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

2009年06月2009年QC成果材料RSY13-MR系列油田专用变压器目录

一、概况

二、小组简介

三、选题理由

四、设定课题目标

五、提出方案并确定最佳方案

六、制定对策

七、对策实施

八、效果检查

九、巩固措施

十、总结与下步打算一、概况近年来,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。RSY13-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

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：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

变压器种类原理简介体积价格操作空载损耗负载损耗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

抽油机专用调容节能变压器的研制四、设设定课课题目目标1、目目标值值的确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、提提出方方案并并确定定最佳佳方案案1、新新型变变压器器铁芯芯结构构经广泛泛调查查，对对几种种变压压器铁铁芯结结构进进行分分析、、对比比，主主要包包括平平面迭迭片式式、平平面卷卷铁芯芯的结结构。。由头头脑风风暴的的分析析方式式经过过多种种形状状，多多种构构造，，经过过平面面的分分析方方式上上升至至立体体结构构。初步选选定研研制新新型油油田专专用变变压器器为三三角形形立体体卷铁铁芯式式。以下对对平面面和立立体式式的调调容变变压器器进行行分析析：1、新新型变变压器器铁芯芯结构构分析析单框铁铁芯示示意图图三相立立体卷卷铁芯芯三相平平面卷卷铁芯芯1、新新型变变压器器铁芯芯结构构分析析计算空空载损损耗P时，，因为为三个个铁芯芯框是是互无无关系系的，，且每每框磁磁通是是每相相磁通通的倍倍，同同时三三角形形立体体卷铁铁芯的的轭截截面积积是每每相柱柱截面面积的的1/2，，假设设每相相柱中中的磁磁通密密度B=,则轭轭中磁磁通密密度B1=1.154B，同同时，，合理理确定定铁轭轭与心心柱的的分界界面十十分重重要，，因为为这关关系到到计算算空载载损耗耗的大大小。。在计算算重量量时，，假设设由平平面卷卷铁芯芯转为为立体体卷铁铁芯时时，铁铁芯中中心距距不变变，窗窗高不不变、、心柱柱截面面积不不变，，同时时假设设单框框铁轭轭重量量为G，则则平面面卷铁铁芯铁铁轭重重量大大于8G，，而立立体卷卷铁芯芯的重重量为为6G。如如上示示意图图所示示。那那么，，当卷卷铁芯芯参数数不变变的情情况下下，立立体卷卷铁芯芯铁轭轭比平平面卷卷铁芯芯铁轭轭重量量减轻轻25%左左右。。这样样立体体卷铁铁芯铁铁轭部部分空空载损损耗比比平面面卷铁铁芯铁铁轭部部分损损耗也也降低低25%左左右。。同时时，考考虑到到三框框式截截面要要比单单框式式增加加，造造成铁铁芯损损耗增增大，，因此此整个个铁芯芯的空空载损损耗比比平面面卷铁铁芯下下降10%左右右。2、新新型调调容变变压器器卷铁铁芯形形式选选择试试验分分析三角立立体卷卷铁芯芯的结结构与与平面面卷铁铁心结结构相相比，，突出出的特特点是是铁芯芯具有有完全全对称称的磁磁回路路。这这是因因为三三角立立体卷卷铁心心是由由三个个完全全相同同的、、单个个的卷卷铁心心框，，按照照三棱棱柱的的形状状组合合而成成的。。三角角立体体铁心心的结结构决决定了了各框框中的的三次次谐波波可以以自由由流通通，且且不影影响心心柱中中合成成磁通通的品品质。。三角形形结构构的卷卷铁芯芯变压压器通通过磁磁路分分析，，突破破了三三相平平面排排列卷卷铁芯芯变压压器的的框框框，采采用3个相相同矩矩形的的半圆圆截面面卷铁铁芯，，组合合成为为立体体三角角形结结构的的三相相变压压器铁铁芯，，使三三相铁铁芯的的磁路路完全全对称称，磁磁阻大大大减减少，，激磁磁电流流、空空载损损耗显显著降降低，，成为为运行行噪声声更小小、结结构更更为紧紧凑的的高效效节能能卷铁铁芯变变压器器。2、、新新型型调调容容变变压压器器卷卷铁铁芯芯形形式式选选择择试试验验分分析析1、、降降低低网网络络损损耗耗；；2、、提提高高网网络络功功率率因因数数；；3、、提提高高供供电电网网设设备备的的有有效效利利用用率率；；4、、减减少少无无功功补补偿偿设设备备的的投投入入，，可可节节省省设设备备投投资资、、运运行行费费用用。。