济南市科技发展计划项目可行性研究报告.doc

历下区科技发展计划项目可行性研究报告项目名称：新型高节能变压器的研制开发领 域：先进制造技术起止时间：2006年06月30日至2008年6月30日历 下 区 科 学 技 术 局填报日期：2007 年 3月 新型高节能变压器研制开发的可行性研究报告目录一、立项的背景和意义1、立项的背景2、立项的意义3、项目简介二、国内外现状和发展趋势1、国内外现状2、发展趋势3、本单位目前的研发应用三、现有研究基础、特色和优势1、现有研究基础2、本项目的特点3、本单位的人才、技术和资源方面的优势3.1人才优势3.2技术优势3.3资源优势四、应用或产业化前景、市场需求五、研究内容与预期目标1、总体目标2、经济目标3、技术质量目标3.1技术性能指标3.2质量执行标准六、研究方案、技术路线、组织方式与课题分解1、产品结构特点、关键问题及解决措施2、生产过程质量控制3、实施异物管理4、试验控制5、环境保护与劳动安全6、特殊行业许可证报批情况7、推广应用计划和保障措施8、组织方式与课题分解七、年度计划内容八、主要研究人员和单位简况及具备的条件 1、本项目主要研究人员 2、单位法人情况简介3、企业技术装备水平九、经费预算一、立项的背景和意义1、立项的背景：电力生产是国民经济的基础和先导，提高城乡电网的供电效率、质量和安全、可靠性，是加快电力生产发展的迫切要求。在国家倡导建设节约型和环保型社会的号召指引下，本单位以“做一流企业，创世界名牌”为宗旨，为国家的绿色能源事业作出新的贡献，在世界领先的非晶合金变压器应用领域再谱新章。近年来，我国国内的能源紧缺状况加剧，电煤价格的不断上涨，使得电价居高不下，而且有继续上涨的趋势。改变能源结构和减少能源的需用量是解决中国能耗高的根本途径。就配电系统来说，每台变压器在调压的同时，也是用电设备，因为空载损耗是在运行中永远存在的，和用户是否用电、负荷大小没有直接关系。只要有励磁电流，就会有空载损耗。随着我国经济的飞速发展，电力缺口加大，增容会增加变压器台数和容量，空载损耗也与其成正比关系增加，其空载损耗也就非常可观了。所以，选择一种空载损耗低的变压器产品，是最为有效的手段。国家能源节约与资源综合利用规划中的发展重点也明确指出“节电技术：重点发展高效电动机、高压大功率变频调速技术、高效电光源及镇流器技术、S9以上变压器和非晶态合金铁芯变压器技术、蓄冷蓄热技术，以及家用电器、电解电镀电源、输变电网系统、工业电炉等先进节电技术”。要发展非晶合金变压器，以代替目前能耗高，技术落后的变压器产品,发展非晶变压器被列入国家重点支持的节能项目。非晶合金是一种新型的导磁材料，具有十分优越的铁损特性，是目前已知的节能效果最为理想的铁心材料。新的配电设备若完全采用非晶合金产品，10kV级配电设备年需求量按5000万kVA计算时，那么一年便节电100亿kWh以上。在以火力发电为主的国情下，该产品还可大大降低煤耗，减少温室气体排放量。无论从节约电能、节约燃料消耗还是减少环境污染方面来看，非晶合金产品都具有不可替代的优势，是名副其实的“节能先锋”。早在上个世纪国外就已经开始将非晶合金应用于变压器的制造上，并取得了良好的效果。本单位在2002年已研制成功非晶合金组合式变压器，它比普通9系列变压器空载损耗下降约75%，相比S11型变压器空载损耗下降约65%，节能效果十分显著。为使此类产品在国内的发展建立在一个比较高的水平上，本单位经过两年近27轮谈判，与世界五百强企业“日本株式会社*产机系统”的建立了合作关系，引进国际领先的生产技术。可以说，本项目的设立，给中国国内的非晶合金变压器生产水平的提高创造了前所未有的发展机遇。2、立项的意义：非晶合金是一种高新性能材料，性能优越，磁化功率小，电阻率高，涡流损耗小，利用非晶合金材料为铁心做成的变压器，其空载损耗和空载电流值比S9系列产品低70%80%，节能效果显著，是高效节能的高新技术产品，也是配电网更新换代的长线首选产品。