斯特林制冷機(jī)上電接點(diǎn)壓力表屢損原因及改進(jìn)方案
介紹了ZL2.8/194型斯特林制冷機(jī)工作時(shí)，電接點(diǎn)壓力表的故障現(xiàn)象，分析了控制電路的弊端，并提出了2種改進(jìn)方案。
1.引言
彈簧管式電接點(diǎn)壓力表作為指示、控制 儀表廣泛用于自動(dòng)對(duì)壓力進(jìn)行區(qū)間控制的場(chǎng) 合。測(cè)量ZL2.8/194型斯特林制冷機(jī)四個(gè)缸平 均工作壓力的壓力表中，有一個(gè)YX-150型電 接點(diǎn)壓力表。利用表內(nèi)上限可調(diào)電觸頭，控制 制冷機(jī)平均工作壓力的上限+值(2.7MPa)。正 常工作時(shí)，壓力表指針位于電觸點(diǎn)下面，當(dāng)制 冷機(jī)因某種原因平均工作壓力超過(guò)額定值 時(shí)，壓力表指針與上限電觸頭相碰，電路接 通，通過(guò)控制電路切斷電機(jī)電源，制冷機(jī)停止 運(yùn)轉(zhuǎn)[1]。圖1為制冷機(jī)控制電路原理圖。圖中， 交流接觸器型號(hào)是CJO-75TH， 1JS型號(hào)為SJS-5的時(shí)間繼電器，1hs1—4表示4 只水量訊號(hào)裝置行程開(kāi)關(guān)串聯(lián)在一起，1hu代 表油壓訊號(hào)裝置行程開(kāi)關(guān)，1hj表示電接點(diǎn)式 壓力表的電觸頭，1JOjD1JO2S兩個(gè)中間繼電 器，型號(hào)是JZ7-44TH。
2.故障現(xiàn)象
該型制冷機(jī)在一次工作時(shí)，突然自動(dòng) 停機(jī)。經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)水量訊號(hào)裝置行程開(kāi)關(guān) lhs1—4常開(kāi)觸頭閉合，冷卻系統(tǒng)水量正常; 制冷機(jī)油壓達(dá)0.16MPa時(shí)，行程開(kāi)關(guān)1hu閉 合良好;時(shí)間繼電器和交流接觸器良好;制 冷機(jī)工質(zhì)（氫氣）壓力超過(guò)2.5MPa(運(yùn)行時(shí)， 壓力就會(huì)超過(guò)2.5MPa)，電接點(diǎn)式壓力表內(nèi) 有明顯燃爆痕跡，只是制冷機(jī)位于KL-15 型制氧車內(nèi)，水泵、壓縮機(jī)等其它設(shè)備噪音 較大，因而未曾聽(tīng)見(jiàn)燃爆聲。說(shuō)明電接點(diǎn)式 壓力表內(nèi)產(chǎn)生過(guò)電火花。
3.故障原因
電接點(diǎn)式壓力表1hj觸頭是按圖1所示 的方法接入控制電路的。控制電路工作過(guò) 程為:合上自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)1DZ和組合開(kāi)關(guān) 1K，同時(shí)啟動(dòng)水泵，在4個(gè)冷卻器的水量達(dá) 到要求后，行程開(kāi)關(guān)1hs1—4常開(kāi)觸頭閉合， 使中間繼電器1J〇i線圈通電，常開(kāi)觸頭閉 合，操作電路電源接通。在電動(dòng)機(jī)1D定子繞 組由Y-A換接時(shí)(交流接觸器1匚3的主觸頭 斷開(kāi)，1C2主觸頭閉合)，由于1匚2線圈通電， 其輔助常閉觸頭斷開(kāi)，如果此時(shí)制冷機(jī)油 壓己經(jīng)達(dá)到0.16MPa時(shí)，行程開(kāi)關(guān)1hu閉合， Y- A換接成功，制冷機(jī)投入正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
