新一代天氣雷達方位減速箱加油方法的討論

郭小璇 金 龍 幺倫韜 傅 超

1.河北省氣象技術裝備中心 河北石家莊 050051;2.滄州市氣象局 河北滄州 061000

截至2016年底全國已完成233部新一代天氣雷達的建設,根據中國氣象局要求,為確保天氣雷達系統汛期氣象服務期間正常運行,需要定期對雷達進行維護保養,其中包含了對雷達所需油、脂等物品的更換[1-4]。北京敏世達雷達有限公司《新一代多普勒天氣雷達CINRAD/SA技術說明書》中更是明確指出減速箱及方位油池每6個月進行一次換油。河北省已投入業務運行新一代天氣雷達共計6部,其中5部為北京敏世達雷達有限公司生產S波段雷達。這5部S波段雷達均須要按照中國氣象局要求,每年針對大油池、方位俯仰減速箱進行換油。大油池位于方位倉和俯仰倉之間,大油池和俯仰減速箱兩處注油口均處于水平向上處,均可靠重力方式加油。而方位減速箱豎直放置于方位倉,方位減速箱注油口開在水平方向上,無法靠重力方式加油,且方位倉內空間密閉狹小并不適宜長時間在內進行維護維修工作[5-7]。因此,維護人員快速完成加油工作而又保持倉內干凈整潔,油漬不污染到其他設備顯得尤為重要。雷達廠家并沒有具體地提出一種便捷的加油方式,而各雷達站機務人員、廠家技術人員加油方式方法五花八門。

本文以河北S波段雷達為例,對雷達各種換油方法進行分類匯總,重點討論方位減速箱的加油方法,目的在于提出一種簡潔、快速、安全的換油方法,以提高雷達機務人員、廠家技術人員工作效率,進而縮短巡檢時間[8-9]。

1 齒輪油介紹

結合河北省新一代天氣雷達站所在地理位置以及歷史最低溫度情況,更換的齒輪油選用GL-5 85W-90型重負荷齒輪油。

2 大油池、減速箱注油口結構介紹

2.1 大油池簡介

大油池也叫方位軸承油池,位于方位倉和俯仰倉之間。方位大齒輪在方位電機驅動下在大油池中轉動,在大油池的底部裝有光電油位傳感器,以對大油池油位進行監視,同時在方位殼體上設有觀察孔,可以直接觀察到潤滑油油面的位置。在方位大油池的上面安裝有蓋板,以防止灰塵及其他的雜物進入潤滑油池內。可靠電動油泵注油或利用重力用油桶直接將油倒入池內(圖1a),需油量約30L。

2.2 俯仰減速箱簡介

俯仰減速箱(圖1c)水平地安裝于俯仰倉內,在減速箱的側壁上安裝有光電油位傳感器,對減速箱的油位進行監視,在減速箱上從上至下依次安裝有溢氣閥、注油閥和泄油閥。俯仰電機軸帶動減速箱輸入軸轉動,減速箱輸出齒輪和俯仰左軸承/大齒輪嚙合使天線繞俯仰軸轉動。驅動力直接由左軸承/大齒輪傳遞給左輪轂,并且由俯仰軸傳遞給右輪轂,從而使天線繞俯仰軸轉動。可利用重力直接將油倒入減速箱內,需油量約1.5L。

2.3 方位減速箱簡介

方位減速(圖1d)箱豎直地安裝于方位倉內,在減速箱的側壁上安裝有光電油位傳感器,對減速箱的油位進行監視,在減速箱上從上至下依次安裝有溢氣閥、注油閥和泄油閥(圖1b)。方位電機軸帶動減速箱輸入軸轉動,減速箱輸出齒輪和方位大齒輪嚙合使天線繞方位軸轉動。減速箱上裝有光電油位傳感器,以對減速箱油位進行監視。可靠電動油泵注油或高壓機油壺等將油注入減速箱內,需油量約1.5L。

