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双金属温度计在南水北调中启闭机温控的应用和改进调试

作时间:2017-09-15 15:26:23  来源:  作者:
   

 【摘 要】南水北调中线干线方城管理处 25 台液压启闭机均为江苏武进液压设备股份有限公司制造,温度控制器采用了 WS※型双金属温度计控制器测量油箱温度,从不同的地方取点导致温度计上的数值与触摸屏的相差较大,油箱在加热时会导致误报警等问题。为了提高测温精度及解决上述问题,采用新型的 TE100 电子式数显温度传感器代替了原来的机械式温度控制器,开关量与模拟量从同一测控点取值,并初步确定了油温加热功能时间保护参数,并在黄金河倒虹吸节制闸进行了试点安装及测试工作。

 
1. 南水北调中线干线工程概述
        南水北调中线工程是从长江最大支流汉江中上游丹江口水库调水,输水总干渠在丹江口水库东岸河南省南阳市淅川县九重镇丹阳村境内的工程渠首引水,经长江流域与淮河流域的分水岭河南方城垭口穿江淮分水岭,沿华北平原中西部边缘开挖渠道,在河南荥阳孤柏嘴处通过隧道穿过黄河,沿京广铁路西侧北上,自流到北京市颐和园团城湖的输水工程。
 
2. 启闭机械液压启闭机原理
        南水北调中线总干渠不管是渡槽还是隧道倒虹建筑物,都是通过闸门来调节总干渠流量、流速、水位等,其中闸门最常用的操作机械就是液压启闭机,其制造厂家主要有 :中船重工中南装备有限公司、江苏武进液压启闭机有限公司、常州液压设备厂有限公司、邵阳维克液压股份有限公司等。液压启闭机一般由液压系统和液压缸组成 . 在液压系统的控制下,液压缸内的活塞体沿内壁做轴向往复运动,从而带动连接在活塞上的连杆和闸门做直线运动,以达到开启、关闭孔口上的闸门。
 
3. 启闭机液压油特性及要求
        液压油在液压启闭机中起着至关重要的作用,而液压油油温过高或过低会出现以下情况 :
        (1)低温会使液压油粘度变大,粘度过高,油泵的自吸能力下降,液压系统压力损失增大,功率损失增大。一般认为,当粘度≥ 1000mm 2 /s 时,液压系统不能正常工作,粘度≥ 2000mm 2 /s 时,液压系统不能正常起动。(2)低温会使液压油中水份凝固,凝固水附着在液压阀零件、滤油器等的表面上,可能导致液压阀件卡死,滤油器堵塞,使液压系统不能正常工作。(3)低温会使液压系统里的橡胶密封材料收缩、硬化等,降低密封性能甚至导致密封失效。(4)低温会使液压油自身收缩,特别是封闭容腔里的液压油收缩,使压力下降甚至产生负压。为此,液压启闭机会设置油箱温度控制器,当油箱油温过低时,温度控制器下令给加热器将油箱油温加热到设备正常工作的温度,使设备能够发挥最大工作效率,保证了设备正常运行。
 
4. 启闭机温控设计及改造
4.1 最初的温控设计
        南水北调中线方城段 25 台液压启闭机均为江苏武进液压设备股份有限公司制造,温度控制器采用了 :
        (1)老式的 WSS型双金属温度计控制器测量油箱温度,其主要用于加热控制器的启停及温度过高时跳闸保护。(2)在油箱侧面安装温度传感器,而温度传感器上不显示读数,直接用于PLC 采集,从而用于温度指令的下发、控制。(3)在油箱油位计上装有设备水银式的温度计,用于校核、观测环境温度。其中 WSS-481双金属温度计包括杆状温度计,圆形温度计和圆形指针式温度计,这类温度计的感温头内装有双金属的感温筒,利用双金属的不同变形带动指针旋转,反映油液温度。一般情况下,温度计感温头设置在油泵吸油口附近。这种设计思路及采用的 WS※ 型双金属温度计在实际运行中存在着如下问题 :液压启闭机油箱上从不同的地方取点导致温度计上的数值与触摸屏的相差较大,油箱在加热时会导致误报警等问题。
 
4.2 改进的温控及选型
        为了提高测温精度及解决上述问题,笔者组织中水三立自动化股份有限公司、湖南邵阳维克液压股份有限公司、黄河水利委员会黄河机械厂三家运行维护单位单位针对江苏武进液压启闭机油温自动加热系统存在的问题进行分析,在此基础上进行了自动加热功能改造,采用新型的 TE100 电子式数显温度传感器代替了原来的机械式温度控制器,开关量与模拟量从同一测控点取值,并初步确定了油温加热功能时间保护参数,并在黄金河倒虹吸节
制闸进行了试点安装及测试工作。
 
        采用的电子数显温度传感器 TE100,包含一个 PT100 探头,数显 LED 表显示实时温度,并可显示设定菜单,可同时输出模拟量和开关量,所有参数可通过菜单设定,主要特点 :
表头可旋转 ;
        最大测量范围 -50 ~ 150° C ;
        重复性好,重复精度可达到 0.5% ;
        数字 LED 显示当前测量值及开关状态 ;
        开关点、模拟量起始点、输出功能、所有设定无需在现场完成;
        具有高可靠性,输出可直接用于 PLC ;
        标准 4-20mmA+2 路报警输出。
 
5.TE100 安装调式
5.1 安全工作的准备。根据现场设备结构,工作人员要将原
        来的机械式温度控制器拆除,调试好后再安装电子数显温度传感器 TE100,为了保证工作人员的安全,设备安装前需要对启闭机控制柜断电,断电后必须验电,确认断电后再施工。安装前准备好 0℃左右的冰水以及 50℃左右的热水,容量分别约为 3L,目的是模拟现场油箱内部高低温,方便测试温度控制器的高低温报警点是否发讯正常。
 
5.2 安装前调试。
        将设备原有温度控制器以及 4-20mmA 传感器从油箱外侧和顶部拆除,在不安装之前,必须将油箱拆除的螺纹孔口封住,防止飞尘进入油箱,污染油箱内部油液 ;还需要将原控制器以及 4-20mmA 传感器电源线接头在端子箱处一并拆除,并做好标记,再将待安装的电子数显温度传感器 TE100 在不插入油箱内部情况下,将电子数显温度传感器 TE100 电源线以及开关点按照之前做好的标记接入端子箱,通电测试,数据以及显示正常后开始测试,将电子数显温度传感器 TE100 放入事先准备好的0℃冰水,检查低温点是否工作正常,再将温度控制器放入 50℃的热水中,检查高温点是否工作正常,测试正常后开始安装。
 
5.3 控制器安装。
        调试好后,断开电源,将电子数显温度传感器 TE100 探头上的水分用抹布擦拭干净,用 27mm 开口呆扳手将电子数显温度传感器 TE100 安装在原温度控制器螺纹孔口内,接通电源,电子数显温度传感器 TE100 进入工作运状态。
 
6. 实施后效果
        安装调试完毕后,经过 2 个月的试验及试运行,改方法成功解决了启闭机触摸屏与温湿控制器读数相差较大,加热时误动作及加热功能时间保护参数缺失等问题。目前渠首分局已招标,即将对所有的江苏武进液压启闭机进行改造。
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