干簧管式油位計通用型報警裝置的研制

黎浩賢，葉健忠，甄成遠，利志軍

（廣東電網(wǎng)有限責任公司江門供電局，廣東 江門 529000）

1 研究背景

目前電力系統(tǒng)中主變壓器常用干簧管式油位計作為油位監(jiān)視和異常報警裝置，在運行一定年限后頻發(fā)干簧管破裂、舌片變形等缺陷，導致誤發(fā)油位異常信號。在常規(guī)檢修處理中存在以下問題：（1）廠家不單獨出售原廠適用的干簧管部件，市場上也無購置渠道；（2）干簧管自身使用壽命期不長，頻發(fā)故障，存在設備安全隱患；（3）新型油位計價格較貴（均價6 000 元），經(jīng)濟效益低；（4）更換整個油位計須進行油枕放油、補油、膠囊充氣和排氣等復雜耗時的工序，工作成本高、效率低；（5）老式與新式油位計存在浮球連桿和電氣元件安裝尺寸的差異，常見無法更換或更換后油位指示誤差較大的情況[1]。

針對上述問題，本文研制一種通用型報警裝置，可替換以干簧管為報警單元的傳動軸心模塊。具備安裝簡易、尺寸通用、成本低廉和可靠運行等特點，可顯著提高油位計故障檢修效率，降低油位計更換成本和原廠備品依賴性，提高企業(yè)經(jīng)營效益。

2 油位計原理和規(guī)格

油位計的工作原理：當變壓器儲油柜的油面升高或下降時，油位計的浮球隨之上下浮動，使擺桿做上下擺動運動，從而帶動傳動部分轉動，通過耦合磁鋼使警報部分的磁鐵（或凸輪）和顯示部分的指針旋轉，指針旋轉到相應位置。當油位上升到整定高油位或下降到整定低油位時，磁鐵吸合（或凸輪撥動）相應的干簧管開關（或微動開關）發(fā)出報警信號。

常見的油位計內(nèi)部裝置組成部分包括：（1）固定底盤；（2）配有兩側永磁鐵的轉動桿；（3）干簧管及連接導線；（4）限位裝置。統(tǒng)計國內(nèi)20 余種油位計，主要的干簧管式油位計尺寸規(guī)格如表1所示，標注如圖1~3 所示。

圖1 油位計外殼尺寸

圖2 報警裝置尺寸

圖3 軸芯尺寸

表1 干簧管式油位計尺寸規(guī)格

3 通用型報警裝置的研制

3.1 報警裝置的設計要求

油位計在運行中處于反映實時油位高度的狀態(tài)，并在出現(xiàn)油位異常情況時即時發(fā)出電氣告警信號。通用型報警裝置須滿足以下條件：（1）耦合磁鋼部分能帶動表盤指針連續(xù)轉動任意角度，且轉動角度與浮球浮沉幅度一致，正確反映油位高度；（2）報警裝置使用通用型固定方式，能安裝于不同廠家型號、不同尺寸的油位計外殼內(nèi)，滿足牢固安裝，不發(fā)生移位和變形的要求；（3）報警單元可適配各種廠家常見型號的油位計的異常油位觸發(fā)角度，靈敏可靠地輸出報警信號；（4）設計機械限位裝置，防止油枕內(nèi)油位劇烈變化時帶動指針和報警裝置大幅度轉動，越過極限位置后失去指示位置和發(fā)信功能，導致無法確認實際油位甚至造成誤判。

3.2 報警裝置的制作

根據(jù)設計要求，通用型報警裝置主要由以下部分組成：通用型固定支架、轉動軸心、耦合磁吸轉動桿、微動開關、雙層可調(diào)角度凸輪、指針和限位片。組合后報警裝置效果如圖4～圖6 所示。

圖4 報警裝置正視圖

圖5 報警裝置仰視圖

圖6 報警裝置俯視圖

3.3 報警裝置的安裝和調(diào)節(jié)

按照主變油位告警上下限角度，調(diào)整雙層可調(diào)角度凸輪異常油位觸發(fā)角度，使其滿足轉軸轉動至異常油位時，凸輪能按壓對應的微動開關，輸出報警信號[2]。連接微動開關的二次線，將報警裝置固定在油位計外殼的內(nèi)部。安裝效果如圖7 所示。

圖7 安裝效果圖

4 通用型報警裝置的經(jīng)濟效益

干簧管式油位計通用型報警裝置的研制成功，減少了煩瑣的步驟和工器具準備，顯著提升了工作效率、提高企業(yè)經(jīng)營效益；有效減少了停電時間，提高供電可靠性。

主要的效益分析如下（以110 kV 變壓器本體油位計為例）。

4.1 工器具對比

傳統(tǒng)更換油位計方式：登高工具、空油桶6 個、廢油桶1 個、新變壓器油1 桶、油位校驗工具、三相移動電源、抽油泵、油管、注油接頭、接地線若干條、滅火器、氮氣瓶、充氣裝置、常用工具（螺絲刀、扳手、鉗子等）、萬用表、酒精、布、螺絲、繩子若干、工具袋、記號筆。

更換通用型報警裝置方式：登高工具、油位校驗工具、通用型報警裝置套裝、螺絲刀、鉗子、工具袋。

4.2 工作步驟對比

傳統(tǒng)更換油位計方式：（1）工器具準備，用時60 min；（2）油位校驗，用時10 min；（3）關閉油枕聯(lián)管閥門，用時5 min；（4）拆除吸濕器，用時10 min；（5）打開油枕放氣閥，用時5 min；（6）清洗油桶，用時40 min；（7）放油，用時40 min；（8）拆除舊油位計，用時30 min；（9）浮球連桿調(diào)試，用時20 min；（10）安裝新油位計，用時40 min；（11）注油，用時40 min；（12）膠囊充氣，用時20 min；（13）油枕排氣，用時5 min；（14）關閉油枕放氣閥，用時5 min；（15）補油、靜置，用時120 min；（16）報警信號校驗，用時20 min；（17）復裝吸濕器，用時10 min；（18）開啟油枕聯(lián)管閥門，用時5 min；（19）清理現(xiàn)場[3]，用時60 min。總用時540 min。

更換通用型報警裝置方式：（1）工器具準備，用時10 min；（2）油位校驗，用時10 min；（3）標記油位刻度，用時3 min；（4）拆除油位計舊報警單元，用時10 min；（5）安裝通用型報警裝置，用時20 min；（6）報警信號校驗，用時20 min；（7）清理現(xiàn)場，用時10 min?？傆脮r83 min。

相對于傳統(tǒng)方式，采用更換通用型報警裝置方式：總節(jié)約費用為96 614 元，成本僅僅為傳統(tǒng)方式的14.6%。

根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計全江門局368 臺變壓器中，約110 臺變壓器為國產(chǎn)干簧管式油位計。如推廣至全江門供電局，預計了節(jié)約約1 062 萬元。

5 社會效益分析

干簧管式油位計通用型報警裝置的研制成功，提供了一種更安全、高效的檢修方式，顯著降低了工作人員的勞動量和作業(yè)風險，改善勞動條件。其有效地減少了工作時間、從而減少停電時間，提高供電可靠性。而報警裝置采用可靠性高、故障率低的行程開關，有效的減少了油位計故障而增加的停電，進一步提高供電可靠性，提升了人民群眾對用電需求的滿足率，具有良好的社會效益。