調(diào)速螺栓可方便地調(diào)節(jié)開關(guān)速度。采用高壓油泵、儲能油缸、電磁閥和轉(zhuǎn)換閥以及帶有集成式液壓緩沖功能的工作油缸等，實現(xiàn)對操作機(jī)構(gòu)的控制和能量傳輸。

當(dāng)操作機(jī)構(gòu)中的油壓力全部損失時，所設(shè)置的失壓防慢分裝置可防止斷路器由于氣體壓力、電動力或機(jī)械振動引起的觸頭分離。進(jìn)行操作機(jī)構(gòu)調(diào)試或維修時的手動操作以及調(diào)試?yán)^電保護(hù)裝置的非運(yùn)行操作時，必須把失壓防慢分裝置上的彈簧銷子拔出，避免損壞操作機(jī)構(gòu)或失壓防慢分裝置。當(dāng)斷路器投入運(yùn)行時，必須把失壓防慢分裝置投入使用。

2工作原理

(1) 合閘操作。

蝶簧儲能后，其工作活塞的上方一直保持額定油壓。當(dāng)工作活塞下方和低壓油缸相通時，工作活塞被可靠地保持在分閘位置。當(dāng)合閘電磁閥動作后，轉(zhuǎn)換閥隨之動作，從而使工作活塞下方油室和低壓油缸斷開，同時和高壓儲能油缸相通，高壓油同時施加到活塞兩側(cè)。操作機(jī)構(gòu)是按照差動活塞的原理工作的。由于活塞上下截面不同，工作活塞下方承受的油壓大于活塞上方承受的油壓，活塞因而向合閘位置運(yùn)動。同時，由于高壓油向工作活塞的下方流動而使儲能油缸中的油量下降，碟形彈簧組釋放，而所需的油量立即由油泵進(jìn)行補(bǔ)充，只要維持液壓系統(tǒng)的油壓在額定壓力，活塞即保持在合閘位置(圖1)。

圖1　合閘狀態(tài)示意圖

(2) 分閘操作。

分閘電磁閥動作，轉(zhuǎn)換閥又切換至其原先位置，活塞下方的液壓油流回低壓油缸，工作活塞向分閘位置運(yùn)動，帶動斷路器動觸頭分離而實現(xiàn)分閘(圖2)。

圖2　分閘狀態(tài)示意圖

3運(yùn)行維護(hù)

(1) 日常巡視與監(jiān)測。

日常巡視時，應(yīng)觀察碟簧儲能狀態(tài)、油標(biāo)中的油位、分合閘指示器指示是否正常，同時應(yīng)監(jiān)測油泵電機(jī)的啟停次數(shù)和運(yùn)行時間是否正常。

運(yùn)行過程中，斷路器在分閘或合閘狀態(tài)下碟簧應(yīng)始終處于儲能狀態(tài)，碟簧壓縮儲能靠油泵電機(jī)供油推動儲能活塞壓縮碟簧實現(xiàn)。

油標(biāo)用于指示低壓油缸的油位。合閘時，工作活塞下方為高壓油，油標(biāo)中的油位低；分閘時，工作活塞下方的油與低壓油缸相通，部分高壓油回到低壓油缸，油標(biāo)中的油位高。因此，在合閘時油標(biāo)中可見油位，分閘時油位在油標(biāo)中線位置即有足夠的液壓油用于斷路器操作。

操作機(jī)構(gòu)的油泵電機(jī)的啟停由碟簧行程開關(guān)接點控制，油泵電機(jī)在1 800 s以內(nèi)運(yùn)行的最長時間為180 s。如果超長，可能會過熱而燒壞電機(jī)。在斷路器無操作情況下，油泵每天起動10次是允許的。如果起動次數(shù)超過10次，則需對機(jī)構(gòu)加強(qiáng)觀察。如果起動次數(shù)超過20次，則需聯(lián)系廠家進(jìn)一步檢查。在確定油泵起動次數(shù)時，應(yīng)扣除由于斷路器操作引起的油泵起動次數(shù)。油泵電機(jī)啟動頻繁，說明操作機(jī)構(gòu)存在滲油，應(yīng)盡快查明原因并予以處理。

