壳式变压器线圈整形用400 t 油压机阶段式加压改造技术方法

杨金勇 苏习琴 张云蒙 王敬涛 李培伟

(天威保定保菱变压器有限公司，河北 保定071056)

1 400 t 油压机设备简介

笔者公司的400 t 油压机设备用于壳式变压器产品生产中对线圈进行轴向压紧整形，从而提高线圈的紧密性和抗短路能力，减小线圈的载流导线在工频交变磁场中的震动，并保证线圈的轴向尺寸达到设计和工艺要求。该设备在壳式产品的生产工艺过程中起着至关重要和不可取代的作用。

设备规格型号:设备最大公称压力，400 t;设备主体外形尺寸，5 100 mm×4 700 mm×8 500 mm;

设备总重量为，41 t。

2 未改造前背景技术介绍

未改造前该油压机的压力控制由电接点压力表、继电器和接触器组合方式进行控制，不利因素有以下3 点:

(1)压力控制不准确，实际加压压力不能确定是否为工艺要求的压力。整形过程中如实际压力误差超大将导致线圈变形或局部电磁线偏倒;如实际压力过小会导致壳式线圈OL 尺寸不符合制造工艺的要求。

电接点压力表为YCX 系列的1.6 级40 MPa 磁助电接点压力表。按照JJG 52－1999《弹簧管式一般压力表、压力真空表及真空表检定规程》规定，其示值误差为±1.6%、切换差不大于量程的3.5%，故其示值误差最大为0.64 MPa，切换差最大为1.4 MPa，电磁阀动作误差为0.5 MPa 左右。故此其综合误差最大值可以达到2.5 MPa 以上。按照该油压机系统的设计原理，液压系统达到25 MPa 时油压机压头的输出压力为400 t。那么，2.5 MPa 的压力误差转换到油压机压头上即为40 t。

(2)线圈整形过程中OL 尺寸整形效果不理想。实际工作中经常需要设置一个压力后，保压一个晚上(10 h 以上)，实测尺寸也达不到工艺要求。

(3)设备操作过程中存在安全隐患。由于油压机的最大工作压力可达400 t，操作人员近距离操作，系统压力仅通过电接点压力表来保证，无法保证系统发生异常时的人员、财产安全。

故此，进一步降低人员设定压力和压力表读数误差及提高系统运行安全系数显得尤为重要。另外，变压器设计、工艺人员提出，是否可以设计一种阶段式的加压模式，即;整个线圈被加压一段时间然后泄压，让线圈的被压缩部位有一定量的回弹，然后再次加压、回弹，如此往复多个过程，以最大程度地提高线圈的整形效果。

3 改造目的

为了使油压机压头的加压过程能够实现阶段式的加压、保压、泄压功能，进一步提高壳式线圈的整形效果，减小400 t 油压机设备的压力控制误差，提高加压过程的安全系数。对400 t 油压机进行了阶段式加压的改造，为壳式变压器线圈轴向压紧工序提供一种操作过程安全、便捷、实用性强的油压机自动控制系统。

4 具体实施方式

技术方案是在传统的油压机控制回路上增加PLC控制器、触摸屏、中间继电器等部件。按照图2 所示，将触摸屏安装于现有的控制台上，将PLC 控制器安装于控制台内部;按照图3 方式进行接线;然后按照图4所示功能要求在触摸屏上增加相应的功能按钮和数据编辑、显示区。

最后对PLC 控制器、液晶触摸屏进行编程，使之能够到达以下功能:

(1)压力数值的数字化显示:通过压力传感器、PLC 程序设置，实现压力数字化显示。

(2)手动状态:手动方式进行操作，即一次性的加压或者泄压操作。

(3)自动状态:可以按照设定的时间段进行间断循环式的自动加压(并将压力维持在设定的恒定值)、自动泄压(即无压状态)功能，加压过程见图5 。

(4)超压报警:实时压力超过设定压力值时进行报警，以减小实时加压压力误差，保证系统加压值的准确性。

(5)安全压力报警:超过系统额定压力时进行报警，保证系统安全运行。

(6)系统泄漏报警:如根据油缸容量及油泵排量计算，1 min 内就可达到设定压力，而实际运行中，如5 min 后仍无法建立压力，则认为系统存在泄漏，进行报警。

(7)电动机过载报警:油泵损坏，电动机过载报警，提高电动机安全运行系数。

(8)压力曲线界面:查询系统加压的实时和历史曲线，便于对整个加压过程进行查看、分析。

(9)压台下降电磁阀提前动作值设定:其作用是调整系统加压时，提前一定压力值使压头下降电磁阀提前断电，减少压台下降加时的惯性误差，使系统停止加压时的压力值最大程度接近设定压力值。