3 方位減速箱注油實驗

3.1 大油池重力作用

將方位減速箱溢氣口螺釘卸松,安上球閥。將一根軟管連接于大油池泄油口和方位減速箱溢氣球閥。將大油池泄油口球閥打開,方位減速箱泄油口球閥關閉,注油口球閥打開,溢氣口球閥打開。從大油池注油口注入齒輪油,由于大油池泄油閥門呈開啟狀態且與方位減速箱溢氣球閥聯通,利用高度差通過重力作用,齒輪油緩慢由大油池流入方位減速箱中,方位減速箱內油液位上升。由于注油口閥門呈開啟狀態,當注油閥有齒輪油流出時迅速關閉注油閥,再關閉大油池泄油閥。待油管中殘油全部流入方位減速箱內方可關閉方位減速箱溢氣球閥,加油過程結束。

結果分析:在A雷達站利用重力作用方式進行注油實驗1次,耗時約1小時,此種方法須留守人員在現場觀察注油情況并且耗時較長,可操作,但存在明顯缺點:新齒輪油注入大油池后會與大油池內殘存的金屬殘渣混合,并流入方位減速箱內;在注油結束后拆卸連接油管時,管內殘存部分齒輪油滴入方位倉內,倉內環境造成了一定的污染。為減小此種方式對方位減速箱造成的損害,只進行了1次實驗,考機8小時未出現液位低告警后立即泄放了方位減速箱內齒輪油,換用其他方式重新注入了新油。

3.2 油泵

將一根軟管連接于方位減速箱泄油口和油泵出油口,將方位減速箱注油口球閥打開,溢氣閥螺釘卸松,通過電動或手搖的方式將齒輪油注入方位減速箱內,當注油口球閥有齒輪油流出時迅速關閉球閥,再注入適量齒輪油或當方位減速箱溢氣閥螺釘處有齒輪油溢出后,旋緊方位減速箱溢氣閥螺釘,加油過程結束。

3.2.1 電動油泵

為了將流動性較差的齒輪油從油桶中抽出并注入方位減速箱,嘗試了3種不同功率的電動油泵,油泵銘牌參數見下表。

表1 油泵參數簡表

未將電動油泵出油口和方位減速箱泄油口連接時,1號和2號電動油泵均可將齒輪油從油桶中吸出。一但將其連接上,均出現齒輪油緩慢流動最終至不流動狀態,以失敗告終。分析原因,首先是由于齒輪油過于黏稠流動性較差;其次是電動油泵泵壓不足,導致無法將黏稠的齒輪油壓入口徑較小的方位減速箱泄油口中。

3號油泵能夠順利將齒輪油快速注入方位減速箱中。

結果分析:在B雷達站利用3號電動油泵進行注油2次,分別耗時12s和14s完成注油過程,極其快捷。此種方法存在的問題是:低功率電動油泵無法工作,高功率電動油泵卻又動力十足,在注油過程中極易造成齒輪油從注油口球閥處噴射而出,從而嚴重污染了方位倉;注油量也得不到量化;前期油泵裝置的準備工作較為煩瑣,注油結束后油管中殘油較多,后期清理工作帶來一定的工作量。

3.2.2 手搖泵

手搖泵(圖2a)為離心式轉體油泵,將齒輪油抽至高處,但與1號和2號電動油泵情況類似,未將手搖泵出油口和方位減速箱泄油口連接時,手搖泵可將齒輪油從油桶中吸出。一但將其連接上,再次轉動手柄時便出現脫扣空轉的現象,無法將黏稠的齒輪油壓入口徑較小的方位減速箱泄油口中,此種方法也以失敗告終。

a.手搖泵;b.高壓機油壺;c.注射器;d.點膠瓶圖2 注油實驗工具實物

3.3 高壓機油壺

高壓機油壺(圖2b)目前是多數臺站主要使用的加油工具,也是各雷達站必備注油工具之一,市面上常見的多為300ml容量,通過按壓把手,虹吸式上油,按壓一次出油1ml。