对电力系统节能和降低用户的负担，具有重大的经济和社会效益。粗略估计每台100KVA的非晶合金变压器于当前普遍采用的S9型配电变压器相比每年空载损耗费用即可节约941.7元。按变压器运行寿命20年计算，仅此一项按现价计算节约费用18834元。电厂每发1度电需消耗300克煤，1台100kVA的SH11型非晶合金铁心变压器在其服役的期限内即可节约11142公斤煤，极大减少了电厂的二氧化硫和粉尘的排放量，净化了空气，减少了污染，而配电网中挂网运行的变压器容量大都在315KVA以上。近来全国电力负荷年增长10%以上，相当于每年新增约37万台315千伏安（KVA）变压器，若全部采用节能的非晶合金变压器，比采用传统硅钢变压器一年省电24.6亿度，超过秦山核电站2003年全年发电量。如将这些电折算成能耗和废气排放，等于每年减少煤耗101万吨，减少二氧化碳排放203万吨。“十一五”规划的一个硬性指标规定是，到“十一五”末，单位GDP能耗要比“十五”末降低20%。节能降耗、落实科学发展观、转变经济增长方式、促进产业结构调整已成为全社会的共识。保证非晶合金变压器的顺利推广，一要有成本优势，二要有技术优势。如果继续结合我国沿用的美国技术开展研发，在同行业的竞争中没有显著优势；但引进*的技术，就可以在较短的时间达到理想的推广效果。3、项目简介：本项目针对目前国内的非晶合金材料发展状况，致力与引进消化新技术及研制出节能大容量的采用非晶合金做为铁心材料的变压器，使得原有在工艺、成本控制、噪音等方面的问题得到解决。主要内容包括：国内采用美国技术生产的非晶合金铁心为三相五柱式，而本项目采用三相三柱式，减少铁心重量，降低成本。低压采用箔绕，加强铁心柱的支撑，解决大容量变压器绕组的绕制工艺难度大的问题。采用自主制造的翻车工艺，改变线圈的套装方式，防止铁心受外力而使性能受到影响，合理处理接缝处的搭接。夹件与油箱的接触面采用特制橡胶隔板，铁心与夹件间根据容量大小的不同分别采用独特的绝缘结构，有效阻断共振通路，解决噪音问题。二、国内外现状和发展趋势 1、国内外现状自上世纪60年代中期，国外已开始研制非晶磁性材料，1978年美国GE公司在世界上首次将非晶合金作为变压器铁心使用。在国家科技攻关“非晶合金与合金”课题中将“非晶合金铁心配电变压器研制”作为重点专题。上海钢铁研究所与宁波变压器厂合作，用该所研制的非晶合金带材试制出国内第一台单相3kVA非晶合金变压器。由于其显著的节能环保性能，国家经贸委、国家计委、国家科委、国家电力公司等部门在1996年就联合发文，要求在城乡电网改造中推广使用非晶合金变压器。但由于当时非晶合金材料价格昂贵，并受工艺和产能的限制，使其在国内电力变压器领域一直没有得到推广使用。虽然我国的非晶制造技术已经有所发展，但是也普遍存在成本高，噪音大，技术工艺水平较低的现象。各个厂家技术水平差异较大，造成用户对非晶产品反应各不相同，难以相成规模效益，推广难度加大。日本的非晶合金结构工艺都与国内普遍采用的美国技术制造的非晶合金变压器有较大差异，中国国内都为三相五柱式铁心结构，日本采用三相三柱式结构，从根本上减少了铁心重量，降低了成本，且日本的制造厂家摸索出了一套较为完整成熟的制造工艺。相比之下，我国的非晶合金变压器制造水平与日本还有一定差距。只要积极进行技术交流合作，加强质量管理，积极进行技术工艺改进，非晶合金变压器是可以得到迅速推广的。2、发展趋势：由于非晶合金变压器制造难度大，成本高，在国内长期没有得到大面积推广，但是近两年来情况发生了新的变化。成本问题：普通变压器铁心制造用硅钢片价格两年来已经从20000RMB/吨左右涨到了40000RMB/吨,超过了现在非晶合金铁心成品的价格，可以说现在发展非晶合金变压器产品正当时。容量问题：要争取更广阔的市场，容量偏小是最大的限制，成本问题的解决必将带动大容量非晶合金变压器的市场需求。