(2) 檢查維護(hù)。

對液壓彈簧操作機(jī)構(gòu)除了加強(qiáng)運(yùn)行巡視、監(jiān)測外，還應(yīng)定期對彈簧操作機(jī)構(gòu)進(jìn)行必要的檢查維護(hù)。檢查維護(hù)前，應(yīng)確認(rèn)斷路器已退出運(yùn)行，并緩慢抬起泄壓把手將碟簧能量釋放，以確保作業(yè)人員的安全。檢查維護(hù)的主要項目為：

①檢查分合閘電磁鐵線圈電阻是否正常，檢查分合閘電磁閥閥桿是否卡澀；

②測量液壓彈簧儲能前后的尺寸；

③檢查儲能電機(jī)、傳動傘齒輪外觀無異常。測量儲能電機(jī)繞組的絕緣電阻和直流電阻是否正常并檢查儲能電機(jī)碳刷，若碳刷長度小于11 mm則需更換。儲能電機(jī)試運(yùn)行時應(yīng)測試運(yùn)行時間。

④檢查操作機(jī)構(gòu)是否存在內(nèi)部泄漏。檢查各接頭和接合面是否漏油，必要時可在分閘狀態(tài)或合閘狀態(tài)或兩種狀態(tài)下進(jìn)行全面密封試驗以確定泄漏位置。檢查密封的時間至少需要8 h。試驗時，應(yīng)先將碟簧儲能，斷開油泵電機(jī)電源開關(guān)以阻止電機(jī)的自動起動。試驗過程中，記錄時間并測量彈簧行程的差值，24 h內(nèi)彈簧行程允許的變化量為30 mm。

⑤操作機(jī)構(gòu)手動分合閘試驗。試驗時，應(yīng)確認(rèn)SF6氣室中至少要充到閉鎖壓力，碟簧也必須儲能。在設(shè)備不帶電時，可通過按動電磁閥的橡膠端蓋、手動操作斷路器分合閘。

⑥斷路器機(jī)械特性測試。采用斷路器動作特性分析儀測量斷路器的分合閘時間、分合閘線圈的最低動作電壓，有條件時進(jìn)行分合閘速度測試。分閘和合閘速度可單獨借助于安裝在控制模塊上的調(diào)速螺栓分別調(diào)節(jié)。只有當(dāng)?shù)晌幢粔嚎s時，方可調(diào)節(jié)斷路器的分合閘速度。為此，應(yīng)按動泄壓手柄，將碟簧慢慢釋壓。松開調(diào)速螺栓1 或 2上的鎖緊螺母 3，擰動調(diào)速螺栓即可調(diào)節(jié)斷路器分合閘速度。右轉(zhuǎn)使速度減少，左轉(zhuǎn)使速度增加。調(diào)節(jié)完成后，把鎖緊螺母 3擰緊(圖3)。

圖3　分合閘速度調(diào)節(jié)圖

⑦檢查彈簧行程開關(guān)和輔助開關(guān)接點動作是否正常。

⑧必要時更換液壓油。嚴(yán)格來說，排油后應(yīng)先抽真空后注油，但如果不具備抽真空條件時，可以采取多次注、排油方式排氣注油。

(3) 更換液壓彈簧操作機(jī)構(gòu)。

當(dāng)斷路器因本體或操作機(jī)構(gòu)故障退出運(yùn)行時，為了盡快恢復(fù)運(yùn)行，通常采取緊急更換斷路器本體或操作機(jī)構(gòu)的方式進(jìn)行處理，這就需要將液壓彈簧操作機(jī)構(gòu)整體拆除、回裝，此時，操作機(jī)構(gòu)應(yīng)處于分閘位置。拆除液壓彈簧操作機(jī)構(gòu)應(yīng)按以下工序進(jìn)行：