將一根軟管連接于方位減速箱注油口球閥和高壓機油壺油嘴,用抱箍將兩處箍緊,將方位減速箱溢氣閥螺釘卸松,方位減速箱注油口球閥打開,泄油口球閥關閉,通過按壓高壓機油壺把手將齒輪油注入方位減速箱內,待方位減速箱溢氣口螺釘處有齒輪油流出,旋緊方位減速箱溢氣口螺釘,關閉方位減速箱注油口球閥,加油過程結束。

結果分析:多站長年采取此種方式進行方位減速箱注油,注射1壺300ml平均耗時15min,注油全程耗時1.5～2h之間,此種方法耗時較長,可操作,由于按壓一次的出油量較少,不會對方位倉內環境造成污染,基本能夠量化注油量。此種方法缺點為:需要操作人員長時間身處于空間密閉狹小的方位倉內,多次向油壺內注油,連續按壓高壓機油壺把手上千次。

3.4 注射器

醫用注射器(圖2c)容量多為幾十毫升甚至更小,此處選用300ml流食注射器。

將方位減速箱溢氣閥螺釘卸下,注油口球閥打開,泄油口球閥關閉,將注射器針管頭部深入溢氣閥螺孔內,推動注射器進行注油,當注油口球閥有齒輪油流出時迅速關閉注油口球閥,再注入適量齒輪油或當方位減速箱溢氣閥螺釘處有齒輪油溢出后,旋緊方位減速箱溢氣閥螺釘,加油過程結束。

結果分析:在B、C、D雷達站利用注射器分別向方位和俯仰減速箱注油共計6次,注射1管300ml平均耗時35s,注油全程平均耗時小于5min,操作快捷簡便,不會產生方位倉內環境污染,能夠準確量化注油量。此種方法缺點為:注射器容積相對較小,需要多次向注射器內抽取齒輪油;注射器為塑料材質,深入溢氣螺孔內的注射器針管頭部在操作過程中有斷裂在螺孔內的可能性,也可將注射器針管頭部適當鋸短,避免此種情況的發生。

3.5 點膠瓶

將工業用點膠瓶、點膠壺、尖嘴油壺以及點醬瓶或改造后的礦泉水瓶等統一歸類為點膠瓶(圖2d),分為尖嘴和彎嘴兩種。瓶身為軟塑料,韌性好,容易擠壓且擠壓后不變形,多為300ml和500ml兩種規格。

注油過程同3.4注射器方法相同,在此不再贅述。

結果分析:在E雷達站利用此類點膠瓶進行了注油,擠壓1瓶500ml平均耗時10min,注油過程耗時0.5h,操作可行,不會對方位倉內環境造成污染,能夠量化注油量。此種方法缺點:需要操作人員長時間身處于空間密閉狹小的方位倉內,同時齒輪油流動性較差,對操作人員雙手擠壓的力量要求較高。

3.6 綜合結果比對

根據上述不同方式的結果分析,綜合比較情況見下表:

表2 注油結果綜合比對表

4 總結

本文通過列舉方位減速箱的幾種注油方式,并實際注油操作后按照可行性、油品潔凈度、操作簡便性、快捷程度、倉內環境進行比對分析,得出以下結論:

(1)大油池、方位減速箱和俯仰減速箱的注油方式較多,可利用重力作用注油,也可借助其他設備進行注油。

(2)方位減速箱用注射器注油的方式綜合效率最高,大功率電動油泵、點膠瓶、高壓機油壺等方式也具備可操作性。建議方位和俯仰減速箱采用注射器方式注油。

(3)大油池需油量較多,可采用電動油泵注油方式,也可直接將油從蓋板處緩慢倒入大油池中。電動油泵注油方式需要一定的前期準備和后期清理工作,建議采用直接倒入的方式注油。