殼式變壓器線圈整形用400 t 油壓機階段式加壓改造技術(shù)方法

楊金勇 蘇習(xí)琴 張云蒙 王敬濤 李培偉

(天威保定保菱變壓器有限公司，河北 保定071056)

1 400 t 油壓機設(shè)備簡介

筆者公司的400 t 油壓機設(shè)備用于殼式變壓器產(chǎn)品生產(chǎn)中對線圈進(jìn)行軸向壓緊整形，從而提高線圈的緊密性和抗短路能力，減小線圈的載流導(dǎo)線在工頻交變磁場中的震動，并保證線圈的軸向尺寸達(dá)到設(shè)計和工藝要求。該設(shè)備在殼式產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝過程中起著至關(guān)重要和不可取代的作用。

設(shè)備規(guī)格型號:設(shè)備最大公稱壓力，400 t;設(shè)備主體外形尺寸，5 100 mm×4 700 mm×8 500 mm;

設(shè)備總重量為，41 t。

2 未改造前背景技術(shù)介紹

未改造前該油壓機的壓力控制由電接點壓力表、繼電器和接觸器組合方式進(jìn)行控制，不利因素有以下3 點:

(1)壓力控制不準(zhǔn)確，實際加壓壓力不能確定是否為工藝要求的壓力。整形過程中如實際壓力誤差超大將導(dǎo)致線圈變形或局部電磁線偏倒;如實際壓力過小會導(dǎo)致殼式線圈OL 尺寸不符合制造工藝的要求。

電接點壓力表為YCX 系列的1.6 級40 MPa 磁助電接點壓力表。按照J(rèn)JG 52－1999《彈簧管式一般壓力表、壓力真空表及真空表檢定規(guī)程》規(guī)定，其示值誤差為±1.6%、切換差不大于量程的3.5%，故其示值誤差最大為0.64 MPa，切換差最大為1.4 MPa，電磁閥動作誤差為0.5 MPa 左右。故此其綜合誤差最大值可以達(dá)到2.5 MPa 以上。按照該油壓機系統(tǒng)的設(shè)計原理，液壓系統(tǒng)達(dá)到25 MPa 時油壓機壓頭的輸出壓力為400 t。那么，2.5 MPa 的壓力誤差轉(zhuǎn)換到油壓機壓頭上即為40 t。

(2)線圈整形過程中OL 尺寸整形效果不理想。實際工作中經(jīng)常需要設(shè)置一個壓力后，保壓一個晚上(10 h 以上)，實測尺寸也達(dá)不到工藝要求。

(3)設(shè)備操作過程中存在安全隱患。由于油壓機的最大工作壓力可達(dá)400 t，操作人員近距離操作，系統(tǒng)壓力僅通過電接點壓力表來保證，無法保證系統(tǒng)發(fā)生異常時的人員、財產(chǎn)安全。

故此，進(jìn)一步降低人員設(shè)定壓力和壓力表讀數(shù)誤差及提高系統(tǒng)運行安全系數(shù)顯得尤為重要。另外，變壓器設(shè)計、工藝人員提出，是否可以設(shè)計一種階段式的加壓模式，即;整個線圈被加壓一段時間然后泄壓，讓線圈的被壓縮部位有一定量的回彈，然后再次加壓、回彈，如此往復(fù)多個過程，以最大程度地提高線圈的整形效果。

3 改造目的

為了使油壓機壓頭的加壓過程能夠?qū)崿F(xiàn)階段式的加壓、保壓、泄壓功能，進(jìn)一步提高殼式線圈的整形效果，減小400 t 油壓機設(shè)備的壓力控制誤差，提高加壓過程的安全系數(shù)。對400 t 油壓機進(jìn)行了階段式加壓的改造，為殼式變壓器線圈軸向壓緊工序提供一種操作過程安全、便捷、實用性強的油壓機自動控制系統(tǒng)。

4 具體實施方式

技術(shù)方案是在傳統(tǒng)的油壓機控制回路上增加PLC控制器、觸摸屏、中間繼電器等部件。按照圖2 所示，將觸摸屏安裝于現(xiàn)有的控制臺上，將PLC 控制器安裝于控制臺內(nèi)部;按照圖3 方式進(jìn)行接線;然后按照圖4所示功能要求在觸摸屏上增加相應(yīng)的功能按鈕和數(shù)據(jù)編輯、顯示區(qū)。

最后對PLC 控制器、液晶觸摸屏進(jìn)行編程，使之能夠到達(dá)以下功能:

(1)壓力數(shù)值的數(shù)字化顯示:通過壓力傳感器、PLC 程序設(shè)置，實現(xiàn)壓力數(shù)字化顯示。

(2)手動狀態(tài):手動方式進(jìn)行操作，即一次性的加壓或者泄壓操作。

(3)自動狀態(tài):可以按照設(shè)定的時間段進(jìn)行間斷循環(huán)式的自動加壓(并將壓力維持在設(shè)定的恒定值)、自動泄壓(即無壓狀態(tài))功能，加壓過程見圖5 。

(4)超壓報警:實時壓力超過設(shè)定壓力值時進(jìn)行報警，以減小實時加壓壓力誤差，保證系統(tǒng)加壓值的準(zhǔn)確性。

(5)安全壓力報警:超過系統(tǒng)額定壓力時進(jìn)行報警，保證系統(tǒng)安全運行。

(6)系統(tǒng)泄漏報警:如根據(jù)油缸容量及油泵排量計算，1 min 內(nèi)就可達(dá)到設(shè)定壓力，而實際運行中，如5 min 后仍無法建立壓力，則認(rèn)為系統(tǒng)存在泄漏，進(jìn)行報警。

