机车牵引变压器作为机车的主要动力源,其工作主要是将电网的25kV电源通过牵引变压器提供给机车上不同用电设备上规定的电压。为了保障机车的安全稳定运行,在牵引变压器的变压器油加注工艺上,有别于电力变压器常压注油采用更稳妥的真空注油工艺模式,能有效减少牵引变压器运行中的故障。
真空注油是将牵引变压器整体放在真空干燥注油炉腔内,把变压器进、出油口连接在真空干燥注油炉的注油系统上,连接液位报警装置并设定注油总量,在满足规定的真空度时进行注油。
我单位有1台真空干燥注油炉在真空注油过程发生变压器油溢出事件,现将事情调查、原因分析以及整改措施进行分析。
1事件经过描述
在该真空干燥注油炉进行上、下两层产品的真空注油作业,上层产品为甲型牵引变压器产品,下层产品为乙型牵引变压器产品,两种产品所使用的油均为45号变压器油,上下两层主变压器工艺注油时间大约在5〜6h完成,下层注油停止时间约14:00,上层注油停止时约15:30,打开炉门时间为16:40左右,此次事件中,溢油产品为上层主变压器。
产品于当天09:10开始注油,上层为甲型牵引变压器产品,设置注油总量为3059L;下层为乙型牵引变压器 产品,设置注油总量为1960L。下层产品注油完成时间在14:00左右完成,15:30上层产品注油总量已达到3570L左右,已超过设置总量3059L。对注油炉内检查发现,上层为甲型牵引变压器产品溢油。
经检查后发现,注油炉控制柜工控机的注油界面在14:36的时候已经卡滞,记录上层注油总量2966L后不再改变也无其他读数,上部注油总量参数设置为3059L,下部注油总量为1960L,下层产品在14:00左右达到设置注 油总量并停止注油,上层产品在14:36未能达到设置总量,但工控机已经卡滞,流量读数不能更新导致自动控制程序停止,控制注油开关阀门失效。注油曲线如图1所示,总注油量如图2所示。
2原因分析
结合现场发生的溢油事件,对该台设备进行检查和分析,检查结果和设备原理及历史溯源情况如下。
2.1现场设备检查情况
(1)油管路良好无泄漏。
(2)开关阀动作正常。
(3)浮球阀信号反馈正常。
(4)控制系统(工控机老化卡滞)。
设备调查情况:
(1)该真空注油炉油由真空炉改造而成,注油系统 与真空加热系统分开。
(2)注油系统与真空加热系统是由2个PLC各自控制,注油系统的西门子PLC和真空加热系统的三菱PLC两者之间的信息交互由操作电脑主机内的组态王程序控制。
(3)该设备在真空注油过程中,注油停止由2个方式并联控制,分别为液位报警器和注油总量控制,只要其中一个控制方式满足要求,设备立即停止注油。注油控制路线示意图如图3所示。
2.2控制方式一
浮球阀控制停止。当注油液位到达副油箱浮球报警位时,浮球发送信号给真空加热PLC (三菱FX2N),三菱PLC收到信号后,通过RS232通信线发送指令给电脑组态 王系统,组态王收到信号后,通过以太网传输信号给控制 柜旁的注油PLC(西门子1200),只有当西门子1200PLC 收到信号后,角度控制阀关闭,设备停止注油。浮球阀控制流程如图4所示。
2.3控制方式二
如图5所示,注油总量数据由油流传感器(流量计) 测算,注油量数据由油流传感器传送给注油PLC(西门子1200),再由注油PLC将数据传送给电脑组态王进行比较。当组态王判断实际注油量值与设定总量值一致时,电脑组态王发出指令给注油PLC(西门子1200)停止注油,发出关闭指令到角度控制阀,设备停止注油。
由2套注油停止控制方式可知,所有的停止指令都 经过电脑组态王软件。在注油过程中,电脑出现卡滞现象,电脑组态王无法正常与注油PLC之间进行数据交换,数据延迟达到60min以上,同时组态王消息界面提示通信 连接报错,当注油总量完成后,组态王已发出停止注油指令,但执行PLC未接收到,从而导致注油系统无法停止。
3改善措施
(1)对故障电脑进行更换,并优化操作系统和组态王系统,以减少电脑死机故障频率。
(2)根据图6改造方案修改控制方式,增加一套控制方式,直接把浮球停止信号发送给注油PLC,从而绕过电脑组态王系统。今后电脑再出现同类型故障,浮球注油停止信号能直接发送给西门子PLC,从而及时停止设备注油。
4结语
对该真空注油炉的原理分析和改造实施后运行没有出现油溢出现象,原因为真空干燥注油炉设备本身导致的牵引变压器真空注油过程的溢油事件。据此,我们对现场所有的真空干燥注油炉设备进行同内容的改造,目前设备运行稳定,变压器产品出厂时的气体总含量一般在20Ppm以内,远远高于控制指标50ppm,对牵引变压器在线运行的监控指标准确和运行因气体含量故障误报警起到了有效的控制作用。