环保及节能要求：中国是能耗大国，节能降耗、减少污染已经成为可持续发展的重要内容。多项优惠措施的出台，给节能环保项目的开展创造了更好的发展环境。目前，我国输变电线路的线损率为7.70%，美国为6.00%，日本为3.89%。以2000年数据比较，我国高耗能配电变压器负载损耗比国际先进水平高50%-60%，空载损耗水平高90%以上。因此，提高输变电设备效率是电力规划和节电措施中必需考虑的因素。我国年均生产配电变压器约2.4亿kVA。十一五期间，随我国城市及农村电网改造投资力度的加大，配电变压器的需求量仍有望保持10%-15%的增长。以此速度推算，至2010年，如果有10%的配电变压器改用非晶材料，我国对非晶变压器的年需求量将高达3800万kVA。3、本单位目前的研发应用：本单位经技术攻关，已经在2004年通过了100KVA小容量非晶合金的国家技术鉴定，可以生产50160KVA等小容量非晶合金变压器产品。至今已经生产了近两千台非晶合金变压器，并且有生产800KVA及以上非晶合金变压器的技术储备。由于本单位重视质量管理和技术工艺的控制，往市场输送的非晶合金变压器产品无一例运行故障，在用户中有良好的美誉度。在大容量非晶合金变压器的技术交流上，本单位已经和*产机系统达成了合作共识，目前相关技术资料已经到位。中日双方的技术人员已经就技术工艺完成了初步论证，并就合作的具体问题签订了技术协议。本单位技术及相关人员将在2007年中赴*公司学习设计及生产技术，*方面也将在2007年下半年派出技术人员常驻本单位，帮助解决生产中的工艺修订，工装设备的改造等工作。三、现有研究基础、特色和优势 1、现有研究基础：本单位通过对非晶合金技术的消化吸收，和自己的生产实践，已经生产和销售了相当数量的非晶合金变压器，通过质量跟踪和用户的反馈信息，取得了非晶合金变压器运行中的各项技术参数，为本项目打下了很好的技术基础。在制造工艺上，本单位的技术人员与日本*产机系统建立了良好的合作关系，共同研制开发本产品，双方的技术人员已经对本项目的设计立项和制造工艺进行了多次评审，保证了该项目顺利进入试制阶段。2、本项目的特点：材质特殊：非晶合金是一种高新性能材料，性能优越，磁化功率小，电阻率高，涡流损耗小，是理想的铁心制造材料。但是其材料极薄，易碎。在制造工艺上采取有效的方法加以控制。在铁心在制造过程中的保护是其技术创新之一。工艺复杂：非晶合金铁心在受压状态与自由状态下的性能相差很大，在套装线圈后，铁心与线圈之间不能有任何受力点，设计上使二者的位置相互固定，而铁心又不受外力的影响，其特殊的绝缘结构是其技术创新之二。噪音控制：非晶合金由于自身的结构特点，容易产生较大噪音，噪音的消除主要靠对接缝处的特殊工艺处理，减小噪音源的强度。并且不同的容量的非晶合金变压器都有不同的声场特点，要设计不同的绝缘结构，阻断声波的传播通路，使其符合绿色产品的要求。3、本单位的人才、技术和资源方面的优势：3.1人才优势：本单位是生产变压器产品的专业生产厂家, 现有员工近150名，大专以上学历的研发设计、品质管理、生产管理各类技术人员110名，占职工总数的70%，其中本科学历者48名，专科学历者62名，生产工人最低学历者为中专。拥有一支高素质的职工队伍，是本单位不断取得进步的动力。3.2技术优势：本单位在2002年通过了ISO9001:2000质量管理体系认证。2004年通过ISO14001：1996环境管理体系认证，并于2005年底通过了环境管理体系换版审核工作。为了控制产品质量，本单位特制订企业标准： QB/JS02-2001,其要求等同或略高于国家标准，以便于进行质量控制，并将根据实际情况随时改进，保证产品质量。本单位有很强的技术开发能力，自成立以来，自行研制开发了S11系列卷铁心变压器、SCB9系列干式变压器、SH11系列非晶合金变压器、ZB系列景观式箱变等八个系列进百种的变压器产品，并于去年开发了SG10型干式变压器。