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1、抽油机专用调容节能变压器的研制抽油机专用调容节能变压器的研制 新疆华易石油工程技术有限公司新疆华易石油工程技术有限公司 20092009年年0606月月2009年年QC成果材料成果材料 RSY13-MR系列油田专用变压器系列油田专用变压器 目 录J 一、概况J 二、小组简介J 三、选题理由J 四、设定课题目标 J 五、提出方案并确定最佳方案J 六、制定对策J 七、对策实施J 八、效果检查J 九、巩固措施J 十、总结与下步打算一、概况一、概况l近年来, 油田开始逐渐对老式变压器进行更换，取得较明显的经济效益。但从目前节能用电变压器行业技术水平的发展来看，所选用的专用变压器的节能效果还不够理想。以
2、更为先进、节能效果更佳的新型节能专用变压器来取代老式变压器，装备油田电网、进行油田电网的改造，提高油田电网的经济运行水平是极具意义的。lRSY13-MR系列油田专用变压器是根据油田抽油机负载变化特点而设计的一系列符合抽油机实际工况的新型变压器。与传统的变压器相比，提出了合理地配置供电、用电系统，体现综合节电效果的理念，从根本上解决“大马拉小车”的现象，使系统具有运行电流小、运行效率高的特点，负载损耗比过去低，同时可以提高油田电网的系统效率。 二、小组简介二、小组简介 小组名称新疆华易石油工程技术有限公司变压器研制QC小组课 题抽油机专用调容节能变压器的研制组长：车贤君课题类型创新型注册登记时间
3、：2008年6月注册号：2008-03小组成员性别民族文化程度接受TQC教育（小时）职称（职务）主要分工车贤君男汉大学140研发经理组长，全面组织王秀女汉大学140质量管理课题管理，策划徐迎宝男回中技140项目经理现场应用赵刚男汉大学120项目助理资料收集何为民男汉中技120现场经理现场协调时敬龙男汉大学140总经理技术指导赛琴女蒙大学140质量检验数据统计古力娜尔森女哈大学120班组成员现场实施循环时间2008年7月-2009年5月活动频次1-2次/月 1、QC小组活动计划和实际进度表 三、选题理由 1、使用现状 油田变压器使用现状油田抽油机自身负载变化特点，变压器节能效果不理想油田抽油机多
4、用老式变压器，其体积耗材大 2、油田专用变压器缺陷情况的调查分析 变压器变压器种类种类原理简介原理简介体积体积价格价格操作操作空载损空载损耗耗负载损负载损耗耗调容调容无载调容电力变压器有两个固定容量，用两个无励磁分解开关切换大高不便大大不能自动任意调容双容量变压器变换调容开关改变各绕组连接，铁芯的磁通密度大高不便大大两种固定容量自动调节容量变压器结构复杂较大高不便大大较复杂的辅助结构自动调解装置变压器局限于两台以上并联运行大高不便大大局限两台 2、油田专用变压器缺陷情况的调查分析 调容变压器虽然解决了“大马拉小车”现象，但均存在体积大，结构复杂，价格高，操作维修不方便，空载负载损耗大，而造成的
5、大量的闲置容量和能源浪费等缺点，尤其不适合在油田这样频繁变换容量的现场使用。 而自动调容变压器，其容量可随电流的变化自动调节既可以实现启动瞬间的大电流大容量，而正常运行是仍然是一个小容量，具有结构简单，体积小，成本低，易操作，自动调容，能耗低的优点。 3、确定选题题目 四、设定课题目标 1、目标值的确定变压器节能空载电流降幅50%空载、负载损耗降幅40%外型美观、用材降幅15% 五、提出方案并确定最佳方案五、提出方案并确定最佳方案1、新型变压器铁芯结构 经广泛调查，对几种变压器铁芯结构进行分析、对比，主要包括平面迭片式、平面卷铁芯的结构。由头脑风暴的分析方式经过多种形状，多种构造，经过平面的分
