淺談HMB-4/8型液壓彈簧操作機構的運行維護

李 張 秀，　李 家 軍

(雅礱江流域水電開發有限公司 二灘水力發電廠，四川 攀枝花　617100)

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淺談HMB-4/8型液壓彈簧操作機構的運行維護

李 張 秀，李 家 軍

(雅礱江流域水電開發有限公司 二灘水力發電廠，四川 攀枝花617100)

摘要：闡述了由瑞士ABB公司生產的HMB-4/8型液壓彈簧操作機構的結構及工作原理，提出了液壓彈簧操作機構的運行維護項目和常見故障的處理方法，可為其他電站同類型設備的運行維護提供借鑒和參考。

關鍵詞：液壓彈簧操作機構；結構；工作原理；運行維護；常見故障

1概述

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

(1) 采用模塊設計，結構緊湊；

(2) 在機構內部設有多級油緩沖，操作平穩，無反跳，對地基的沖擊力低；

(3) 無外部管路，減少了漏油環節；

(4) 所需液壓油的量很少；

(5) 液壓系統的狀態和性能隨時得到監控；

(6) 無氮氣儲能器，系統油壓不受環境溫度的影響，性能可靠；

(7) 分、合閘速度可調；

(8) 運動部件置于油中，磨損量極低，免維護。

液壓彈簧操作機構單元“機芯” 由充壓、工作、控制、監測和儲能模塊組成。操作機構在圓周方向上把儲能、充壓、控制和監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，擴展型機芯還包括由輔助開關和連接套組成的連接模塊，再加上位置指示器、防凝加熱器、二次接線和防護外殼組成了操作機構的整機。操作機構的二次連線通過插接式插頭實現。

液壓彈簧操作機構集碟簧的機械式儲能與液壓式的驅動和控制的優點于一體。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械能轉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，使操作機構能進行快速的合分閘操作。由集成于控制模塊中的調速螺栓可方便地調節開關速度。采用高壓油泵、儲能油缸、電磁閥和轉換閥以及帶有集成式液壓緩沖功能的工作油缸等，實現對操作機構的控制和能量傳輸。

當操作機構中的油壓力全部損失時，所設置的失壓防慢分裝置可防止斷路器由于氣體壓力、電動力或機械振動引起的觸頭分離。進行操作機構調試或維修時的手動操作以及調試繼電保護裝置的非運行操作時，必須把失壓防慢分裝置上的彈簧銷子拔出，避免損壞操作機構或失壓防慢分裝置。當斷路器投入運行時，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。當合閘電磁閥動作后，轉換閥隨之動作，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。操作機構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行補充，只要維持液壓系統的油壓在額定壓力，活塞即保持在合閘位置(圖1)。

圖1　合閘狀態示意圖

(2) 分閘操作。

分閘電磁閥動作，轉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動，帶動斷路器動觸頭分離而實現分閘(圖2)。

圖2　分閘狀態示意圖

3運行維護

(1) 日常巡視與監測。

日常巡視時，應觀察碟簧儲能狀態、油標中的油位、分合閘指示器指示是否正常，同時應監測油泵電機的啟停次數和運行時間是否正常。

運行過程中，斷路器在分閘或合閘狀態下碟簧應始終處于儲能狀態，碟簧壓縮儲能靠油泵電機供油推動儲能活塞壓縮碟簧實現。

油標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，油標中的油位高。因此，在合閘時油標中可見油位，分閘時油位在油標中線位置即有足夠的液壓油用于斷路器操作。

操作機構的油泵電機的啟停由碟簧行程開關接點控制，油泵電機在1 800 s以內運行的最長時間為180 s。如果超長，可能會過熱而燒壞電機。在斷路器無操作情況下，油泵每天起動10次是允許的。如果起動次數超過10次，則需對機構加強觀察。如果起動次數超過20次，則需聯系廠家進一步檢查。在確定油泵起動次數時，應扣除由于斷路器操作引起的油泵起動次數。油泵電機啟動頻繁，說明操作機構存在滲油，應盡快查明原因并予以處理。

