新一代天气雷达方位减速箱加油方法的讨论

郭小璇 金 龙 幺伦韬 傅 超

1.河北省气象技术装备中心 河北石家庄 050051;2.沧州市气象局 河北沧州 061000

截至2016年底全国已完成233部新一代天气雷达的建设,根据中国气象局要求,为确保天气雷达系统汛期气象服务期间正常运行,需要定期对雷达进行维护保养,其中包含了对雷达所需油、脂等物品的更换[1-4]。北京敏世达雷达有限公司《新一代多普勒天气雷达CINRAD/SA技术说明书》中更是明确指出减速箱及方位油池每6个月进行一次换油。河北省已投入业务运行新一代天气雷达共计6部,其中5部为北京敏世达雷达有限公司生产S波段雷达。这5部S波段雷达均须要按照中国气象局要求,每年针对大油池、方位俯仰减速箱进行换油。大油池位于方位仓和俯仰仓之间,大油池和俯仰减速箱两处注油口均处于水平向上处,均可靠重力方式加油。而方位减速箱竖直放置于方位仓,方位减速箱注油口开在水平方向上,无法靠重力方式加油,且方位仓内空间密闭狭小并不适宜长时间在内进行维护维修工作[5-7]。因此,维护人员快速完成加油工作而又保持仓内干净整洁,油渍不污染到其他设备显得尤为重要。雷达厂家并没有具体地提出一种便捷的加油方式,而各雷达站机务人员、厂家技术人员加油方式方法五花八门。

本文以河北S波段雷达为例,对雷达各种换油方法进行分类汇总,重点讨论方位减速箱的加油方法,目的在于提出一种简洁、快速、安全的换油方法,以提高雷达机务人员、厂家技术人员工作效率,进而缩短巡检时间[8-9]。

1 齿轮油介绍

结合河北省新一代天气雷达站所在地理位置以及历史最低温度情况,更换的齿轮油选用GL-5 85W-90型重负荷齿轮油。

2 大油池、减速箱注油口结构介绍

2.1 大油池简介

大油池也叫方位轴承油池,位于方位仓和俯仰仓之间。方位大齿轮在方位电机驱动下在大油池中转动,在大油池的底部装有光电油位传感器,以对大油池油位进行监视,同时在方位壳体上设有观察孔,可以直接观察到润滑油油面的位置。在方位大油池的上面安装有盖板,以防止灰尘及其他的杂物进入润滑油池内。可靠电动油泵注油或利用重力用油桶直接将油倒入池内(图1a),需油量约30L。

2.2 俯仰减速箱简介

俯仰减速箱(图1c)水平地安装于俯仰仓内,在减速箱的侧壁上安装有光电油位传感器,对减速箱的油位进行监视,在减速箱上从上至下依次安装有溢气阀、注油阀和泄油阀。俯仰电机轴带动减速箱输入轴转动,减速箱输出齿轮和俯仰左轴承/大齿轮啮合使天线绕俯仰轴转动。驱动力直接由左轴承/大齿轮传递给左轮毂,并且由俯仰轴传递给右轮毂,从而使天线绕俯仰轴转动。可利用重力直接将油倒入减速箱内,需油量约1.5L。

2.3 方位减速箱简介

方位减速(图1d)箱竖直地安装于方位仓内,在减速箱的侧壁上安装有光电油位传感器,对减速箱的油位进行监视,在减速箱上从上至下依次安装有溢气阀、注油阀和泄油阀(图1b)。方位电机轴带动减速箱输入轴转动,减速箱输出齿轮和方位大齿轮啮合使天线绕方位轴转动。减速箱上装有光电油位传感器,以对减速箱油位进行监视。可靠电动油泵注油或高压机油壶等将油注入减速箱内,需油量约1.5L。

3 方位减速箱注油实验

3.1 大油池重力作用

将方位减速箱溢气口螺钉卸松,安上球阀。将一根软管连接于大油池泄油口和方位减速箱溢气球阀。将大油池泄油口球阀打开,方位减速箱泄油口球阀关闭,注油口球阀打开,溢气口球阀打开。从大油池注油口注入齿轮油,由于大油池泄油阀门呈开启状态且与方位减速箱溢气球阀联通,利用高度差通过重力作用,齿轮油缓慢由大油池流入方位减速箱中,方位减速箱内油液位上升。由于注油口阀门呈开启状态,当注油阀有齿轮油流出时迅速关闭注油阀,再关闭大油池泄油阀。待油管中残油全部流入方位减速箱内方可关闭方位减速箱溢气球阀,加油过程结束。

结果分析:在A雷达站利用重力作用方式进行注油实验1次,耗时约1小时,此种方法须留守人员在现场观察注油情况并且耗时较长,可操作,但存在明显缺点:新齿轮油注入大油池后会与大油池内残存的金属残渣混合,并流入方位减速箱内;在注油结束后拆卸连接油管时,管内残存部分齿轮油滴入方位仓内,仓内环境造成了一定的污染。为减小此种方式对方位减速箱造成的损害,只进行了1次实验,考机8小时未出现液位低告警后立即泄放了方位减速箱内齿轮油,换用其他方式重新注入了新油。

3.2 油泵

将一根软管连接于方位减速箱泄油口和油泵出油口,将方位减速箱注油口球阀打开,溢气阀螺钉卸松,通过电动或手摇的方式将齿轮油注入方位减速箱内,当注油口球阀有齿轮油流出时迅速关闭球阀,再注入适量齿轮油或当方位减速箱溢气阀螺钉处有齿轮油溢出后,旋紧方位减速箱溢气阀螺钉,加油过程结束。

