殼式變壓器線圈整形用400 t 油壓機階段式加壓改造技術方法

楊金勇 蘇習琴 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 油壓機設備簡介

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

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

設備總重量為，41 t。

2 未改造前背景技術介紹

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行控制，不利因素有以下3 點:

(1)壓力控制不準確，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致線圈變形或局部電磁線偏倒;如實際壓力過小會導致殼式線圈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JJG 52－1999《彈簧管式一般壓力表、壓力真空表及真空表檢定規程》規定，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到2.5 MPa 以上。按照該油壓機系統的設計原理，液壓系統達到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。實際工作中經常需要設置一個壓力后，保壓一個晚上(10 h 以上)，實測尺寸也達不到工藝要求。

(3)設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400 t，操作人員近距離操作，系統壓力僅通過電接點壓力表來保證，無法保證系統發生異常時的人員、財產安全。

故此，進一步降低人員設定壓力和壓力表讀數誤差及提高系統運行安全系數顯得尤為重要。另外，變壓器設計、工藝人員提出，是否可以設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實現階段式的加壓、保壓、泄壓功能，進一步提高殼式線圈的整形效果，減小400 t 油壓機設備的壓力控制誤差，提高加壓過程的安全系數。對400 t 油壓機進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。

4 具體實施方式

技術方案是在傳統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，將觸摸屏安裝于現有的控制臺上，將PLC 控制器安裝于控制臺內部;按照圖3 方式進行接線;然后按照圖4所示功能要求在觸摸屏上增加相應的功能按鈕和數據編輯、顯示區。

最后對PLC 控制器、液晶觸摸屏進行編程，使之能夠到達以下功能:

(1)壓力數值的數字化顯示:通過壓力傳感器、PLC 程序設置，實現壓力數字化顯示。

(2)手動狀態:手動方式進行操作，即一次性的加壓或者泄壓操作。

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

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

(5)安全壓力報警:超過系統額定壓力時進行報警，保證系統安全運行。

(6)系統泄漏報警:如根據油缸容量及油泵排量計算，1 min 內就可達到設定壓力，而實際運行中，如5 min 后仍無法建立壓力，則認為系統存在泄漏，進行報警。

(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。

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

(9)壓臺下降電磁閥提前動作值設定:其作用是調整系統加壓時，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，使系統停止加壓時的壓力值最大程度接近設定壓力值。

電接點壓力表的后備保護:除PLC 程序中設置的超壓報警、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安全壓力的后備保護。

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，然后對控制系統進行操作。操作時根據線圈整形工藝需求，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)在手動方式壓力設定框內設定加壓“壓力值”。

(3)按壓“油泵起動”按鈕，油泵開始運行。

(4 )旋轉“壓臺升降”旋鈕至“降”，壓臺開始緩慢下行，并加壓，當“當前壓力”達到設定“壓力值”時，壓頭停止加壓。

(5)旋轉“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，設定各加壓階段的“加壓時間”、“加壓壓力”和“無壓時間”。

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

5.3 其他說明

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

(2)系統使用完畢后，將“自動、手動”按鈕旋至“手動”，按下“急停”按鈕，切斷系統電源。

(3)當系統出現異常或控制失靈時，直接按壓“急停”按鈕，并切斷系統電源。

6 改造效果

壓力數值的數字化顯示提高了400 t 油壓機的壓力數值的控制精度、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，設定值誤差0 MPa，電磁閥動作誤差為0.5 MPa，通過設置電磁閥的提前動作值，可以將電磁閥的動作誤差值設定在0.25 MPa 以內，故其綜合誤差能夠控制在0.5 MPa 以內，即壓力誤差由改造前的40 t 降低到8 t 以內，較數字化改造前，壓力數值精度等級提升了5 倍。自動化的改造提高了400 t 油壓機壓力控制的準確性和安全性，其加壓過程可以實現階段式的加壓、保壓功能，最大程度滿足了400 t 油壓設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。

設備改造完畢后，避免了整形壓力過程中壓力誤差超大導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致的殼式線圈OL 尺寸不符合制造工藝要求的可能。

設備改造完畢后，得到了設計、工藝人員的技術性認可和設備操作者對操作便捷性和人性化的認可。

該油壓機的自動控制改造方法同樣可應用于其他噸位或形式的油壓機，能夠較好地對各種產品進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.