自主创新是企业发展永恒的主题。3.3资源优势：本单位建立了完善的营销体系，总公司商贸部与山东乳山、湖北宜昌两家分公司的营销部门信息共享，合作密切，在北京等各大城市建立办事处。并与各地市的代理商建立了良好的合作关系，公司成立7年来，累计完成销售收入近8亿元。本单位现有营销人员20余名。区域经理负责其区域范围内的工作，管内的各个销售员直接向其负责。商贸部有专门的职能部门负责代理商的沟通联络。建立了一整套的考核约束机制，作到各负其责，目标分解到人，保证公司的销售顺畅。目前，本单位的产品畅销我国21个省市，尤其在首都“申奥”工程招标中多次中标，产品落户长安街和北京奥运1号工程，有力的占领了国内市场。2001年7月，本单位产品首次出口到尼日利亚、缅甸等海外市场，打开了国际市场的大门，至今已经向尼日利亚、加纳、泰国、缅甸、危地马拉、蒙古、埃及等国家进行过产品出口，具有丰富的国际市场运作经验。四、应用或产业化前景、市场需求。近几年，国家投入巨资，用于城网和农网的改造，使电力设备制造行业面临着空前的发展机遇。非晶合金变压器完全可以替代现在普遍使用的硅钢片铁心的变压器，由于在非晶合金的制造流程比硅钢片的制造流程要简化的多，其中的能源消耗也少的多，关键成本是在技术方面。所以，对非晶合金变压器组织技术攻关势在必行。本单位从生产非晶合金变压器以来，在2002-2003年已经向大庆，章丘等地区输送了300余台非晶产品，取得了明显的社会效益和经济效益。当时由于存在成本较高，国内用户对此类产品不熟悉等因素，没有能够进行大范围的推广，而现在由于国内硅钢片价格涨幅较大，（硅钢片价格已经在近4万/吨左右），已经接近非晶合金的价格（3.8万/吨），所以现在推行非晶合金产品恰逢其时，拥有广阔的市场前景。目前，本单位已经拥有的省内非晶合金变压器市场包括章丘电业局，胜利油田等地区，这一市场每年都有1000万左右的市场需求。另外，北京、天津等大型基建工程，各地区的箱式变电站每年都有相关的招标，本单位也有一定的市场占有率。内地湖北、沿海广西、广东地区的市场尚未驱成熟，但是每年的购买力不容忽视，是本单位需要争取的市场。另外，根据本单位市场信息的反馈，2006年有国内外多家用户询价，表示有意向购买此类产品。五、研究内容与预期目标1、 总体目标：完成四种机型的技术消化、吸收和创新，结合国内标准及电网配置进行国产化改造；对生产设备及实验装置进行升级，适应新技术的要求，改造设备达到量产要求；培训人员进行精细化管理，人均创造产值翻番。项目执行期间预计投资总额1800万、其中本单位已投入资金600万元，尚需自筹400万元，银行贷款600万元，申请资金支持200万元。项目完成后，根据市场情况，当年预计可实现销售过千台，实现年销售收入12000万、年利税总额1200万元。 2、经济目标：项目完成时预计累计实现的年工业总产值：12000万元；累计年销售收入：11000万元；累计年利税总额：1200万元；3、技术质量目标：3.1技术性能指标：容量（KVA）电压组合联结组标号空载损耗（W）空载电流（%）负载损耗（W）短路阻抗（%）高压（kV）高压分接范围（%）低压（kV）3066.31010.5115%5%22.5%0.4Dyn11321.6600450461.587063551.5104080661.21250100781.11500125921.018001601100.922002001300.926002501600.830503151900.836504002200.743005002400.651006303000.662004.58003500.5750010004200.5103003.2质量执行标准：GB 1094.1-1996 电力变压器 第一部分 总则GB 1094.2-1996 电力变压器 第二部分 温升GB 1094.3-1985 电力变压器 第三部分 绝缘水平和绝缘试验GB 