(2) 檢查維護。

對液壓彈簧操作機構除了加強運行巡視、監測外，還應定期對彈簧操作機構進行必要的檢查維護。檢查維護前，應確認斷路器已退出運行，并緩慢抬起泄壓把手將碟簧能量釋放，以確保作業人員的安全。檢查維護的主要項目為：

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

④檢查操作機構是否存在內部泄漏。檢查各接頭和接合面是否漏油，必要時可在分閘狀態或合閘狀態或兩種狀態下進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，應先將碟簧儲能，斷開油泵電機電源開關以阻止電機的自動起動。試驗過程中，記錄時間并測量彈簧行程的差值，24 h內彈簧行程允許的變化量為30 mm。

⑤操作機構手動分合閘試驗。試驗時，應確認SF6氣室中至少要充到閉鎖壓力，碟簧也必須儲能。在設備不帶電時，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速螺栓分別調節。只有當碟簧未被壓縮時，方可調節斷路器的分合閘速度。為此，應按動泄壓手柄，將碟簧慢慢釋壓。松開調速螺栓1 或 2上的鎖緊螺母 3，擰動調速螺栓即可調節斷路器分合閘速度。右轉使速度減少，左轉使速度增加。調節完成后，把鎖緊螺母 3擰緊(圖3)。

圖3　分合閘速度調節圖

⑦檢查彈簧行程開關和輔助開關接點動作是否正常。

⑧必要時更換液壓油。嚴格來說，排油后應先抽真空后注油，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構。

當斷路器因本體或操作機構故障退出運行時，為了盡快恢復運行，通常采取緊急更換斷路器本體或操作機構的方式進行處理，這就需要將液壓彈簧操作機構整體拆除、回裝，此時，操作機構應處于分閘位置。拆除液壓彈簧操作機構應按以下工序進行：

①拆除操作機構箱上的二次插拔，拆除操作機構的防護外殼；

②利用起重設備吊住操作機構，拆除操作機構與斷路器傳動桿夾緊件上的4顆內六角螺栓并取出夾緊件；

③拆除操作機構斜支撐桿，拆除操作機構與斷路器罐體間的連接螺栓，將操作機構與斷路器本體分離。

操作機構回裝時，先恢復機構與斷路器的傳動桿夾緊件，后恢復機構與斷路器罐體的連接，再恢復機構防護外殼和二次插拔。

4常見故障及處理

4.1操作機構不能建壓

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

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

4.2電機運轉正常，碟簧不能儲能

(1)泄壓手柄在泄壓狀態：將泄壓手柄復位；

(2)油位太低：從充油接頭給低壓油缸補油；

(3)充壓傳動傘齒輪磨損嚴重，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)輔助開關接點動作不正常：具備控制和監控功能的輔助開關由操作活塞強制驅動。應斷開控制回路及信號回路電源，用萬用表測量輔助開關動作是否正常。

(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位：在電磁閥接到分閘或合閘命令動作后，控制模塊中的轉換閥受到分閘或合閘閥閥桿未復位的影響其所受合力方向未改變，導致高壓油無法進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：將泄壓手柄復位；

(2)操作機構內部泄漏：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結語

HMB-4/8型液壓彈簧操作機構在發電機出口斷路器和GIS斷路器中因其穩定性好、可靠性高、運行維護量少得到了廣泛的應用。筆者針對HMB-4/8型液壓彈簧操作機構結構、工作原理，提出了運行維護項目及常見故障的處理方法，對其他電站同類型設備的運行維護具有一定的借鑒意義。

參考文獻：

[1]DL/T 603-2006，氣體絕緣金屬封閉開關設備運行及維護規程[S].

(責任編輯：李燕輝)

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

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

作者簡介:

文章編號:1001-2184(2016)06-0084-03

文獻標識碼:B

中圖分類號:TV7;TV738;TV735;TV737

收稿日期:2015-09-10