液壓機(jī)構(gòu)斷路器滲油檢漏方法對(duì)比研究

邱斌斌，肖澤宇

(國網(wǎng)湖南省電力公司檢修公司，湖南長(zhǎng)沙410004)

液壓機(jī)構(gòu)斷路器滲油檢漏方法對(duì)比研究

邱斌斌，肖澤宇

(國網(wǎng)湖南省電力公司檢修公司，湖南長(zhǎng)沙410004)

對(duì)比目前應(yīng)用最為普遍的各種檢漏方法，直接檢漏法依賴于人的工作經(jīng)驗(yàn)，主觀性強(qiáng)，容易造成誤判；間接檢漏法有分段試壓法、質(zhì)量/流量平衡法、負(fù)壓力波法、超聲波檢漏法等。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)液壓機(jī)構(gòu)滲油實(shí)際案例和大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了超聲波檢漏法的可行性和高效性。

斷路器；內(nèi)滲漏；超聲波；帶電檢測(cè)

液壓 (液簧)機(jī)構(gòu)斷路器滲漏油可分為外滲漏油和內(nèi)滲漏油，相對(duì)于內(nèi)滲漏缺陷，閥體外滲漏油是最常見的設(shè)備缺陷，而內(nèi)滲漏點(diǎn)隱藏在機(jī)構(gòu)閥體內(nèi)部很難在巡檢中被發(fā)現(xiàn)，內(nèi)滲漏的原因一般是由于閥體密封圈在長(zhǎng)期摩擦、擠壓下導(dǎo)致老化、變形、損壞等，該類滲漏點(diǎn)在密封圈受損或老化嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致液壓油從高壓區(qū)向低壓區(qū)滲漏，造成頻繁啟動(dòng)油泵打壓。一旦發(fā)生即是嚴(yán)重及以上缺陷，需要立即安排停電處理，嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)安全運(yùn)行。

如何準(zhǔn)確地判斷出具體滲漏位置是目前研究熱點(diǎn)。研究表明，根據(jù)判斷方式不同解決方法分直接檢漏法及間接檢漏法。

1 直接檢漏法

管道滲漏根據(jù)其機(jī)構(gòu)內(nèi)部表現(xiàn)狀態(tài)分為明漏和暗漏，明漏不用借助任何檢測(cè)儀器就能找到滲漏點(diǎn)，該方法成本低，檢漏準(zhǔn)確率高；內(nèi)滲漏時(shí)，檢修人員只能憑借聲音、周圍環(huán)境及其他異?，F(xiàn)象，判斷管道的運(yùn)行狀態(tài)。該方法依賴于人的經(jīng)驗(yàn)，主觀性強(qiáng)。但該方法對(duì)滲漏點(diǎn)誤判有時(shí)會(huì)導(dǎo)致重復(fù)性檢修，造成檢修效率降低。

以LW10B－252型液壓機(jī)構(gòu)斷路器的閥系統(tǒng)為例，其采用集成塊式的管狀二級(jí)閥結(jié)構(gòu)，若采用直接檢漏法，極難發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部滲漏點(diǎn)。

2 間接檢漏法

該方法是根據(jù)滲漏引起的管道流量、壓力等參數(shù)及聲、光、電等參數(shù)的變化進(jìn)行辨識(shí)檢測(cè)，目前較為常見的檢測(cè)方法有分段試壓法、質(zhì)量/流量平衡法、實(shí)時(shí)模型法、負(fù)壓力波法等。