1094.5-1985 电力变压器 第五部分 承受短路的能力GB 7449 1987 电力变压器和电抗器的雷电冲击和操作冲击试验导则GB/T 64511999 三相油浸式电力变压器技术参数和要求GB/T 13384 92 机电产品包装通用技术条件JB/T 10318-2002 油浸式非晶合金铁心配电变压器技术参数和要求JB/T 5011991 电力变压器试验导则JB/T 3837 1996 变压器产品型号编制办法JB/T 56011 1999 油浸式电力变压器 产品质量分等六、研究方案、技术路线、组织方式与课题分解1、产品结构特点、关键问题及解决措施铁心采用非晶合金材料，非晶合金铁心形式与国内一般非晶合金变压器铁心不同，普通非晶合金变压器铁心大部分采用三相五柱式；本项目中采用三相三柱式。采用特制的翻转设备和专用工具，保证线圈受力均匀，无落片。线圈结构、线规及电流密度选择合理，。绕制工序采用专用绕线机和模具，线圈整体浸漆固化烘干，加强机械强度，保证其有足够的过负荷能力。 因为非晶合金铁心的应力敏感性和易碎性，只能采用夹件夹紧线圈，然后将铁心固定于线圈上的形式，保证铁心不受到压力而影响性能。线圈通过6根拉螺杆、端圈上下压紧，抗短路能力强。油箱及其它：油箱为波纹式全密封结构，取消了储油柜，变压器油与大气不连通，避免了油的老化。油箱与夹件之间采用橡胶隔音板，阻断器身本体与夹件的共振通路，有效减低噪音。该产品外购件选型严格按照本单位体系运作。所有附件必需符合国家有关标准。2、生产过程质量控制在产品生产的全过程中严格实行“三检制”认真填写工序质量控制表和质量纪录单，实施质量控制，保证变压器每道工序都处在有效控制之中，同时严格监督各关键工序工艺纪律的执行。2 .1线圈及绝缘件的生产制造变压器线圈所用纸包扁铜线使用优质绝缘纸绕包，垫块、垫板、端圈、所有纸板为优质中密度纸板，经热压、去毛刺处理制成。线圈的绝缘距离、换位质量等，按质量检查标准验收均达到一等品要求，并绕导线间无短路、断路和匝绝缘损伤等现象。2.2 器身装配为保证器身内部质量，严格执行异物管理制度及环境控制制度。在器身装配中，严格保证器身的清洁，各零部件正确装配，引线焊接部位光滑、无尖角毛刺，引线焊接绝缘无炭化现象，包扎厚度、绝缘距离符合技术规定，质量检测纪录齐全完整，充分满足变压器质量分等标准的要求。2.3油箱及夹件该变压器油箱及夹件由长期合作的外协厂家进行生产，该厂家由本单位进行过评审验证，具备生产优质油箱和夹件的能力，并按照本单位的技术要求和质量检验标准进行生产和控制。做到油箱密封试验无渗漏、变形符合要求。油箱和夹件到本单位后，由质检人员对油箱和夹件进行严格检查，做到几何尺寸符合图纸，油箱结合密封面平整，焊缝符合要求等方可使用。2.4 总装配总装配实行全过程监督检查，器身紧固、清洁、绝缘距离及附件装配严格按油浸式电力变压器质量分等标准检查验收，一次交验合格，严格进行静油压试验并无渗漏现象。3、 实施异物管理3.1 异物管理3.2 对参与上述工作的人员实行统一着装，严禁携带任何跌落物。3.3 开工时列出所使用工具清单，收工时核对无误才能下班。3.4 工具使用前检查其转动螺丝，销钉及楔子是否牢固，以防脱落。3.5 所需部件按图纸规定数量领取使用，如不足或剩余，查找原因，直至证实。3.6 进入上述现场的外来人员不准携带任何易跌落物。4、 环境清洁控制4.1 工作现场保持清洁，随时清扫。4.2 每个部件组装时均用吸尘器吸尘，离地放置，确保工作清洁。4、试验控制变压器出厂前全部进行试验，其技术性能指标符合国家有关标准要求，绝缘耐压等试验项目也分别按相应的国家标准的要求进行，并通过试验。5、环境保护与劳动安全 本项目产品属新型绿色环保产品，无三废。6、特殊行业许可证报批情况 本项目不涉及此内容。7、推广应用计划和保障措施本单位已经在省内成功取得制造销售非晶合金变压器的宝贵经验。