環境溫度對液壓碟簧操動機構的影響和對策

摘 要：液壓彈簧機構（以下簡稱液壓機構）具有操作功大、可靠、噪音低等諸多優點，在國內獲得了廣泛應用。我國地域廣大幅員遼闊，差異很大，特別是東北以及西部等區域，環境惡劣，這對于電網的可靠運行提出了更高的要求。由于液壓操動機構屬于液壓系統，環境溫度對其有重大的影響，本文將根據對這些影響進行探討并提出我們的解決方案。

關鍵詞：環境溫度；液壓操動機構；加熱器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.15.234

1 概述

在我國特別是在東北以及西北，冬天的正常溫度為-30度，極限可以達到-40度。而我們在高壓開關設備上，其運行的環境溫度范圍為：-25-+40度。

2 溫度對液壓油的影響

（1）低溫使液壓油粘度變大，粘度過高，油泵的自吸能力下降，液壓系統壓力損失增大。一般認為，當粘度>=1000mm2/s時，液壓系統不能正常工作，粘度>=2000mm2/s時，液壓系統不能正常啟動。

（2）低溫使油品中的水分凝固，凝固附著在液壓閥的零件、濾油器等的表面上，可能導致液壓閥卡死，濾油器堵塞。低溫使液壓系統里的橡膠密封圈材料收縮，硬化等，降低密封圈性能甚至導致密封圈失效。

環境溫度對于液壓機構的影響主要在兩方面。第一，低溫會影響操作機構的輸出機械特性，影響到開關的分合閘時間，速度等參量。第二，低溫會影響機構的使用壽命。測量對比：

工廠測試數據 環境溫度：21゜

合閘 .E01 A：45.0ms B：45.5ms C：47.0ms

分閘 .E01 A：37.0ms B：37.5ms C：37.0ms

現場測量數據：環境溫度：-15゜

合閘 E01 A：55.0ms B：56.0ms C：57.0ms

分閘 E01 A：38.0ms B：38.5ms C：38.0ms

從上面的數據，在同樣的開關在不同的環境下，測量結果有巨大的差異。

3 溫度對開關設備操動機構壽命的影響

在大多數的液壓機構生產廠家的說明書中，一般一天允許液壓機構補壓的次數不大于10次。其運行的環境溫度為-25゜-40゜，若環境溫度<=-25゜時，其內部密封圈會收縮，補壓次數會更加頻繁。在開關未進行任何操作的狀態下，其電機的壽命將大大縮短。

4 應對低溫的解決方案

解決低溫環境對液壓機構的影響，最好的辦法是機構加熱。每一個操作機構都有一套加熱系統，其功能是對機構箱內的空氣進行加熱，防止潮氣進入。其功率一般在50W左右，但其加熱的溫度和效果無法達到效果。

為了解決低溫對液壓機構的影響，我們進行了研究，我們利用原有控制系統，并進行改造，重新設計加熱器，并考慮加熱器的空間布置，進行該試驗：

（1）在液壓機構箱內，加裝500W加熱器，在不同環境溫度下機構箱內的平衡溫度。

（2）確定在不同溫度下，機構箱平衡溫度在15゜以上所需的加熱器的功率。所需的物料為：500W/700W/1000W加熱器，封閉機構箱。試驗設備：溫度試驗箱，溫濕度控制器，溫度傳感器。試驗的狀態如下圖：

把封閉的機構箱放入保溫箱，溫度傳感器置于機構箱中心，控制溫度投入溫度15゜，切斷溫度20゜。每30分鐘記錄一次溫度值，若連續溫度值穩定，則認為其達到平衡溫度。根據實際測試的平衡溫度，來確定調整所投入的加熱器功率。試驗結果如下：

從試驗數據以及具體的運行的結果來看：

（1）加熱器500W型號的可以運行在-20゜的環境溫度中，液壓機構能夠正常保壓，不會頻繁起動。

（2）加熱器700W型號，可以運行在-15゜的環境溫度中，液壓機構有良好的機械性能。

（3）加熱器1500W，可以運行在-40゜的環境溫度中，液壓機構有良好的機械性能。

5 結論

在不同狀態下，我們可以根據實際的環境溫度需求，來調整加熱器來滿足運行的條件。但，我們也要考慮到其中的一個風險，功率越大的加熱器，其穩定性以及可靠性需經過驗證。我們建議采用多個小功率，分散布置的方法，來保證機構箱內部的溫度平衡與穩定。當然，每個開關生產廠家所使用的液壓操作機構以及機構箱的大小也會有差異性，其測量與設計的數據會有所不同，但仍可以參考類似的方法。

參考文獻：

[1]常同立.液壓控制系統[M].清華大學出版社.

[2]丁祖榮.流體力學[M].高等教育出版社.

[3]張利平.液壓控制系統及設計[M].化學工業出版社.

作者簡介：洪文福（1980-），男，福建南安人，本科，工程師，研究方向：電氣自動化控制。endprint