1)分段試壓法

分段試壓法〔1－3〕中，在檢測(cè)管道上需安裝適當(dāng)數(shù)量截止閥，檢測(cè)時(shí)將管道沿線各截止閥分段關(guān)閉，關(guān)閉時(shí)注意觀察沿線管道壓力值的變化，根據(jù)實(shí)測(cè)壓力值的變化量判斷出滲漏程度及具體滲漏點(diǎn)，由于在查找滲漏點(diǎn)時(shí)需將沿線管道分段關(guān)閉導(dǎo)致管道分段停運(yùn)，同時(shí)該檢測(cè)方法的最大弊端是不能及時(shí)判斷出具體滲漏點(diǎn)，需斷路器操作機(jī)構(gòu)液壓管道中安裝適當(dāng)數(shù)量的截止閥門和壓力表，工作量大，查漏時(shí)間長(zhǎng)，需將斷路器停運(yùn)，降低設(shè)備運(yùn)行時(shí)間，因此該方法不適用于該檢測(cè)工況。

2)質(zhì)量/流量平衡法

質(zhì)量/流量平衡法〔1－3〕根據(jù)的原理是質(zhì)量守恒定律，當(dāng)沿線管道無滲漏時(shí)，安裝在沿線管道兩端的流量表將無壓降，而當(dāng)沿線管道存在滲漏時(shí)，安裝在沿線管道兩端的壓力表將存在一定壓降，流量下降量將隨滲漏情況而不同。該方法受流量表計(jì)量精度影響大，同時(shí)該方法要求在液壓管道中的任何一個(gè)密封圈位置均需安裝一組流量計(jì)，同樣工作量巨大，檢修周期長(zhǎng)，對(duì)液壓操作機(jī)構(gòu)斷路器檢漏不適宜。

3)負(fù)壓力波法

負(fù)壓力波法〔4〕中，對(duì)液壓管路來說，當(dāng)管道上某處存在內(nèi)滲漏時(shí)，將在滲漏點(diǎn)形成一個(gè)負(fù)壓波，該負(fù)壓波將以一定的傳播速度向滲漏點(diǎn)兩端橫向傳播開來，在預(yù)設(shè)的時(shí)間內(nèi)，將傳播至沿線管道的兩端，通過安裝在沿線管道檢測(cè)到的實(shí)時(shí)壓力值變化量及其時(shí)間差，就可以對(duì)管道的滲漏進(jìn)行檢測(cè)與定位。對(duì)于斷路器液壓系統(tǒng)而言，其管道壓力表只有1個(gè)，不足以反映整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和滲漏故障，也不可能實(shí)現(xiàn)對(duì)滲漏點(diǎn)的精確定位。

4)超聲波檢漏法

超聲波檢漏法中，管道滲漏發(fā)生時(shí)，滲漏點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生噪聲，并沿管線向兩端傳播，利用超聲波檢測(cè)儀器對(duì)管道閥門密封處定向發(fā)射超聲波，測(cè)量探頭和管道內(nèi)外壁間的距離〔1－6〕。當(dāng)管道閥門密封圈在長(zhǎng)期受擠壓變形、運(yùn)行老化等不良工況時(shí)，將明顯檢測(cè)出其與密封圈在正常工況時(shí)的分貝值不一樣。當(dāng)管壁上存在附著粘稠物時(shí)將使衰減、容易導(dǎo)致誤判。同時(shí)，該方法非常適用于短管道液壓系統(tǒng)，但目前該方法只有應(yīng)用于供水管道、船舶、石油等液壓管道系統(tǒng)，而沒有將該方法應(yīng)用于斷路器液壓/液簧機(jī)構(gòu)內(nèi)滲漏檢測(cè)。針對(duì)斷路器用液壓系統(tǒng)而言，其管道系統(tǒng)只在操作機(jī)構(gòu)內(nèi)部，閥門數(shù)量適當(dāng)，非常適合用該方法對(duì)其進(jìn)行定位檢漏，同時(shí)在斷路器用液壓管道系統(tǒng)中其液壓油油質(zhì)有保證，能有效避免污泥、結(jié)蠟、稠油等不良因素，檢測(cè)手段行之有效，不致于誤判。

