机构hmb介绍.pdf

H M B - 4 型和H M B - 8 型液压弹簧操作机构- 3 -H M B - 4 型和H M B - 8 型液压弹簧操作机构简介敞开式断路器( L T B )气体绝缘开关设备 ( G I S )落地罐式断路器 ( D T B ) 发电机出口断路器 ( G C B )合成式开关设备( I S S )用户除了对断路器有极高的电气 性能( 操作能力) 要求, 越来越重视 其操作机构. 对操作机构性能和 可靠性重视的理由是:断路器使用年限的增加维护开支的减少以及对 免维护开关设备的需求为提高可靠性, 对操作机构 减少缺陷的需求. C I G R E ( 大电网会议) 的故障统计 数字表明开关设备中的大 部分故障是由操作机构所 引起的.*把断路器操作机构与新的 控制和维护概念相结合.H M B 型液压弹簧操作机构是根据1 9 8 6 年设计定型的A H M A 机构优化改进而成, 采用现代制造技术和模块化装配技术. 它结合了金属弹簧机械储能与液压力 传送和能量转换的优点.H M B 机构家族能以同样的技术满足所有 S F6断路器( 压气式和自吹式断路器) 的要求. 基于客户需求的不断研发使得 A B B 全球所有的S F6断路器都能配备了 A B B C a l o r E m a g 高压有限公司生产的 液压弹簧操作机构. A B B 在瑞士, 美国, 意 大利和瑞典的公司在研发上的通力合作 极大地提高了开发成果.A B B 的S F6高压断路器在全球有广 泛的应用, 而且通常在极端的条 件下运行. 它们的种类有:••• •••••••对精确操作的需求( 例如: 同步操作) . 在特殊场合的 大量操作( 抽水蓄能电站, 发电机出口断路器, 电容 器组, 工厂) .* 根据C I G R E 故障统计( C I G R E 研讨会1 9 9 3 , J a n n s s e n e t a l : 高压断路器的诊断技术⋯) , 大部分的断路器故障是由机构引起的.S F6 断路器故障原因的分布 其它 7 % 带电部件 2 1 %控制回路 2 9 %操作机构 4 3 %- 4 -优点H M B - 4 型和H M B - 8 型液压弹簧 操作机构的主要优点是：设计: 质量特点:•• •••••••••••作为独立的操作机构具有 紧凑和模块化的设计重量轻 能方便地装配到设备本体上零部件数量少, 使用经过充分 验证的部件和元件小巧密封的油缸足够整个 运行年限的使用无管路铝合金制造的紧凑单元储能不受温度影响最新设计的密封系统内置液压阻尼系统使用带孔螺丝调节分合闸速度不受压力容器规程的限定只需很少的调整或调节就很 容易与断路器配合反作用力低, 操作可靠性 达到最大 免维护, 只需简单的检查操作特性不变现代制造技术对所有液压功能的持续 自我监视现代传感器技术并具有 监视功能根据I E C 进行完整的元件 试验和检查在多种断路器上进行了 广泛的试验A H M A 和H M B 型机构已有超过 1 5 0 , 0 0 0 年的使用经验••••••••••噪音低简化的液压弹簧操作机构功能原理1 差动圆筒 24 液压泵切换阀 3 储能- 5 -操作模式液压泵把油从低压油缸打到三 个高压储能活塞处. 停泵时, 一个 逆止阀可防止高压油回流. 储能 活塞环绕主圆筒布置来对碟形 弹簧柱进行储能. 在操作范围内, 碟簧的弹簧力特性曲线十分平缓, 这个特性对断路器操作十分有利. 与单个弹簧相比, 碟簧柱由若干 弹簧组成, 即使某个弹簧故障也 不会影响断路器的操作, 这样就 更具有优势. 弹簧组的储能状态由 位置开关来持续监控. 一个限位 开关能在需要时启动泵马达, 储 能过低时闭锁操作, 必要时发出告 警信号. 