斯特林制冷机上电接点压力表屡损原因及改进方案
介绍了ZL2.8/194型斯特林制冷机工作时,电接点压力表的故障现象,分析了控制电路的弊端,并提出了2种改进方案。
1.引言
弹簧管式电接点压力表作为指示、控制 仪表广泛用于自动对压力进行区间控制的场 合。测量ZL2.8/194型斯特林制冷机四个缸平 均工作压力的压力表中,有一个YX-150型电 接点压力表。利用表内上限可调电触头,控制 制冷机平均工作压力的上限+值(2.7MPa)。正 常工作时,压力表指针位于电触点下面,当制 冷机因某种原因平均工作压力超过额定值 时,压力表指针与上限电触头相碰,电路接 通,通过控制电路切断电机电源,制冷机停止 运转[1]。图1为制冷机控制电路原理图。图中, 交流接触器型号是CJO-75TH, 1JS型号为SJS-5的时间继电器,1hs1—4表示4 只水量讯号装置行程开关串联在一起,1hu代 表油压讯号装置行程开关,1hj表示电接点式 压力表的电触头,1JOjD1JO2S两个中间继电 器,型号是JZ7-44TH。
2.故障现象
该型制冷机在一次工作时,突然自动 停机。经检查,发现水量讯号装置行程开关 lhs1—4常开触头闭合,冷却系统水量正常; 制冷机油压达0.16MPa时,行程开关1hu闭 合良好;时间继电器和交流接触器良好;制 冷机工质(氢气)压力超过2.5MPa(运行时, 压力就会超过2.5MPa),电接点式压力表内 有明显燃爆痕迹,只是制冷机位于KL-15 型制氧车内,水泵、压缩机等其它设备噪音 较大,因而未曾听见燃爆声。说明电接点式 压力表内产生过电火花。
3.故障原因
电接点式压力表1hj触头是按图1所示 的方法接入控制电路的。控制电路工作过 程为:合上自动空气开关1DZ和组合开关 1K,同时启动水泵,在4个冷却器的水量达 到要求后,行程开关1hs1—4常开触头闭合, 使中间继电器1J〇i线圈通电,常开触头闭 合,操作电路电源接通。在电动机1D定子绕 组由Y-A换接时(交流接触器1匚3的主触头 断开,1C2主触头闭合),由于1匚2线圈通电, 其辅助常闭触头断开,如果此时制冷机油 压己经达到0.16MPa时,行程开关1hu闭合, Y- A换接成功,制冷机投入正常运转。
从图1中可以看出,压力表的两组触头 直接串联在220V线路中,触点所加电压偏 高,加上两组触头又是柔性接触(不像理想 开关那样合分干脆利落),这样在似接非接 时就会引发强烈的电火花;同时,接触器在 得电即将吸合的瞬间,其铁心呈开口状态, 阻抗很小,通过压力表触头的瞬态冲击电 流很大[2]。因此,新表使用不久就会造成触 点氧化烧蚀、接触不良。轻则使接触器发生 抖动,大大缩短压力表和接触器的寿命,重 则造成燃爆,甚至压力超限后,压力表指针 不能接通上限触头,以致引发重大事故。
由于压力表带电指针与上限给定电触 头相碰时会产生电火花,当压力表的弹簧 管(波登管)漏气时可能发生燃爆[3]。为确保 安全,不让氢气直接进入电接点压力表。电 接点压力表的安全装置。氢气的压力通过 橡皮碗传给其中盛装的透平油,变为透平 油对压力表的压力。由于氢气的渗透性很 强,在长期运行中少量氢气会透过橡皮碗 漏到压力表内。这个表内残余压力不影响 正常工作压力指示,有此情况一般将表内 氢气释放,在橡皮碗内补充透平油。尽管考 虑了防止燃爆措施,但实际操作过程中,工 作人员给制冷机气缸补气速度过快(造成 压力超限的多数直接原因),也不将表内氢 气释放,更谈不上补充橡皮碗内透平油,所 以,容易发生上述事故。
4.改进方案
为减弱或消除压力表指针与触头接通 产生的电火花,避免发生事故,对原控制电 路进行了必要的改动。这样既保护了压力 表和接触器,延长使用寿命,又满足飞机等 设备氧气和氮气的正常保障供应。
降低控制电路电压的改进方案,即将 控制电路的电压降为36V。为此需增加一只 380(220)V/36V的变压器,同时把中间继电 器和接触器的线圈换为36V的,如虚线框内 所示。试验结果表明,通过这种改进,在很 大程度上减弱了电火花,但由于对压力表 触头的瞬态电流冲击以及接触器线圈施予 触头的反电势没能消除,所以本方案无法 彻底根除原控制电路的弊端。
采用直流弱电控制的改进方案。由时 基电路NE555及外围元件构成双稳态触发 电路,带动中间继电器1JO2去控制接触器 1C2。试验结果表明,压力表触头的工作电 压仅十几伏,通过的电流仅几毫安,几乎不 存在电压、电流冲击,有效地保护了触头, 避免了接触器的抖动,大大延长了它们的 寿命,而且运行安全可靠。
5.结语
采用直流弱电控制的改进方案后运行 己有2年,至今运行良好,电接点压力表安 然无恙。它不仅提高了装备的可靠性,减轻 了工作人员的工作强度和心理负担,还节 约了大量的维修经费,有效地提高了飞机 飞行的保障力度。
制冷送冷车、空气压缩机等装备上面的 压力或润滑系统超限控制也用电接点压力 表。该方案可直接用于它们的控制电路上。
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