6、析方式上升至立体结构。 初步选定研制新型油田专用变压器为三角形立体卷铁芯式。 F以下对平面和立体式的调容变压器进行分析： 1、新型变压器铁芯结构分析铁轭铁心柱铁轭单框铁芯示意图三相立体卷铁芯三相平面卷铁芯 1、新型变压器铁芯结构分析n计算空载损耗P时，因为三个铁芯框是互无关系的，且每框磁通是每相磁通的 倍，同时三角形立体卷铁芯的轭截面积是每相柱截面积的1/2，假设每相柱中的磁通密度B= ,则轭中磁通密度B1=1.154B，同时，合理确定铁轭与心柱的分界面十分重要，因为这关系到计算空载损耗的大小。在计算重量时，假设由平面卷铁芯转为立体卷铁芯时，铁芯中心距不变，窗高不变、心柱截面积不变，同时假设单
7、框铁轭重量为G，则平面卷铁芯铁轭重量大于8G，而立体卷铁芯的重量为6G。如上示意图所示。那么，当卷铁芯参数不变的情况下，立体卷铁芯铁轭比平面卷铁芯铁轭重量减轻25%左右。这样立体卷铁芯铁轭部分空载损耗比平面卷铁芯铁轭部分损耗也降低25%左右。同时，考虑到三框式截面要比单框式增加，造成铁芯损耗增大，因此整个铁芯的空载损耗比平面卷铁芯下降10%左右。S31 2、新型调容变压器卷铁芯形式选择试验分析 三角立体卷铁芯的结构与平面卷铁心结构相比，突出的特点是铁芯具有完全对称的磁回路。这是因为三角立体卷铁心是由三个完全相同的、单个的卷铁心框，按照三棱柱的形状组合而成的。三角立体铁心的结构决定了各框中的三次
8、谐波可以自由流通，且不影响心柱中合成磁通的品质。三角形结构的卷铁芯变压器通过磁路分析，突破了三相平面排列卷铁芯变压器的框框，采用3个相同矩形的半圆截面卷铁芯，组合成为立体三角形结构的三相变压器铁芯，使三相铁芯的磁路完全对称，磁阻大大减少，激磁电流、空载损耗显著降低，成为运行噪声更小、结构更为紧凑的高效节能卷铁芯变压器。2、新型调容变压器卷铁芯形式选择试验分析1、降低网络损耗；2、提高网络功率因数；3、提高供电网设备的有效利用率；4、减少无功补偿设备的投入，可节省设备投资、运行费用。 3、确定最佳方案 三角形立体卷铁芯是用由窄到宽，再由宽到窄的连续钢带，先绕制三只横截面为半圆形的内铁芯，再把三只
9、内铁芯立体拼装在一起，构成三个铁芯柱横截面近似圆形的三角形立体卷铁芯。三相磁回路完全对称相等，它的结构是公认的理想电力变压器结构，这是平面卷铁芯无法比拟的，试验表明三角形立体卷铁芯电力变压器各项测试数据更优于平面卷铁芯电力变压器，三角形立体卷铁芯是电力变压器铁芯结构上的一次重大突破和飞跃！它的诞生被誉为电力变压器铁芯的一次革命，因此三角形立体卷铁芯电力变压器是节能、环保，超静音的理想电力变压器，是卷铁芯中的精品，精英中的精英。 其次，立体卷铁芯比平面卷铁芯少了一个中心距重量，整个铁芯中心质量下降约15%，平面叠铁芯整个铁芯质量下降约20%。重量大幅度下降使空载损耗大幅度下降，三相立体卷铁芯（如
10、下图实物所示）是节能又节材的最佳选择。 4、样机外观设计简图BL1LL2H 5、产品样品示意图 六、制定对策六、制定对策方案方案对策对策目标目标措施措施地点地点责任人责任人完成时间完成时间研制新型油田专用变压器调容节能变压器采用三角立体结构1、降低损耗2、节约材料1、针对平面和立体式卷铁芯进行空载损耗的测试和计算2、针对平面和立体式卷铁芯进行质量耗材得计算华易石油技术有限公司时敬龙徐迎宝2008年8月16日变压器采用三相立体卷铁芯式1.降低空载电流2.降低负载损耗针对迭片和立体式卷铁芯变压器进行空载电流和负载损耗的计算华易石油技术有限公司车贤君王秀2008年9月12日变压器数据测量及验证核对标
11、准实现节能降耗1、对三角形立体式卷铁芯的实际应用2、国家指标的测试3、质量检验检验部门何为民赵刚赛琴2008年10月28日 七、对策实施七、对策实施三角形结构变压器铁芯的俯视图 三角形铁芯的某一相截面示意图 1、三角形立体卷铁芯变压器材料计算 1、三角形立体卷铁芯变压器材料计算对称三角形圆截面卷铁芯变压器大大节省原料。它的卷铁芯采用厚度为 0180.30 mm的高导磁冷轧硅钢带卷绕制造，这种卷铁芯硅钢带不用横剪，采用从原始材料中裁剪两块相同的曲料的方式，是原材料利用率最高的方法，因此冲缺没有废料，而中小型叠装铁芯却有 5以上的废料；而且，同容量条件下，卷绕式铁芯比叠片式铁芯少了4个 尖角和4个