可控的操作方式是: 合分- 合分; 分- 合分; 合分与分. 通过弹 簧储能状态的位置监视和液压 泵的不时启动( 之前不论有无分合 操作) , 操作功能的保证和监视 是在延长的待机阶段中实现的.输出活塞的功能是基于差动活塞 面积原则, 在合闸和分闸位置提 供一个支持力. 当需要大操作力 来开断大电流时, 输出活塞的速度 会自然地降低而液压系统的效率 会提高, 使得输出活塞的作用 力增大.阻尼系统与活塞杆结合在一起建 立了阻尼压力, 断路器的运动就 平缓地停止了. 这样可以减少 加在断路器和基础上的机械负载. 操作机构的特性已通过实践得 以充分验证, 其元件也同样, 包括 导向阀, 切换阀, 输出活塞, 泵的 组件, 表面精制组件和密封系统. 高压低压压力建立 合闸操作交货时的机构是处于无压的分闸 位置, 能方便地与断路器装配在 一起.在压力释放阀打开后, 输出活塞能 通过手动来帮助装配并确保断 路器在装配后动作自如.在压力释放阀合上且液压泵马达启 动后, 碟簧柱储能并且建立高压. 此时, 断路器处于分闸位置, 由输出 活塞的差动面积来保持.当用于合闸的导向阀启动后, 切换阀 由液压驱动到其合闸位置, 这样就 把高压油引入输出活塞的底部. 此时 此时在活塞两边的压力均为系统压力. 因为活塞底部的面积比活塞顶部的面 积要大, 所以油压的差别推动活塞到 达断路器合闸位置. 在合闸行程的末 端, 内部阻尼能终止移动且液压支持 力能把活塞保持在其动作结束位置.机构的任何操作都会释放碟簧柱的能量. 碟簧柱的这种释放由限位开关来感应 并启动液压泵. 这样能对高压油缸进行 补充, 当完全储能时, 泵马达会停止. 液压功能: 机构释放, 分闸位置- 6 -- 7 -液压功能: 机构在合闸位置分闸操作设计当用于分闸的导向阀启动后, 切换阀 由液压驱动到其分闸位置, 这样就把 输出活塞底部的高压油泵入低压油缸, 输出活塞到达断路器分闸位置并在 行程的末端受到阻尼, 液压支持力能 把活塞保持在其动作结束位置.与A H M A - 4 / - 8 型机构的设计把所有液压 元件和功能结合在主圆筒上不同, H M B - 4 / - 8 型机构采用模块化设计, 即五个 主要功能块通过螺丝结合到一个中心 件上去. 这些功能块是:储能模块 工作模块 储存模块 监视模块 控制模块这种模块化设计扩大了其应用范围, 使得几个弹簧柱能适用于不同的储 能要求. 同样, 如果需要, 可以方便 地调整输出活塞来改变机构使其适 用于其它类型的断路器. • • • • •液压功能: 机构在分闸位置高压 低压机构的安装法兰能精确地调节 以满足任何用途. 所有的机构 均在工厂进行了元件试验, 这样 就能把完整的机构交付给最终 用户来完成整台断路器.使用标准的铝合金而不是A H M A 型 机构中使用的铸铁, 它有如下的 优点:材料质量高可用率高工艺安全性高经济的切割技术 设计灵活硬化阳极处理以防 磨损 极好的抗腐蚀性采用独立模块的模块化设计, 具有如下的优点:减少复杂性达到更好的 过程控制 预制模块的经济性好生产周期/ 交货周期更短在装配时可按客户规范 进行调整维护方便备件管理简化•••• •••••••••- 8 -H M B - 4 / - 8 型操作机构的装置项目储能模块工作模块储存模块监视模块控制模块中间机座辅助开关整体外罩防凝露加热器低温加热器 选项操作机构接线现场电缆插入式连接器元件 本体 扩展的本体 完整的操作机构( H M B - 4 ) ( H M B - 8 )储能模块包括泵马达, 齿轮, 偏心轴和泵组件工作模块包括圆筒, 工作活塞和内置的阻尼系统储能模块工作模块液压泵单元由泵马达, 齿轮, 偏心泵和一个放油旋塞 组成, 凸装在输出圆筒的外部. 