①拆除操作機(jī)構(gòu)箱上的二次插拔，拆除操作機(jī)構(gòu)的防護(hù)外殼；

②利用起重設(shè)備吊住操作機(jī)構(gòu)，拆除操作機(jī)構(gòu)與斷路器傳動桿夾緊件上的4顆內(nèi)六角螺栓并取出夾緊件；

③拆除操作機(jī)構(gòu)斜支撐桿，拆除操作機(jī)構(gòu)與斷路器罐體間的連接螺栓，將操作機(jī)構(gòu)與斷路器本體分離。

操作機(jī)構(gòu)回裝時，先恢復(fù)機(jī)構(gòu)與斷路器的傳動桿夾緊件，后恢復(fù)機(jī)構(gòu)與斷路器罐體的連接，再恢復(fù)機(jī)構(gòu)防護(hù)外殼和二次插拔。

4常見故障及處理

4.1操作機(jī)構(gòu)不能建壓

(1)儲能電機(jī)電源故障：檢查電源開關(guān)輸出電壓是否正常，電機(jī)電源線路是否斷線。

(2)電機(jī)故障：檢查電機(jī)線圈直流電阻、絕緣電阻是否正常，電機(jī)碳刷長度是否合適。

4.2電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，碟簧不能儲能

(1)泄壓手柄在泄壓狀態(tài)：將泄壓手柄復(fù)位；

(2)油位太低：從充油接頭給低壓油缸補(bǔ)油；

(3)充壓傳動傘齒輪磨損嚴(yán)重，不能正常傳動：更換傘齒輪；

(4)油泵損壞：更換油泵。

4.3斷路器不能分合閘

(1)分、合閘電磁鐵線圈無壓：檢查控制電源是否正常。

(2)輔助開關(guān)接點動作不正常：具備控制和監(jiān)控功能的輔助開關(guān)由操作活塞強(qiáng)制驅(qū)動。應(yīng)斷開控制回路及信號回路電源，用萬用表測量輔助開關(guān)動作是否正常。

(3)分、合閘線圈損壞：測量分、合閘線圈電阻，檢查線圈是否斷線或短路。

(4)電磁閥閥桿卡澀未復(fù)位：在電磁閥接到分閘或合閘命令動作后，控制模塊中的轉(zhuǎn)換閥受到分閘或合閘閥閥桿未復(fù)位的影響其所受合力方向未改變，導(dǎo)致高壓油無法進(jìn)入活塞下部油室或高壓油不回流至低壓油缸，傳動桿不能動作。

4.4油泵啟動過于頻繁

(1)泄壓手柄在泄壓狀態(tài)：將泄壓手柄復(fù)位；

(2)操作機(jī)構(gòu)內(nèi)部泄漏：檢查各接頭和接合面是否泄漏。必要時，通過實施全面密封試驗以確定泄漏位置。

5結(jié)語

HMB-4/8型液壓彈簧操作機(jī)構(gòu)在發(fā)電機(jī)出口斷路器和GIS斷路器中因其穩(wěn)定性好、可靠性高、運(yùn)行維護(hù)量少得到了廣泛的應(yīng)用。筆者針對HMB-4/8型液壓彈簧操作機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)、工作原理，提出了運(yùn)行維護(hù)項目及常見故障的處理方法，對其他電站同類型設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)具有一定的借鑒意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]DL/T 603-2006，氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備運(yùn)行及維護(hù)規(guī)程[S].

(責(zé)任編輯：李燕輝)

李張秀(1975-)，女，四川名山人，高級工程師，從事水電站一次設(shè)備檢修技術(shù)與管理工作；

李家軍(1975-)，男，四川廣元人，工程師，從事水電站運(yùn)行技術(shù)與管理工作.

作者簡介:

文章編號:1001-2184(2016)06-0084-03

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B

中圖分類號:TV7;TV738;TV735;TV737

收稿日期:2015-09-10