12、小尖 角，可节省铁芯总量的10 12 较之用硅钢片叠成的阶梯形截面的卷铁芯，卷绕式变压器空间利用系数高，线圈导线的长度减少，节约铜材，又可降低负荷损耗。1、三角形立体卷铁芯变压器材料计算n变压器绕组采用缩醛漆包圆铜线以及纸包铜扁线绕制，结构采用层式圆筒式结构，层式圆筒式线圈填充系数高，轴向短路力小，抗冲击性能好同时安匝分布均匀，绝缘结构台理。绕组内部采用瓦楞绝缘纸板，在过载运行条件下，变压器通过油循环将绕组产生的热量顺利散发出去 ，从而保证线圈内部不会出现局部过热。线圈的绕制应采用自动绕线机进行绕制，导线具有足够的恒拉紧，减小线圈的绕制裕度，普通绕线机绕制时绕组裕度为78，而用自动绕线机进行绕
13、制时绕组裕度仅为 34，可见用自动绕线机可以大大提高绕组的紧密性，从而提高线圈的抗短路能力。绕组的电流密度可结合油田抽油机起动冲击负载大、正常运行负载平稳的特点，通过温升计算软件科学计算而取得，保证变压器在过载情况下绕组温升能满足变压器运行要求。 2、针对变压器的技术指标测试分析研制的调容变压器包括变压器油箱、铁芯和高低压绕组。采用三组尺寸相同、近似于圆截面的矩型卷铁芯，组合成为立体三相变压器铁芯，使三相铁芯磁路完全对称，使磁阻大大减少，激磁电流、空载损耗显著降低。此变压器是一种使用传统铁芯材料，运行噪声更小、结构更为紧凑的高效节能型变压器，其绕组采用环氧基复合高强度缩醛扁铜线材，其阻抗指标设
14、计为：UK（%）（1.6-2.0）%。 2、针对变压器的技术指标测试分析 根据变压器阻抗UK（%）的计算公式： UK % （1） 式中，Ur电阻压降，Ux电抗压降。 UrPK/（10Se）% （2） 式中，PK负载损耗，Se容量。 UK % 49.6FIWDp K/(eH*106 ) （3） 式中，F频率，I额定电流, W主分接时总匝数，D总漏磁间隙，e每匝电势，H两个线圈的平均电抗高度，p、K系数。 从（3）式中可知，电抗压降与电流是成正比的。 Se3IU （4） 由（4）可知，容量和电流也成正比，由于Ur相对Ux较小，因此，Uk和容量Se之间约为正比关系。 由此可知，当Uk（%）（1.6-
15、2.0）%时，容量可达到标准容量的1.8到2倍，可以实现在大范围内进行调节。22 Ux Ur 2、针对变压器的技术指标测试分析设计采用三角形立体卷铁芯结构，可以使变压器空载损耗、噪音指标大幅度下降。其高低绕组采用了环氧基复合自粘高强度缩醛漆包扁铜线，有很强的抗冲击负荷能力。油箱采用三角形全密封波纹式油箱，使变压器油与空气隔绝，延缓了变压器油的老化，可延长其使用寿命。RSY13MR50/10调容变压器例行试验、温升试验、声级测定、三相变压器零序阻抗测量、空载电流谐波测量、雷电冲击试验的试验结果符合检验依据标准和技术服务书要求，样品上述试验合格 指 标 型 号空载电流（%）空载损耗（W）负载损耗（
16、W）RS9-50KVA2.0460860RSY13-MR-50KVA0.7320520 RS9与RS13-MR变压器的技术性能对比预期数据表 ? 研制的调容变压器包括变压器油箱、铁芯和高低压绕组。采用三组尺寸相同、近似于圆截面的矩型卷铁芯，组合成为立体三相变压器铁芯，使三相铁芯磁路完全对称，使磁阻大大减少，激磁电流、空载损耗显著降低。此变压器是一种使用传统铁芯材料，运行噪声更小、结构更为紧凑的高效节能型变压器。 八、效果检查八、效果检查1、RSY13-MR系列变压器技术指标列表额定容量（KVA）电压组合（KV）连接组标号损耗（W）阻抗电压（%）空载电流（%）适用电机功率（kw）一次侧二次侧空载