低压油缸的两边均装 有油位计, 便于观察. 主模块包括带活塞杆的输出圆筒和内置的阻尼系统. 输出圆筒是操作机构的关键部件, 所有其它模块均径 向装在其周围. 模块间通过密封耦合相互连接而无 需任何管路.- 9 -监视模块包括带旋转轴的弹簧 限位开关及其组件带导向阀和切换阀的控制模块储存模块监视模块 控制模块储能是通过由碟簧加载的三个 相同的储能圆筒实现. 储存的 操作顺序是: 分- 合分或合分- 合分. H M B - 4 型的弹簧柱由八个 单装弹簧组成, H M B - 8 型有1 6 片弹簧以两片一组安装来达到 更高的弹簧力. 储能圆筒的三个 活塞直接作用于碟簧柱. 这种 机械储能的优点是长期的稳定性, 可靠性并且不受温度变化的影响.监视模块由以下元件组成: 一个通 过旋转凸轮动作的限位开关, 一个 固定在止推环上的齿轮座, 一个 储能指示器和一个压力释放阀. 弹 簧限位开关总成会一直监视储存 在弹簧柱中的能量. 由于限位开关 与弹簧的移动直接耦合, 可直接测 定能量多少并且测量结果不受温 度的影响. 限位开关与分合闸 线圈的导向阀联锁来防止弹簧柱 中未储存所需能量时进行操作. 断 路器操作后一个开关会启动泵马达 立刻再储能. 即使弹簧由于高低压 部分间小的内部泄漏而用掉或损失 了很少的能量, 泵也会启动, 这种情 况在所有的液压系统都存在. 组合式 的压力释放/ 压力限定阀位于弹簧 限位开关的上方. 在控制模块中, 切换阀与油路连在一起 到达输出活塞, 低压油缸和高压油缸. 切换阀活塞通过由螺线管启动的导向 阀来控制. 控制模块还包括节流螺丝用 于调节分合闸速度以及高压试验接头.- 1 0 -储存模块由储存活塞和安装在工作圆筒上 的碟簧总成所组成- 1 1 -操作安全性自1 9 8 6 年起A B B 开始制造A H M A 型 液压弹簧操作机构. 第2 0 , 0 0 0 台 机构于1 9 9 8 年交货. 已安装断路 器上的操作机构总运行年限已超 过1 0 0 , 0 0 0 年. 把A B B 操作机构的 故障统计数字与C I G R E 的故障统 计数字相比, 证明A B B 制造的液压 弹簧操作机构具有极高的可靠性.H M B - 4 / - 8 型机构的设计是把已经 实践验证的A H M A - 4 / - 8 型组件和 功能以一种类似的方式结合到也 经过实践验证的但操作功较小的 H M B 型机构中, 包括H M B - 1 型, H M B - 1 S 型, H M B - 2 型, H M B - 2 S 型和H M B - 3 型. 在研发阶段, 用系统分析法对 可能发生的故障形式进行了评估 ( F M E A ) 并采用其结果来优化设计 使得机构尽可能地可靠.除了采用成熟的设计和进行广泛 的试验, A B B 现代化的制造技术和 质量保证措施一起用于生产该型 机构来确保一个可持续的和高质 量的生产成果. 对机构元件实行 有记录的广泛试验验证和对机构 整体的出厂试验形成了一个很高 的制造标准. 过程安全性通过统 计过程控制( S P C ) 来监视. 高质量 的标准也来源于我们的供货商们, 它们参与了所有研发项目的前期 工作, 是我们的长期合作伙伴.随着对S F 6 断路器使用年限要求的 提高, 服务变得越来越重要. A B B 能 为我们的客户提供以下的帮助:一旦发生故障, 最短的响应 时间 广泛的培训课程 对新式和老式设备的广泛 的产品知识 长期备品备件的供应 用新的操作机构来整修旧的 设备( 改造)A B B 断路器操作机构改造的一个 例子是用H M B 型操作机构来替换 旧的P K A 型气动操作机构.•• •• •以上数据可不经通知而予以更改储存的操作次序 。