從圖1中可以看出，壓力表的兩組觸頭 直接串聯(lián)在220V線路中，觸點(diǎn)所加電壓偏 高，加上兩組觸頭又是柔性接觸(不像理想 開(kāi)關(guān)那樣合分干脆利落)，這樣在似接非接 時(shí)就會(huì)引發(fā)強(qiáng)烈的電火花；同時(shí)，接觸器在 得電即將吸合的瞬間，其鐵心呈開(kāi)口狀態(tài)， 阻抗很小，通過(guò)壓力表觸頭的瞬態(tài)沖擊電 流很大[2]。因此，新表使用不久就會(huì)造成觸 點(diǎn)氧化燒蝕、接觸不良。輕則使接觸器發(fā)生 抖動(dòng)，大大縮短壓力表和接觸器的壽命，重 則造成燃爆，甚至壓力超限后，壓力表指針 不能接通上限觸頭，以致引發(fā)重大事故。
由于壓力表帶電指針與上限給定電觸 頭相碰時(shí)會(huì)產(chǎn)生電火花，當(dāng)壓力表的彈簧 管(波登管)漏氣時(shí)可能發(fā)生燃爆[3]。為確保 安全，不讓氫氣直接進(jìn)入電接點(diǎn)壓力表。電 接點(diǎn)壓力表的安全裝置。氫氣的壓力通過(guò) 橡皮碗傳給其中盛裝的透平油，變?yōu)橥钙?/span> 油對(duì)壓力表的壓力。由于氫氣的滲透性很 強(qiáng)，在長(zhǎng)期運(yùn)行中少量氫氣會(huì)透過(guò)橡皮碗 漏到壓力表內(nèi)。這個(gè)表內(nèi)殘余壓力不影響 正常工作壓力指示，有此情況一般將表內(nèi) 氫氣釋放，在橡皮碗內(nèi)補(bǔ)充透平油。盡管考 慮了防止燃爆措施，但實(shí)際操作過(guò)程中，工 作人員給制冷機(jī)氣缸補(bǔ)氣速度過(guò)快(造成 壓力超限的多數(shù)直接原因），也不將表內(nèi)氫 氣釋放，更談不上補(bǔ)充橡皮碗內(nèi)透平油，所 以，容易發(fā)生上述事故。
4.改進(jìn)方案
為減弱或消除壓力表指針與觸頭接通 產(chǎn)生的電火花，避免發(fā)生事故，對(duì)原控制電 路進(jìn)行了必要的改動(dòng)。這樣既保護(hù)了壓力 表和接觸器，延長(zhǎng)使用壽命，又滿足飛機(jī)等 設(shè)備氧氣和氮?dú)獾恼１Ｕ瞎?yīng)。
降低控制電路電壓的改進(jìn)方案，即將 控制電路的電壓降為36V。為此需增加一只 380(220)V/36V的變壓器，同時(shí)把中間繼電 器和接觸器的線圈換為36V的，如虛線框內(nèi) 所示。試驗(yàn)結(jié)果表明，通過(guò)這種改進(jìn)，在很 大程度上減弱了電火花，但由于對(duì)壓力表 觸頭的瞬態(tài)電流沖擊以及接觸器線圈施予 觸頭的反電勢(shì)沒(méi)能消除，所以本方案無(wú)法 徹底根除原控制電路的弊端。
采用直流弱電控制的改進(jìn)方案。由時(shí) 基電路NE555及外圍元件構(gòu)成雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā) 電路，帶動(dòng)中間繼電器1JO2去控制接觸器 1C2。試驗(yàn)結(jié)果表明，壓力表觸頭的工作電 壓僅十幾伏，通過(guò)的電流僅幾毫安，幾乎不 存在電壓、電流沖擊，有效地保護(hù)了觸頭， 避免了接觸器的抖動(dòng)，大大延長(zhǎng)了它們的 壽命，而且運(yùn)行安全可靠。
5.結(jié)語(yǔ)
采用直流弱電控制的改進(jìn)方案后運(yùn)行 己有2年，至今運(yùn)行良好，電接點(diǎn)壓力表安 然無(wú)恙。它不僅提高了裝備的可靠性，減輕 了工作人員的工作強(qiáng)度和心理負(fù)擔(dān)，還節(jié) 約了大量的維修經(jīng)費(fèi)，有效地提高了飛機(jī) 飛行的保障力度。
制冷送冷車、空氣壓縮機(jī)等裝備上面的 壓力或潤(rùn)滑系統(tǒng)超限控制也用電接點(diǎn)壓力 表。該方案可直接用于它們的控制電路上。