3 超聲檢測(cè)試驗(yàn)實(shí)例

目前，超聲波檢漏法在斷路器機(jī)構(gòu)的應(yīng)用研究甚少，為驗(yàn)證超聲波檢漏法在斷路器液壓/液簧機(jī)構(gòu)內(nèi)滲漏檢測(cè)上的可行性，對(duì)斷路器在正常、注意、嚴(yán)重、危急四種狀態(tài)分別展開試驗(yàn)，需驗(yàn)證的關(guān)鍵點(diǎn)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)處理關(guān)鍵點(diǎn)

如圖1所示，據(jù)文獻(xiàn) 〔7〕對(duì)設(shè)備狀態(tài)評(píng)定為4種狀態(tài):正常、注意、嚴(yán)重、危急狀態(tài)。針對(duì)LW10B－252型斷路器進(jìn)行試驗(yàn)，展開了其分閘位置工作缸活塞密封圈在正常狀態(tài)、一般缺陷、嚴(yán)重缺陷、危急缺陷4種狀態(tài)下的內(nèi)部滲漏超聲檢測(cè)試驗(yàn)。

系統(tǒng)工作時(shí)每天補(bǔ)壓3—5次屬正常，據(jù)此正常狀態(tài)下展開的試驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)試結(jié)果如圖2所示。

圖2 正常狀態(tài)測(cè)試數(shù)據(jù)

圖2 中，對(duì)分閘位置工作缸活塞密封圈同一位置在不同時(shí)間點(diǎn)連續(xù)進(jìn)行8次測(cè)試，測(cè)試結(jié)果在0～0.8 dB之間，可見其在正常狀態(tài)下內(nèi)部滲漏極小，導(dǎo)致滲漏點(diǎn)所發(fā)出的噪聲極小，在管壁均勻、密封圈完好的情況下檢測(cè)出的數(shù)據(jù)較均衡，噪聲波動(dòng)范圍小，噪聲值小。

為進(jìn)一步驗(yàn)證該檢測(cè)方法的可行性和有效性，對(duì)工作缸進(jìn)行了解體，并在密封圈處分別設(shè)置按設(shè)備注意狀態(tài)、嚴(yán)重狀態(tài)、危急狀態(tài)3種條件下展開進(jìn)一步試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果分別如圖3—5所示，測(cè)試點(diǎn)仍對(duì)分閘位置工作缸活塞密封圈同一位置在不同時(shí)間節(jié)點(diǎn)連續(xù)測(cè)試8組數(shù)據(jù)。

圖3 解體測(cè)試數(shù)據(jù)

從圖3—5不難看出，隨著對(duì)工作缸活塞密封圈變形量的加大，使得該處內(nèi)滲漏加劇，超聲檢測(cè)出的試驗(yàn)數(shù)據(jù)也隨之增大，這也論證了該方法的可行性和有效性。

4 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)效果檢查

利用超聲檢測(cè)裝置，在對(duì)某220 kV變電站發(fā)打壓?jiǎn)?dòng)頻繁缺陷信號(hào)的LWG9－252型斷路器進(jìn)行檢測(cè)，超聲波檢測(cè)其噪聲為24.3 dB，而對(duì)相鄰間隔同型號(hào)斷路器同位置處噪聲為0～1 dB。因此判斷該間隔斷路器貝林格閥處存在內(nèi)滲漏，而導(dǎo)致斷路器頻繁打壓。

為驗(yàn)證檢測(cè)方法的正確性，現(xiàn)場(chǎng)立即安排停電，停電后對(duì)檢測(cè)的斷路器貝林格閥進(jìn)行解體檢查，發(fā)現(xiàn)由于液壓管道中存在的雜質(zhì)導(dǎo)致其內(nèi)部密封圈存在不同程度的變形、擠壓，使得斷路器頻繁啟動(dòng)打壓?，F(xiàn)場(chǎng)解體檢查驗(yàn)證了超聲波檢漏法在帶電液壓機(jī)構(gòu)斷路器內(nèi)滲漏油定位應(yīng)用的可行性和有效性。