17、负载30105%65%6.35%0.4Y,yn012036041.022401403901.037501604600.745631805800.755802206800.65751002707900.65901253209900.511016038012000.51322、RS13-MR变压器的技术性能对比实测数据表 指 标型 号空载电流（%）空载损耗（W）负载损耗（W）RS9-50KVA2.0460860RSY13-MR-50KVA0.7320460RSY13/RS9降幅（%）654140 性能数据性能数据产品型号产品型号空载损耗空载损耗(W)负载损耗负载损耗(W)阻抗电压阻抗电压(%)空载
18、电流空载电流(%)总重量总重量(kg)与与S9产品产品比年节电比年节电(kw-h)RSY13-MR-30/101403904.01.04241211RSY13-MR-50/101604604.00.75111722RSY13-MR-80/101805804.00.75702166RSY13-MR-100/102206804.00.656732447RSY13-MR-125/102707904.00.657363413RSY13-MR-160/103008404.00.67683612 3、变压器主要参数统计检验 对于变压器产业化的性能数据统计如下： 新型变压器取得的成果 目前，该项目技术（产品
19、）已形成规模批量生产，并已取得以下成果：n国家实用新型专利；n发明专利进入实审阶段；n通过重点技术创新项目的验收；n通过自治区经贸委新产品鉴定；n获得2008年高交会拥有自主知识产权证书；附图1 附图2 专利证书 新产品鉴定证书 查新报告附图附图3 3 九、巩固措施九、巩固措施n1、制定油田专用调容节能变压器的管理办法，规范设计资料、图纸整理归档。n2、将油田专用调容节能变压器的工艺标准纳入到工艺流程指导中，制定油田专用调容节能变压器的操作规程。n3、现场作业部负责定期组织现场作业人员进行技术培训和经验交流，由现场作业人员按技术水平进行岗位设定，尤其是新进员工的培训。n4、为了更好的验证实用性
20、，对用户使用情况进行跟踪调查。5、QC小组成员评价表序号序号评评 价价 项项 目目自自 我我 评评 价价活活 动动 前前活活 动动 后后1问题意识44.52创新意识353沟通交流344团队精神44.55个人能力4 5十、总结与下步打算十、总结与下步打算1、总结n此新型变压器的制造工艺过程如下：硅钢片裁切成型硅钢片缠绕（铁心成型）漆包铜线缠绕变压器芯组配、烘干箱体制造总体安装箱体注油检测测试n此新型油田专用变压器为油浸式，变压器油箱完全符合GBT6451标准对油箱的强度要求，具有很强的抗过载能力 。 n此新型油田专用变压器的整个过程进行系统分析，根据PDCA的循环过程总结如下流程图：确 定 调
21、查 内 容整 理 分 工市 场 调 研整 理 总 结确 定 设 计 方 向设 计 草 图理 想 图定 稿草 模样 机评 审测 绘 制 图 草 模组 织 生 产评 审 检 测市 场市 场 反 馈 调 研归 档讨 论 设 计 实 施与 决 策 者 研 究开 发 方 向讨 论研 发 部 市 场 部 参 与 研 究外 形 配 合研 发 结 构 设 计供 应 部 提 供 最 新配 件 信 息 质 保 部提 供 质 量 标 准模 型 图 纸摄 影 归 档决 策 者 研 发 部 工 程 部 质 保 部 供 应 部 市 场 部 生 产 计 划 部 企管 部工 程 部 生 产 部企 管 部 申 请 专利批 量 生 产外 援促 销 活 动 广 告 说 明 书 包 装 样本手 册企 业 新 产 品 开 发 设 计 流 程 图针 对 本 品 的 实 施 2、新产品产业化设计生命周期比较串行、并行、协同设计生命周期的比较串行设计生产产品生命周期节省时间2节省时间1 售后服务并行设计中产品生命周期协同设计中产品生命周期回收利用 售后服务 产品制造 产品制造 过程设计 产品设计 需求分析 产品设计 需求分析设计中发生的错误修改 售后服务 产品制造 产品设计 需求分析信息流过程设计 过程设计 3、下步打算