国产改造气泵原理与故障分析

摘要: 此设备是在国产气泵EP-27A的基础上增加自动再生干燥系统、湿度检测系统、逻辑控制系统、气路导向控制系统、面板显示系统、气泵保护系统。实现向波导内打入一定气压的干燥空气,保持波导内壁光滑,并自动完成干燥剂的再生。此设备可完全替代原进口LAB-501-S气泵。

关键字:气泵 原理 故障 维护

DOI:10.3969/j.issn.1672-8289.2010.10.033

1、引言

气泵是雷达的辅助设备,用于给一次雷达波导充气。它的主要功能就是向一次雷达的波导内充气,使波导内保持干燥,减小水分对雷达高频电磁波信号的反射和吸收。新气泵是在国产气泵EP-27A的基础上改造形成的。下面就它的原理做以介绍。

2、新气泵原理

这套气泵的主要工作方式采用了充气-保持的形式,主要包括六个部分参照(图1),分别是:气体压缩系统、自动再生干燥系统、压力和湿度检测系统、逻辑控制系统、气路导向控制系统、面板显示系统。

气体压缩系统:由马达和气体压缩机组成,马达带动压缩机将吸入的空气进行压缩,设定输出压力为:高压40-70kpa,低压30-60kpa,这两种工作气压能够满足一次雷达波导对高压和低压的要求。

自动再生干燥系统:由两套加热干燥塔组成。在干燥塔内充填颗粒状干燥剂。当空气进入干燥塔内,由于干燥剂具有吸湿的化学特性,可以吸收空气中的水分,达到干燥气体的目的。

压力和湿度检测系统:在气泵内安装两部压力传感器,一部在高压输出端口,另一部在低压输出端口。检测到的高压和低压值送入逻辑控制系统。湿度传感器放置在干燥塔之后,用于检测经干燥塔干燥后输出气体的相对湿度。

逻辑控制系统:具有完善的逻辑控制部件,可对设备的工作压力、压力度量单位、湿度告警门限进行手动设定。当波导气压低于气压下限时,逻辑控制系统启动马达带动压缩机充气,达到气压上限时,停止马达工作。使得波导内的气压保持在一定范围内。

气路导向控制系统:在气泵内部设计两条气路,采用了转换电磁阀、单向电磁阀、流量调节阀等气动元件,控制气流走向。这两条气路交替工作,转换周期为12小时。这种设计可以保证气泵可以同时进行气体干燥和干燥剂再生两种过程。使气泵能够连续工作。气路导向控制系统使用定时器控制电磁阀的通断。

面板显示系统:为了能够直观的显示气泵的工作状态,特别地设计了面板。包括电源指示、正常指示、湿度告警指示。通过发光二极管显示气泵输入、输出、干燥塔、转换电磁阀、单向电磁阀的工作状态。LCD数码管显示相对湿度、高压端口气压值、低压端口气压值。此外通过面板上的按键可以方便的设置高压、低压气压上下门限,相对湿度上下门限。

气泵保护系统:为了气泵在某个元件损坏的情况下,不造成更大的影响设计了气泵保护系统。包括压缩机温度的控制和运行时间的控制,当压缩机长时间工作时,压缩机的温度或连续工作一定时间时,达到门限时自动停止工作。还有输出压力保护装置,当气路内的压力过大达到门限时高压输出阀打开,以保护气泵装置。

