电流变送器在小漩电站液压抓斗上的应用

苏,庆  ,龙,镇

摘要：小漩电站液压抓斗清污机作为机组拦污栅水下垃圾清理的重要使用工具，在使用过程中曾多次出现抓斗开闭不到位及故障情况，为解决抓斗水下开闭监视问题，提高设备的可靠性和劳动效率，通过探讨三种不同方法优缺点，最终确定通过增加电流变送器，监视抓斗油泵电机电流来判断抓斗开闭情况的改造方案，极大提高设备可靠性。

关键词：小漩电站；液压抓斗；电流变送器；开闭监视

1  设备概述

1.1 小漩电站液压抓斗应用情况简介

小漩电站位于堵河干流湖北省十堰市竹山县城上游约3km处，装有3台1.67万kW的灯泡贯流式机组，总装机容量5万kW，年均发电量1.5亿kWh。由于小漩电站靠近竹山县城，周边经济活动较为活跃。遇到暴雨天气情况下，汇流的雨水带来大量的枯树、杂草、生活垃圾等堵塞机组进水口拦污栅，降低机组水头和流量，严重影响机组发电效益。因此需经常使用液压抓斗清污机进行水下清污，为小漩水电站安全发电保驾护航。

小漩电站液压抓斗清污机利用随机所带液压泵站提供动力进行开闭斗，与坝顶门机液压抓梁共用一套随行电缆卷筒装置供电，由司机室液压抓梁穿退销控制旋钮实现开闭斗操作，由起升下降主令控制器沿拦污栅表面进行起升下降操作，门机荷重仪显示控制器下降高度。

1.2 液压抓斗改造的必要性

2020年10月，汉江水电开发有限责任公司在开展水利标准化自查评工作中发现：小漩水电站液压抓斗在使用过程中存在两侧“抓手”不同步、单侧抓斗闭合不到位情况。后拆解检修发现抓斗液压泵站内部高压软管破裂，随即对该破损软管进行了更换，设备故障现象消除。

图1.1 2020年10月出现的抓斗单侧闭斗不到位情况

2021年04月在进行水下清污过程中又出现因航空插座密封老化、绝缘受潮导致油泵启动电流过大、电机热继电保护动作跳闸故障情况发生。

为确保设备可靠运行，降低设备故障率，水工分场提出对液压抓斗进行改造。以便能够监视水下清污时抓斗开闭斗情况，同时提高清污工作效率。

通过分析，我们发现：一方面，由于液压抓斗原有设计制造未加装液压杆行程传感器装置，当水下清污作业时，操作人员无法实现监视抓斗开闭斗运行情况，常常出现因闭斗时间不够导致的水下“空斗”现象；另一方面，仅靠时间估算易造成油泵长时间打压导致内部高压油软管破裂。

2  设备改造

2.1 各种改造方案优缺点对比

（1）加装水下摄像头。

优点：能够直观观察到水下液压抓斗开闭情况，水下垃圾堆积情况。

缺点：水下摄像机敷设电缆需对抓斗液压泵站二次钻孔安装密封插头，不利于液压泵站密封；也无法对航空插头密封情况进行监视。造价相对较高。

（2）加装位移传感器

优点：能够较为直观的知道抓斗水下开闭行程。

缺点：位移传感器敷设电缆需对抓斗液压泵站二次钻孔安装密封插头，不利于液压泵站密封；也无法对航空插头密封情况进行监视。造价相对较高。

（3）加装电流变送器

优点：安装简单、造价低，能够通过观察电流大小间接判断抓斗开闭情况和航空插头密封是否受到破坏。

缺点：无法直观看到液压抓斗开闭斗情况。

2.2 改造方案的实施

由于液压抓斗清污机需在水下近30m清污使用，对其随机所带的液压泵站密封要求较高，考虑造价等因素，汉江水电开发有限责任公司水工分场组织金结班通过反复研究比对，并与门机监控厂家沟通联系，最终确定了通过监视抓斗液压油泵电机电流大小以间接判断抓斗的开闭情况的改造方案。具体改造如下：

在小漩坝顶门机小车起升动力柜内，抓斗液压油泵电机进线电源接触器KM208出线侧加装穿线式交流变送器，将抓斗电机运行电流(0A-40A)转化成4-20mA电流，送至司机室门机监控系统相应电流监视模块（模拟量备用通道模块，具备接受信号条件）对油泵电机电流进行监视。

图2.1 选用的MIK-DJI-20A电流变送器及加装位置

图2.2 通过门机监控模块备用通道将电流信号传送至司机室门机监控画面

图2.2 门机监控模块备用通道将电流信号传送至门机监控画面（改造前后对比）

3  改造取得的效果

（1）间接监视液压抓斗水下开闭情况：当油泵正常运行时：电流在18A，当抓斗开闭行程到位后，电流增大，司机此时即可停止开闭斗操作。

（2）降低液压抓斗故障率：一方面，由于操作上避免了长时间打压，避免了因长时间打压、过高压造成的高压软管破裂情况的发生。另一方面，能间接监视抓斗液压泵站航空插头密封情况。由于抓斗在水下工作，当油泵电机运行电流比正常情况下大，就意味着电机受潮，抓斗泵站密封情况可能受到破坏。

（3）增加了液压抓梁水下穿退销操作监视手段：由于抓斗与抓梁共用电气供电系统，该改造亦对闸门抓梁的穿退销操作有很好的监视作用。当抓梁行程穿退销传感器行程未到位，而油泵监视电流突然增大，就意味着穿退销有卡涩现象，抓梁与闸门吊耳之间存在异物或者未对准，不能贸然操作，以避免卡死现象。

4 结语

    综上，通过该项改造的实施，汉江水电开发有限责任公司在水利标准化自查评过程中发现的抓斗开闭不同步问题得到了根本解决，并大大降低了液压抓斗设备故障率，提高了设备可靠性，丰富了设备管理的技术手段。同时由于该改造成本低，方案简单可靠，可操作性强，经济效益显著，具有普遍推广的适用性。

参考文献

1.  范羽.电流变送器原理及在工业上的应用.机械与电子.2010.05
2.  林勇.工业控制用4-20mA电流变送器.电子元器件应用.2006.07

第一作者简介：苏庆，男，汉江水电开发有限责任公司，工程师，主要从事水工金结设备运行维护管理工作，通讯地址：十堰市竹山县施洋路70号，邮编:442200，联系电话：[phone]，E-mail：[e-mail]