3.2.1 电动油泵

为了将流动性较差的齿轮油从油桶中抽出并注入方位减速箱,尝试了3种不同功率的电动油泵,油泵铭牌参数见下表。

表1 油泵参数简表

未将电动油泵出油口和方位减速箱泄油口连接时,1号和2号电动油泵均可将齿轮油从油桶中吸出。一但将其连接上,均出现齿轮油缓慢流动最终至不流动状态,以失败告终。分析原因,首先是由于齿轮油过于黏稠流动性较差;其次是电动油泵泵压不足,导致无法将黏稠的齿轮油压入口径较小的方位减速箱泄油口中。

3号油泵能够顺利将齿轮油快速注入方位减速箱中。

结果分析:在B雷达站利用3号电动油泵进行注油2次,分别耗时12s和14s完成注油过程,极其快捷。此种方法存在的问题是:低功率电动油泵无法工作,高功率电动油泵却又动力十足,在注油过程中极易造成齿轮油从注油口球阀处喷射而出,从而严重污染了方位仓;注油量也得不到量化;前期油泵装置的准备工作较为烦琐,注油结束后油管中残油较多,后期清理工作带来一定的工作量。

3.2.2 手摇泵

手摇泵(图2a)为离心式转体油泵,将齿轮油抽至高处,但与1号和2号电动油泵情况类似,未将手摇泵出油口和方位减速箱泄油口连接时,手摇泵可将齿轮油从油桶中吸出。一但将其连接上,再次转动手柄时便出现脱扣空转的现象,无法将黏稠的齿轮油压入口径较小的方位减速箱泄油口中,此种方法也以失败告终。

a.手摇泵;b.高压机油壶;c.注射器;d.点胶瓶图2 注油实验工具实物

3.3 高压机油壶

高压机油壶(图2b)目前是多数台站主要使用的加油工具,也是各雷达站必备注油工具之一,市面上常见的多为300ml容量,通过按压把手,虹吸式上油,按压一次出油1ml。

将一根软管连接于方位减速箱注油口球阀和高压机油壶油嘴,用抱箍将两处箍紧,将方位减速箱溢气阀螺钉卸松,方位减速箱注油口球阀打开,泄油口球阀关闭,通过按压高压机油壶把手将齿轮油注入方位减速箱内,待方位减速箱溢气口螺钉处有齿轮油流出,旋紧方位减速箱溢气口螺钉,关闭方位减速箱注油口球阀,加油过程结束。

结果分析:多站长年采取此种方式进行方位减速箱注油,注射1壶300ml平均耗时15min,注油全程耗时1.5～2h之间,此种方法耗时较长,可操作,由于按压一次的出油量较少,不会对方位仓内环境造成污染,基本能够量化注油量。此种方法缺点为:需要操作人员长时间身处于空间密闭狭小的方位仓内,多次向油壶内注油,连续按压高压机油壶把手上千次。

3.4 注射器

医用注射器(图2c)容量多为几十毫升甚至更小,此处选用300ml流食注射器。

将方位减速箱溢气阀螺钉卸下,注油口球阀打开,泄油口球阀关闭,将注射器针管头部深入溢气阀螺孔内,推动注射器进行注油,当注油口球阀有齿轮油流出时迅速关闭注油口球阀,再注入适量齿轮油或当方位减速箱溢气阀螺钉处有齿轮油溢出后,旋紧方位减速箱溢气阀螺钉,加油过程结束。

结果分析:在B、C、D雷达站利用注射器分别向方位和俯仰减速箱注油共计6次,注射1管300ml平均耗时35s,注油全程平均耗时小于5min,操作快捷简便,不会产生方位仓内环境污染,能够准确量化注油量。此种方法缺点为:注射器容积相对较小,需要多次向注射器内抽取齿轮油;注射器为塑料材质,深入溢气螺孔内的注射器针管头部在操作过程中有断裂在螺孔内的可能性,也可将注射器针管头部适当锯短,避免此种情况的发生。

3.5 点胶瓶

将工业用点胶瓶、点胶壶、尖嘴油壶以及点酱瓶或改造后的矿泉水瓶等统一归类为点胶瓶(图2d),分为尖嘴和弯嘴两种。瓶身为软塑料,韧性好,容易挤压且挤压后不变形,多为300ml和500ml两种规格。

注油过程同3.4注射器方法相同,在此不再赘述。

结果分析:在E雷达站利用此类点胶瓶进行了注油,挤压1瓶500ml平均耗时10min,注油过程耗时0.5h,操作可行,不会对方位仓内环境造成污染,能够量化注油量。此种方法缺点:需要操作人员长时间身处于空间密闭狭小的方位仓内,同时齿轮油流动性较差,对操作人员双手挤压的力量要求较高。

3.6 综合结果比对

根据上述不同方式的结果分析,综合比较情况见下表:

表2 注油结果综合比对表

4 总结

本文通过列举方位减速箱的几种注油方式,并实际注油操作后按照可行性、油品洁净度、操作简便性、快捷程度、仓内环境进行比对分析,得出以下结论:

(1)大油池、方位减速箱和俯仰减速箱的注油方式较多,可利用重力作用注油,也可借助其他设备进行注油。

(2)方位减速箱用注射器注油的方式综合效率最高,大功率电动油泵、点胶瓶、高压机油壶等方式也具备可操作性。建议方位和俯仰减速箱采用注射器方式注油。

(3)大油池需油量较多,可采用电动油泵注油方式,也可直接将油从盖板处缓慢倒入大油池中。电动油泵注油方式需要一定的前期准备和后期清理工作,建议采用直接倒入的方式注油。