(7)電動機過載報警:油泵損壞，電動機過載報警，提高電動機安全運行系數(shù)。

(8)壓力曲線界面:查詢系統(tǒng)加壓的實時和歷史曲線，便于對整個加壓過程進(jìn)行查看、分析。

(9)壓臺下降電磁閥提前動作值設(shè)定:其作用是調(diào)整系統(tǒng)加壓時，提前一定壓力值使壓頭下降電磁閥提前斷電，減少壓臺下降加時的慣性誤差，使系統(tǒng)停止加壓時的壓力值最大程度接近設(shè)定壓力值。

電接點壓力表的后備保護(hù):除PLC 程序中設(shè)置的超壓報警、安全壓力報警外，采用外部的電接點壓力表的上限作為系統(tǒng)安全壓力的后備保護(hù)。

5 改造完畢后的操作方法

線圈壓制過程為:首先將殼式線圈放置于油壓機壓頭下側(cè)，然后對控制系統(tǒng)進(jìn)行操作。操作時根據(jù)線圈整形工藝需求，選擇“手動加壓”或者“自動加壓”工作模式。具體操作方法如下:

5.1 “手動加壓”操作方法

(1)選擇“手動加壓”方式。

(2)在手動方式壓力設(shè)定框內(nèi)設(shè)定加壓“壓力值”。

(3)按壓“油泵起動”按鈕，油泵開始運行。

(4 )旋轉(zhuǎn)“壓臺升降”旋鈕至“降”，壓臺開始緩慢下行，并加壓，當(dāng)“當(dāng)前壓力”達(dá)到設(shè)定“壓力值”時，壓頭停止加壓。

(5)旋轉(zhuǎn)“壓臺升降”旋鈕至“升”后，壓頭開始上升。

(6)按壓“油泵停止”按鈕，關(guān)閉油泵。

5.2 “自動加壓”操作方法

(1)選擇“自動加壓”方式。

(2)按照圖5 要求，設(shè)定各加壓階段的“加壓時間”、“加壓壓力”和“無壓時間”。

(3)旋轉(zhuǎn)“壓臺升降”旋鈕至“降”，油泵自動啟動，壓臺開始緩慢下行，并按照各階段的設(shè)定時間和壓力設(shè)定值進(jìn)行加壓、保壓和泄壓，直至到達(dá)設(shè)定的時間，系統(tǒng)自動關(guān)閉油泵。

5.3 其他說明

(1)壓力設(shè)定原則:泄壓閥的設(shè)定壓力＞PLC 設(shè)定安全壓力＞電接點壓力表設(shè)定壓力 ＞觸摸屏設(shè)定壓力，觸摸屏設(shè)定壓力為工作時所需要的設(shè)定壓力。

(2)系統(tǒng)使用完畢后，將“自動、手動”按鈕旋至“手動”，按下“急?！卑粹o，切斷系統(tǒng)電源。

(3)當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異?；蚩刂剖ъ`時，直接按壓“急停”按鈕，并切斷系統(tǒng)電源。

6 改造效果

壓力數(shù)值的數(shù)字化顯示提高了400 t 油壓機的壓力數(shù)值的控制精度、直觀性，提高了可操作性。壓力傳感器的量程為0 ～50 MPa，精度等級為0.5% F.S，故其誤差值最大為0.25 MPa，示值誤差0 MPa，設(shè)定值誤差0 MPa，電磁閥動作誤差為0.5 MPa，通過設(shè)置電磁閥的提前動作值，可以將電磁閥的動作誤差值設(shè)定在0.25 MPa 以內(nèi)，故其綜合誤差能夠控制在0.5 MPa 以內(nèi)，即壓力誤差由改造前的40 t 降低到8 t 以內(nèi)，較數(shù)字化改造前，壓力數(shù)值精度等級提升了5 倍。自動化的改造提高了400 t 油壓機壓力控制的準(zhǔn)確性和安全性，其加壓過程可以實現(xiàn)階段式的加壓、保壓功能，最大程度滿足了400 t 油壓設(shè)備對殼式變壓器線圈的整形效果，控制操作過程更加安全、便捷、人性化。

設(shè)備改造完畢后，避免了整形壓力過程中壓力誤差超大導(dǎo)致的線餅變形和局部電磁線偏倒的可能;避免了整形壓力誤差過小導(dǎo)致的殼式線圈OL 尺寸不符合制造工藝要求的可能。

設(shè)備改造完畢后，得到了設(shè)計、工藝人員的技術(shù)性認(rèn)可和設(shè)備操作者對操作便捷性和人性化的認(rèn)可。

該油壓機的自動控制改造方法同樣可應(yīng)用于其他噸位或形式的油壓機，能夠較好地對各種產(chǎn)品進(jìn)行軸向或者徑向尺寸的壓緊整形。如殼式電抗器、芯式線圈的軸向壓緊整形等。該改善方法已獲專利(ZL2014 20067611.3)。

［1］全國壓力計呈技術(shù)委員會.JJG 52 －1999 彈簧管式一般壓力表、壓力真空表及真空表檢定規(guī)程［S］.北京:中國計量出版社，2004:1 －6

［2］趙 靜 月. 變壓器制造工藝［M］. 北京:中國電力出版社，2009:137 －139.