环境温度对液压碟簧操动机构的影响和对策

摘 要：液压弹簧机构（以下简称液压机构）具有操作功大、可靠、噪音低等诸多优点，在国内获得了广泛应用。我国地域广大幅员辽阔，差异很大，特别是东北以及西部等区域，环境恶劣，这对于电网的可靠运行提出了更高的要求。由于液压操动机构属于液压系统，环境温度对其有重大的影响，本文将根据对这些影响进行探讨并提出我们的解决方案。

关键词：环境温度；液压操动机构；加热器

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

1 概述

在我国特别是在东北以及西北，冬天的正常温度为-30度，极限可以达到-40度。而我们在高压开关设备上，其运行的环境温度范围为：-25-+40度。

2 温度对液压油的影响

（1）低温使液压油粘度变大，粘度过高，油泵的自吸能力下降，液压系统压力损失增大。一般认为，当粘度>=1000mm2/s时，液压系统不能正常工作，粘度>=2000mm2/s时，液压系统不能正常启动。

（2）低温使油品中的水分凝固，凝固附着在液压阀的零件、滤油器等的表面上，可能导致液压阀卡死，滤油器堵塞。低温使液压系统里的橡胶密封圈材料收缩，硬化等，降低密封圈性能甚至导致密封圈失效。

环境温度对于液压机构的影响主要在两方面。第一，低温会影响操作机构的输出机械特性，影响到开关的分合闸时间，速度等参量。第二，低温会影响机构的使用寿命。测量对比：

工厂测试数据 环境温度：21゜

合闸 .E01 A：45.0ms B：45.5ms C：47.0ms

分闸 .E01 A：37.0ms B：37.5ms C：37.0ms

现场测量数据：环境温度：-15゜

合闸 E01 A：55.0ms B：56.0ms C：57.0ms

分闸 E01 A：38.0ms B：38.5ms C：38.0ms

從上面的数据，在同样的开关在不同的环境下，测量结果有巨大的差异。

3 温度对开关设备操动机构寿命的影响

在大多数的液压机构生产厂家的说明书中，一般一天允许液压机构补压的次数不大于10次。其运行的环境温度为-25゜-40゜，若环境温度<=-25゜时，其内部密封圈会收缩，补压次数会更加频繁。在开关未进行任何操作的状态下，其电机的寿命将大大缩短。

4 应对低温的解决方案

解决低温环境对液压机构的影响，最好的办法是机构加热。每一个操作机构都有一套加热系统，其功能是对机构箱内的空气进行加热，防止潮气进入。其功率一般在50W左右，但其加热的温度和效果无法达到效果。

为了解决低温对液压机构的影响，我们进行了研究，我们利用原有控制系统，并进行改造，重新设计加热器，并考虑加热器的空间布置，进行该试验：

（1）在液压机构箱内，加装500W加热器，在不同环境温度下机构箱内的平衡温度。

（2）确定在不同温度下，机构箱平衡温度在15゜以上所需的加热器的功率。所需的物料为：500W/700W/1000W加热器，封闭机构箱。试验设备：温度试验箱，温湿度控制器，温度传感器。试验的状态如下图：

把封闭的机构箱放入保温箱，温度传感器置于机构箱中心，控制温度投入温度15゜，切断温度20゜。每30分钟记录一次温度值，若连续温度值稳定，则认为其达到平衡温度。根据实际测试的平衡温度，来确定调整所投入的加热器功率。试验结果如下：

从试验数据以及具体的运行的结果来看：

（1）加热器500W型号的可以运行在-20゜的环境温度中，液压机构能够正常保压，不会频繁起动。

（2）加热器700W型号，可以运行在-15゜的环境温度中，液压机构有良好的机械性能。

（3）加热器1500W，可以运行在-40゜的环境温度中，液压机构有良好的机械性能。

5 结论

在不同状态下，我们可以根据实际的环境温度需求，来调整加热器来满足运行的条件。但，我们也要考虑到其中的一个风险，功率越大的加热器，其稳定性以及可靠性需经过验证。我们建议采用多个小功率，分散布置的方法，来保证机构箱内部的温度平衡与稳定。当然，每个开关生产厂家所使用的液压操作机构以及机构箱的大小也会有差异性，其测量与设计的数据会有所不同，但仍可以参考类似的方法。

参考文献：

[1]常同立.液压控制系统[M].清华大学出版社.

[2]丁祖荣.流体力学[M].高等教育出版社.

[3]张利平.液压控制系统及设计[M].化学工业出版社.

作者简介：洪文福（1980-），男，福建南安人，本科，工程师，研究方向：电气自动化控制。endprint