3、、确确定定最最佳佳方方案案三角角形形立立体体卷卷铁铁芯芯是是用用由由窄窄到到宽宽，，再再由由宽宽到到窄窄的的连连续续钢钢带带，，先先绕绕制制三三只只横横截截面面为为半半圆圆形形的的内内铁铁芯芯，，再再把把三三只只内内铁铁芯芯立立体体拼拼装装在在一一起起，，构构成成三三个个铁铁芯芯柱柱横横截截面面近近似似圆圆形形的的三三角角形形立立体体卷卷铁铁芯芯。。三三相相磁磁回回路路完完全全对对称称相相等等，，它它的的结结构构是是公公认认的的理理想想电电力力变变压压器器结结构构，，这这是是平平面面卷卷铁铁芯芯无无法法比比拟拟的的，，试试验验表表明明三三角角形形立立体体卷卷铁铁芯芯电电力力变变压压器器各各项项测测试试数数据据更更优优于于平平面面卷卷铁铁芯芯电电力力变变压压器器，，三三角角形形立立体体卷卷铁铁芯芯是是电电力力变变压压器器铁铁芯芯结结构构上上的的一一次次重重大大突突破破和和飞飞跃跃！！它它的的诞诞生生被被誉誉为为"电电力力变变压压器器铁铁芯芯的的一一次次革革命命"，，因因此此三三角角形形立立体体卷卷铁铁芯芯电电力力变变压压器器是是节节能能、、环环保保，，超超静静音音的的理理想想电电力力变变压压器器，，是是卷卷铁铁芯芯中中的的精精品品，，精精英英中中的的精精英英。。其次次，，立立体体卷卷铁铁芯芯比比平平面面卷卷铁铁芯芯少少了了一一个个中中心心距距重重量量，，整整个个铁铁芯芯中中心心质质量量下下降降约约15%，，平平面面叠叠铁铁芯芯整整个个铁铁芯芯质质量量下下降降约约20%。。重重量量大大幅幅度度下下降降使使空空载载损损耗耗大大幅幅度度下下降降，，三三相相立立体体卷卷铁铁芯芯（（如如下下图图实实物物所所示示））是是节节能能又又节节材材的的最最佳佳选选择择。。4、、样样机机外外观观设设计计简简图图5、、产产品品样样品品示示意意图图六、、制制定定对对策策方案对策目标措施地点责任人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降低空载电流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、、对对策策实实施施三角角形形结结构构变变压压器器铁铁芯芯的的俯俯视视图图三角角形形铁铁芯芯的的某某一一相相截截面面示示意意图图1、、三三角角形形立立体体卷卷铁铁芯芯变变压压器器材材料料计计算算1、、三三角角形形立立体体卷卷铁铁芯芯变变压压器器材材料料计计算算对称三角角形圆截截面卷铁铁芯变压压器大大大节省原原料。它它的卷铁铁芯采用用厚度为为0．．18～～0.30mm的高高导磁冷冷轧硅钢钢带卷绕绕制造，，这种卷卷铁芯硅硅钢带不不用横剪剪，采用用从原始始材料中中裁剪两两块相同同的曲料料的方式式，是原原材料利利用率最最高的方方法，因因此冲缺缺没有废废料，而而中小型型叠装铁铁芯却有有5％％以上的的废料；；而且，，同容量量条件下下，卷绕绕式铁芯芯比叠片片式铁芯芯少了4个尖尖角和4个小尖尖角，，可节省省铁芯总总量的10％～～12％．．较之之用硅钢钢片叠成成的阶梯梯形截面面的卷铁铁芯，卷卷绕式变变压器空空间利用用系数高高，线圈圈导线的的长度减减少，节节约铜材材，又可可降低负负荷损耗耗。1、三角角形立体体卷铁芯芯变压器器材料计计算变压器绕绕组采用用缩醛漆漆包圆铜铜线以及及纸包铜铜扁线绕绕制，结结构采用用层式圆圆筒式结结构，层层式圆筒筒式线圈圈填充系系数高，，轴向短短路力小小，抗冲冲击性能能好．同同时安匝匝分布均均匀，绝绝缘结构构台理。。绕组内内部采用用瓦楞绝绝缘纸板板，在过过载运行行条件下下，变压压器通过过油循环环将绕组组产生的的热量顺顺利散发发出去，，从而而保证线线圈内部部不会出出现局部部过热。。线圈的的绕制应应采用自自动绕线线机进行行绕制，，导线具具有足够够的恒拉拉紧，减减小线圈圈的绕制制裕度，，普通绕绕线机绕绕制时绕绕组裕度度为7％％～8％％，而用用自动绕绕线机进进行绕制制时绕组组裕度仅仅为3％～4％，可可见用自自动绕线线机可以以大大提提高绕组组的紧密密性，从从而提高高线圈的的抗短路路能力。。绕组的的电流密密度可结结合油田田抽油机机起动冲冲击负载载大、正正常运行行负载平平稳的特特点，通通过温升升计算软软件科学学计算而而取得，，保证变变压器在在过载情情况下绕绕组温升升能满足足变压器器运行要要求。2、针对对变压器器的技术术指标测测试分析析研制的调调容变压压器包括括变压器器油箱、、铁芯和和高低压压绕组。。