5 結(jié)論

1)針對(duì)斷路器用液壓 (液簧)操作機(jī)構(gòu)內(nèi)滲漏問題，分析了目前各檢測(cè)方法的局限性，提出用超聲檢測(cè)手段對(duì)液壓機(jī)構(gòu)管路連接部位進(jìn)行帶電檢測(cè)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)滲漏點(diǎn)準(zhǔn)確定位，切實(shí)做到高效巡檢設(shè)備隱患、提高檢修效率與供電可靠性。

2)采用超聲波法對(duì)LW10B－252型斷路器進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)，后期將研究各型號(hào)液壓機(jī)構(gòu)斷路器的相關(guān)試驗(yàn)，并對(duì)各類型的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行梳理和對(duì)比分析、總結(jié)。

3)鑒于試驗(yàn)情況，采用超聲波檢漏的方法可便捷高效地判斷出液壓 (液簧)機(jī)構(gòu)斷路器內(nèi)滲漏時(shí)的位置，同時(shí)還可運(yùn)行中的斷路器進(jìn)行檢漏，實(shí)現(xiàn)帶電無損檢測(cè)，其有效地增加了設(shè)備運(yùn)行可靠性。

〔1〕王立坤.原油管道泄漏檢測(cè)若干關(guān)鍵技術(shù)研究 〔D〕.天津:天津大學(xué)，2002.

〔2〕董璇.基于多參數(shù)分析的輸油管道泄漏檢測(cè)與定位方法研究〔D〕.河北:燕山大學(xué)，2012.

〔3〕李利鋒.基于小波理論的輸油管道檢漏與定位技術(shù)研究 〔D〕.陜西:延安大學(xué)，2009.

〔4〕馬紅杰，曾昌軍，李廣占.地下輸水管道的聲波檢漏技術(shù)〔J〕.石油化工腐蝕與防護(hù)，2009，26(2):44-49.

〔5〕陳子建，張凱凱，王振濤，等.船舶液壓系統(tǒng)泄漏檢測(cè)與定位研究 〔J〕.機(jī)床與液壓，2013，41(9):58-61.

〔6〕李冰，段發(fā)階，江中亞.輸油管道漏油檢測(cè)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集與定位檢測(cè)方案 〔J〕.電子測(cè)量技術(shù)，2007，30(6):80-82.

〔7〕 國家電網(wǎng)公司.輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程:Q/ GDW1168—2013〔S〕.2013.

Comparative Study on the Methods of Oil Leak Detection in Hydraulic Circuit Breaker

QIU Binbin，XIAO Zeyu
(State Grid Hunan Electric Power Corporation Maintenance Company，Changsha 410004，China)

The common defects of hydraulic(liquid spring)circuit breaker are oil leakage and frequent startofoil pump.The internal leakage is difficult to detect with inspection because the leakage point is hidden inside valve body.At present，such defects are considered as serious and critical defects.It needs to arrange power outages for defects elimination immediately. Based on differentways ofjudgement，leak detection methods are divided into directand indirect leak detection methods.Direct leak detection method relies on people's work experience and subjectivity.It would be easy to cause false judgement.Indirect leak detection method includes sub-pressure test，mass/flow balance method，negative pressure wave method and ultrasonic leak detection method etc.In this paper，the feasibility and efficiency of the ultrasonic leak detection method are verified by comparing various methods of leak detection with the most common application and the actual case of oil leakage and the large number of test data.

circuit breaker；internal leakage；ultrasonic testing；live detection

TM561.4

:B

:1008-0198(2017)02-0073-03

10.3969/j.issn.1008-0198.2017.02.018

2016-07-25 改回日期:2017-01-03

邱斌斌(1987)，碩士，工程師，主要從事變電運(yùn)維一體化工作。

肖澤宇(1987)，本科，助理工程師，主要從事變電運(yùn)維一體化工作。