电接点压力表的后备保护:除PLC 程序中设置的超压报警、安全压力报警外，采用外部的电接点压力表的上限作为系统安全压力的后备保护。

5 改造完毕后的操作方法

线圈压制过程为:首先将壳式线圈放置于油压机压头下侧，然后对控制系统进行操作。操作时根据线圈整形工艺需求，选择“手动加压”或者“自动加压”工作模式。具体操作方法如下:

5.1 “手动加压”操作方法

(1)选择“手动加压”方式。

(2)在手动方式压力设定框内设定加压“压力值”。

(3)按压“油泵起动”按钮，油泵开始运行。

(4 )旋转“压台升降”旋钮至“降”，压台开始缓慢下行，并加压，当“当前压力”达到设定“压力值”时，压头停止加压。

(5)旋转“压台升降”旋钮至“升”后，压头开始上升。

(6)按压“油泵停止”按钮，关闭油泵。

5.2 “自动加压”操作方法

(1)选择“自动加压”方式。

(2)按照图5 要求，设定各加压阶段的“加压时间”、“加压压力”和“无压时间”。

(3)旋转“压台升降”旋钮至“降”，油泵自动启动，压台开始缓慢下行，并按照各阶段的设定时间和压力设定值进行加压、保压和泄压，直至到达设定的时间，系统自动关闭油泵。

5.3 其他说明

(1)压力设定原则:泄压阀的设定压力＞PLC 设定安全压力＞电接点压力表设定压力 ＞触摸屏设定压力，触摸屏设定压力为工作时所需要的设定压力。

(2)系统使用完毕后，将“自动、手动”按钮旋至“手动”，按下“急停”按钮，切断系统电源。

(3)当系统出现异常或控制失灵时，直接按压“急停”按钮，并切断系统电源。

6 改造效果

压力数值的数字化显示提高了400 t 油压机的压力数值的控制精度、直观性，提高了可操作性。压力传感器的量程为0 ～50 MPa，精度等级为0.5% F.S，故其误差值最大为0.25 MPa，示值误差0 MPa，设定值误差0 MPa，电磁阀动作误差为0.5 MPa，通过设置电磁阀的提前动作值，可以将电磁阀的动作误差值设定在0.25 MPa 以内，故其综合误差能够控制在0.5 MPa 以内，即压力误差由改造前的40 t 降低到8 t 以内，较数字化改造前，压力数值精度等级提升了5 倍。自动化的改造提高了400 t 油压机压力控制的准确性和安全性，其加压过程可以实现阶段式的加压、保压功能，最大程度满足了400 t 油压设备对壳式变压器线圈的整形效果，控制操作过程更加安全、便捷、人性化。

设备改造完毕后，避免了整形压力过程中压力误差超大导致的线饼变形和局部电磁线偏倒的可能;避免了整形压力误差过小导致的壳式线圈OL 尺寸不符合制造工艺要求的可能。

设备改造完毕后，得到了设计、工艺人员的技术性认可和设备操作者对操作便捷性和人性化的认可。

该油压机的自动控制改造方法同样可应用于其他吨位或形式的油压机，能够较好地对各种产品进行轴向或者径向尺寸的压紧整形。如壳式电抗器、芯式线圈的轴向压紧整形等。该改善方法已获专利(ZL2014 20067611.3)。

［1］全国压力计呈技术委员会.JJG 52 －1999 弹簧管式一般压力表、压力真空表及真空表检定规程［S］.北京:中国计量出版社，2004:1 －6

［2］赵 静 月. 变压器制造工艺［M］. 北京:中国电力出版社，2009:137 －139.