在项目完成后，将选择本单位合作比较成熟的大客户进行推广，争取先在省内打开市场，开发京津、广西、湖北等本单位已经进入的国内市场，并由此辐射全国市场。同时本产品的造价与同类的变压器产品具有一定优势，而且性能高于同类产品，价格和性能上的优势可以保证产品很快得到推广。本项目还可依靠自身的经济、社会效益优势，争取国家扶持，在国内申请专利保护，争取社会效益和经济效益双向带动。8、组织方式与课题分解该项目由本单位组织实施，负责项目的前期调研、实施方案的策划，并负责项目的电磁计算、构件设计，以及加工制造、外协、外购采购、安装和调试等。*产机系统负责工艺改进，提供相关专利的使用权。由此产生的所有知识产权全部归本单位所有。七、年度计划内容1、 2006年12月2007年6月 第一阶段：此阶段为生产准备阶段，主要完成对非晶合金变压器的设计论证、市场考察，技术人员的考察学习、生产员工的技术培训。2、 2007年6月2007年9月 第二阶段：此阶段为技术、设备完备阶段，主要完成工艺文件的编写，形成自己的设计生产能力，同时完成对工装设备的改造，完善基础设施。3、 2007年9月2007年12月 第三阶段：此阶段为产品试制阶段。要完成两个容量的样机试制，生产不少于500台，上网运行。4、 2008年1月2008年6月 第四阶段：此阶段为产品定型完成和鉴定阶段。完成对试制的收尾工作，将样机送交国家质量检测部门通过相关鉴定，并将产品推向市场，实现效益。 八、主要研究人员和单位简况及具备的条件 1、本项目主要研究人员：中方项目组主要人员：XX项目负责人现年51岁，党员、工商管理学硕士，曾担任济南供电局大型电力企业总经济师、济南某电力设备厂党委副书记、副厂长等职务,现为本单位董事长/总经理。负责项目的全面工作，曾多次获得省科技进步奖，国家火炬计划项目负责人。XX技术负责人现年43岁，武汉水电学院毕业，专业为电气技术、大学本科、工学学士学位，高级工程师。从本单位成立之初到现在一直负责新产品的研发，带领技术人员完成了欧式箱变、美式箱变、箱式路灯变、树脂浇注式干式变压器、敞开式干式变压器的设计。曾获得省、市级科技进步奖四次，现为本单位管理层主要成员之一，主管技术研发、品质管理、生产制造各项工作。XX电磁计算工程师，32岁，专业为电气技术，大学本科、工学学士学位，工程师。承担着本单位所有设计图纸、工艺文件的审核等工作，并参与了本单位大多数变压器类产品的设计开发。曾获得省市级科技进步奖两次，现为本单位技术研发部经理，主抓新产品开发工作。XX质量管理工程师，30岁，专业为电气技术，大学本科、工学学士学位，工程师。承担着本单位所有电气试验项目。完成过对SG10型干式变压器的试验，参与了本单位二十多项产品的国家质量部门检测，经验丰富，获得省市科技进步奖两次。 日方项目组主要人员： XXXX，日本东京都理工大学博士，教授，*产机配电事业部长兼海外业务部部长，企业资深高级工程师。在本项目中负责日方技术人员的管理、项目工艺文件的编纂等工作。XXXXX，日本早稻田大学工学硕士，高级工程师，*产机变压器事业部部长，高级工程师。在本项目中负责技术工艺的具体实施指导、对中方人员的技术培训等工作。XXXX，日本早稻田大学工学学士，高级工程师，*产机变压器事业部高级工艺师。在本项目中负责技术工艺的具体实施、参与相关设备的改造工作。日方人员主要获奖情况：1990年起开始从事非晶合金变压器的设计开发工作1998年 日本电设工业协会会长奖2000年 节能大奖(日本节能中心会长奖)2001年 优秀节能机械表彰(日本机械工业联合会会长奖)2001年 日本塑性加工学会技术开发奖2004年 日本电设工业协会会长奖 2、单位法人情况简介：xxxxxxx是一家致力于高新技术产品的研发、生产、销售的高新技术企业。本单位的主导产品为35KV及以下非晶合金变压器、卷铁芯变压器、H级干式变压器、叠铁芯变压器、以及箱式变电站等配套产品，为国内最大的卷铁心配