干簧管式油位計(jì)通用型報(bào)警裝置的研制

黎浩賢，葉健忠，甄成遠(yuǎn)，利志軍

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)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(jì)作為油位監(jiān)視和異常報(bào)警裝置，在運(yùn)行一定年限后頻發(fā)干簧管破裂、舌片變形等缺陷，導(dǎo)致誤發(fā)油位異常信號(hào)。在常規(guī)檢修處理中存在以下問題：（1）廠家不單獨(dú)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(shè)備安全隱患；（3）新型油位計(jì)價(jià)格較貴（均價(jià)6 000 元），經(jīng)濟(jì)效益低；（4）更換整個(gè)油位計(jì)須進(jìn)行油枕放油、補(bǔ)油、膠囊充氣和排氣等復(fù)雜耗時(shí)的工序，工作成本高、效率低；（5）老式與新式油位計(jì)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(duì)上述問題，本文研制一種通用型報(bào)警裝置，可替換以干簧管為報(bào)警單元的傳動(dòng)軸心模塊。具備安裝簡易、尺寸通用、成本低廉和可靠運(yùn)行等特點(diǎn)，可顯著提高油位計(jì)故障檢修效率，降低油位計(jì)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(jì)原理和規(guī)格

油位計(jì)的工作原理：當(dāng)變壓器儲(chǔ)油柜的油面升高或下降時(shí)，油位計(jì)的浮球隨之上下浮動(dòng)，使擺桿做上下擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)傳動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)，通過耦合磁鋼使警報(bào)部分的磁鐵（或凸輪）和顯示部分的指針旋轉(zhuǎn)，指針旋轉(zhuǎn)到相應(yīng)位置。當(dāng)油位上升到整定高油位或下降到整定低油位時(shí)，磁鐵吸合（或凸輪撥動(dòng)）相應(yīng)的干簧管開關(guān)（或微動(dòng)開關(guān)）發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

常見的油位計(jì)內(nèi)部裝置組成部分包括：（1）固定底盤；（2）配有兩側(cè)永磁鐵的轉(zhuǎn)動(dòng)桿；（3）干簧管及連接導(dǎo)線；（4）限位裝置。統(tǒng)計(jì)國內(nèi)20 余種油位計(jì)，主要的干簧管式油位計(jì)尺寸規(guī)格如表1所示，標(biāo)注如圖1~3 所示。

圖1 油位計(jì)外殼尺寸

圖2 報(bào)警裝置尺寸

圖3 軸芯尺寸

表1 干簧管式油位計(jì)尺寸規(guī)格

3 通用型報(bào)警裝置的研制

3.1 報(bào)警裝置的設(shè)計(jì)要求

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

3.2 報(bào)警裝置的制作

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，通用型報(bào)警裝置主要由以下部分組成：通用型固定支架、轉(zhuǎn)動(dòng)軸心、耦合磁吸轉(zhuǎn)動(dòng)桿、微動(dòng)開關(guān)、雙層可調(diào)角度凸輪、指針和限位片。組合后報(bào)警裝置效果如圖4～圖6 所示。

圖4 報(bào)警裝置正視圖

圖5 報(bào)警裝置仰視圖

圖6 報(bào)警裝置俯視圖

3.3 報(bào)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(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)至異常油位時(shí)，凸輪能按壓對(duì)應(yīng)的微動(dòng)開關(guān)，輸出報(bào)警信號(hào)[2]。連接微動(dòng)開關(guān)的二次線，將報(bào)警裝置固定在油位計(jì)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(bào)警裝置的經(jīng)濟(jì)效益

干簧管式油位計(jì)通用型報(bào)警裝置的研制成功，減少了煩瑣的步驟和工器具準(zhǔn)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(shí)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(jì)為例）。

4.1 工器具對(duì)比

傳統(tǒng)更換油位計(jì)方式：登高工具、空油桶6 個(gè)、廢油桶1 個(gè)、新變壓器油1 桶、油位校驗(yàn)工具、三相移動(dòng)電源、抽油泵、油管、注油接頭、接地線若干條、滅火器、氮?dú)馄俊⒊錃庋b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(hào)筆。

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

4.2 工作步驟對(duì)比

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

更換通用型報(bào)警裝置方式：（1）工器具準(zhǔn)備，用時(shí)10 min；（2）油位校驗(yàn)，用時(shí)10 min；（3）標(biāo)記油位刻度，用時(shí)3 min；（4）拆除油位計(jì)舊報(bào)警單元，用時(shí)10 min；（5）安裝通用型報(bào)警裝置，用時(shí)20 min；（6）報(bào)警信號(hào)校驗(yàn)，用時(shí)20 min；（7）清理現(xiàn)場，用時(shí)10 min。總用時(shí)83 min。

相對(duì)于傳統(tǒng)方式，采用更換通用型報(bào)警裝置方式：總節(jié)約費(fèi)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(jì)全江門局368 臺(tái)變壓器中，約110 臺(tái)變壓器為國產(chǎn)干簧管式油位計(jì)。如推廣至全江門供電局，預(yù)計(jì)了節(jié)約約1 062 萬元。

5 社會(huì)效益分析

干簧管式油位計(jì)通用型報(bào)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(dòng)量和作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，改善勞動(dòng)條件。其有效地減少了工作時(shí)間、從而減少停電時(shí)間，提高供電可靠性。而報(bào)警裝置采用可靠性高、故障率低的行程開關(guān)，有效的減少了油位計(jì)故障而增加的停電，進(jìn)一步提高供電可靠性，提升了人民群眾對(duì)用電需求的滿足率，具有良好的社會(huì)效益。