这套气泵的气路图见图2。

图2中,由于转换阀1、单向阀2和转换阀2、单向阀1的存在而形成两个气路(分别为1号气路和2号气路),两个干燥塔内各有三个200W的加热管,用于烘干干燥剂(即干燥剂再生),干燥塔1和干燥塔2交替工作分别处于干燥和再生状态,保证气泵可以提供连续的干燥空气。它的工作原理是这样的,马达带动压缩机,空气经过干燥塔―转换阀―三通吸入压缩机,经过压缩后气流通过湿度检测器,若检测到的气体湿度超过设定值,湿气排放阀打开,排出湿气;后面的输出阀关闭,防止湿气进入下一级。在正常情况下湿气排放阀关闭,压缩空气通过输出阀分成两路,一路经过减压阀变成低压,送入波导低压支路,另一路作为高压送入波导高压支路。转换阀1、单向阀2电源接在继电器的常闭触点上;转换阀2、单向阀1接在继电器的常开触点上,定时器1控制此继电器(控制1号气路和2号气路的转换)。所以这两对转化阀是关联工作的。转换阀1开时则转换阀2关,转换阀1关时则转换阀2开。单向阀也如此。转换阀、单向阀的开关与干燥塔的再生有关,我们设置气泵干燥塔的干燥再生周期为12小时。假设干燥塔1处于干燥状态(加热管断电),干燥塔2处于再生状态(加热管加电),与此相关联的动作是:转换阀1开、转换阀2关,单向阀2开,单向阀1关。压缩机吸入的空气经干燥塔1、转换阀1由输出阀输出,由于单向阀1关闭,一部分空气经过单向阀2和流量调节阀吹入干燥塔2。与此同时,对于2号气路,转换阀2关闭,干燥塔2内加热管处于加热烘干干燥剂状态,水蒸汽被单向阀1送过来的空气吹出。这样气泵就同时完成了空气干燥和干燥剂再生两个过程。其中,流量调节阀的作用是控制吹入干燥塔的空气流量,既不能太大,影响输出阀的输出气压,也不能太小,吹不出水蒸气。定时器2和定时器3分别控制干燥塔1和干燥塔2工作。只要设置好三个定时器的工作时序,就能保证1号、2号气路和干燥塔1、干燥塔2协调有序的工作。压力传感器对气泵高压和低压输出进行取样,将模拟的气压信号转变成数字信号送入逻辑控制系统,一方面用于面板LCD显示,另一方面控制马达&压缩机的启动/停止。

3、故障分析

故障现象:在2号气路工作时,显示有湿度告警,1号气路工作时,气泵工作正常。故障分析:故障现象显示为2号气路告警,1号气路工作正常,这就说明了是气泵内部的一条气路出现了故障,而另外一条气路是正常的。结合气泵的原理分析造成这种故障有可能是以下几种情况引起的:

1、干燥塔内的干燥剂年久失效。因为干燥剂使用时间过长,干燥剂干燥空气的效果不理想,无法达到要求,就有可能造成湿度告警。2、干燥塔内的加热管损坏,不能正常的加热进行干燥剂的自动再生,致使干燥剂无法在高温下进行烘干,里面的水分出不去,也就不能对通过干燥塔内的气体进行干燥。3、就是在气路上的控制组件出现问题,致使气路不畅通。

故障处理:干燥剂的使用年限一般比较长,我们使用干燥剂的时间并不长,所以在这方面出现问题的可能性比较小。接着检查干燥塔内的加热管是否损坏,我们用万用表测量2号干燥塔内的加热管和1号干燥塔内加热管的阻值都是一样的,也就说明了2号干燥塔内的加热管也是没有问题的。

我们结合图2分析,当1号气路工作时2号气路应该处于干燥剂再生的状态。空气从干燥塔1进入通过转换阀1进入压缩机在经过湿度检测和输出阀,到三通一路输出一路经过单向阀2流量调节阀2至干燥塔2,把干燥塔2中经加热干燥剂出来的水蒸汽吹出去,这样就完成了一次工作过程,在这个过程中如果那一个环节出现问题都有可能出现告警。通过分析发现最有可能出现问题的地方就是单向阀2,单向阀2在2号气路工作时处于常闭状态,当1号气路工作时有电过来时单向阀2打开气体通过,这样就可以使输出阀送过来的空气吹走干燥塔内的水蒸气了。我们拆下单向阀2,经检查发现单向阀2在通电的情况下和不通电的状态一样,也处于常闭状态,这就说明单向阀2有问题,致使在1号气路工作时,输出的气体也不能通过单向阀2向干燥塔2吹气,干燥塔2内的湿气排放不出去,也就造成了在2号气路工作时,干燥塔内的干燥剂起不到干燥空气的作用,湿度检测器检测出来的空气达不到标准也就产生了告警。检测出故障点后,更换单向阀2,重新开机试验,发现故障现象消除了,气泵运转正常。

4、结束语

通过对新气泵原理的分析,可以发现Alenia的老气泵和雷神的新气泵有许多共通之处,在遇到故障之后从其原理入手就可以很快的把握到问题关键并将其解决。

个人简介: 男 1977.7.21 本科学历 毕业于中国广播电视大学,1997年东北空管局参加工作 目前工作于雷达工作岗位,现任助理工程师职务。