采用三三组尺寸寸相同、、近似于于圆截面面的矩型型卷铁芯芯，组合合成为立立体三相相变压器器铁芯，，使三相相铁芯磁磁路完全全对称，，使磁阻阻大大减减少，激激磁电流流、空载载损耗显显著降低低。此变变压器是是一种使使用传统统铁芯材材料，运运行噪声声更小、、结构更更为紧凑凑的高效效节能型型变压器器，其绕绕组采用用环氧基基复合高高强度缩缩醛扁铜铜线材，，其阻抗抗指标设设计为：：UK（（%）＝＝（1.6-2.0））%。2、针对对变压器器的技术术指标测测试分析析根据变压压器阻抗抗UK（（%）的的计算公公式：UK＝＝%………………………………（（1）式中，Ur—电电阻压降降，Ux—电抗抗压降。。Ur＝PK/（（10Se）%…………………………………（2）式中，PK—负负载损耗耗，Se—容量量。UK%＝49.6FIWΣDpK/(eH*106)…………………………………（3））式中，F—频率率，I——额定电电流,W—主主分接时时总匝数数，ΣD—总漏漏磁间隙隙，e——每匝电电势，H—两个个线圈的的平均电电抗高度度，p、、K—系系数。从（3））式中可可知，电电抗压降降与电流流是成正正比的。。Se＝3IU…………………………………（4））由（4））可知，，容量和和电流也也成正比比，由于于Ur相相对Ux较小，，因此，，Uk和和容量Se之间间约为正正比关系系。由此可知知，当Uk（%）＝（（1.6-2.0）%时，容容量可达达到标准准容量的的1.8到2倍倍，可以以实现在在大范围围内进行行调节。。2、针对对变压器器的技术术指标测测试分析析设计采用用三角形形立体卷卷铁芯结结构，可可以使变变压器空空载损耗耗、噪音音指标大大幅度下下降。其其高低绕绕组采用用了环氧氧基复合合自粘高高强度缩缩醛漆包包扁铜线线，有很很强的抗抗冲击负负荷能力力。油箱箱采用三三角形全全密封波波纹式油油箱，使使变压器器油与空空气隔绝绝，延缓缓了变压压器油的的老化，，可延长长其使用用寿命。。RSY13－MR50/10调容变变压器例例行试验验、温升升试验、、声级测测定、三三相变压压器零序序阻抗测测量、空空载电流流谐波测测量、雷雷电冲击击试验的的试验结结果符合合检验依依据标准准和技术术服务书书要求，，样品上上述试验验合格指标型号空载电流（%）空载损耗（W）负载损耗（W）RS9-50KVA2.0460860RSY13-MR-50KVA0.7320520RS9与与RS13-MR变压压器的技技术性能能对比预预期数据据表研制的调调容变压压器包括括变压器器油箱、、铁芯和和高低压压绕组。。采用三三组尺寸寸相同、、近似于于圆截面面的矩型型卷铁芯芯，组合合成为立立体三相相变压器器铁芯，，使三相相铁芯磁磁路完全全对称，，使磁阻阻大大减减少，激激磁电流流、空载载损耗显显著降低低。此变变压器是是一种使使用传统统铁芯材材料，运运行噪声声更小、、结构更更为紧凑凑的高效效节能型型变压器器。八、效效果检检查1、RSY13-MR系系列变变压器器技术术指标标列表表额定容量（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）一次侧二次侧空载负载3010±5%6±5%6.3±5%0.4Y,yn012036041.022401403901.037501604600.745631805800.755802206800.65751002707900.65901253209900.511016038012000.51322、RS13-MR变压压器的的技术术性能能对比比实测测数据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（%）≤65≤41≤40性能数据产品型号空载损耗(W)负载损耗(W)阻抗电压(%)空载电流(%)总重量(kg)与S9产品比年节电(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-160/103008404.00.676836123、变变压器器主要要参数数统计计检验验对于变变压器器产业业化的的性能能数据据统计计如下下：新型变变压器器取得得的成成果目前，，该项项目技技术（（产品品）已已形成成规模模批量量生产产，并并已取取得以以下成成果：：国家实实用新新型专专利；；发明专专利进进入实实审阶阶段；；通过重重点技技术创创新项项目的的验收收；通过自自治区区经贸贸委新新产品品鉴定定；获得2008年年高交交会拥拥有自自主知知识产产权证证书；；附图1附附图2专利证证书新产品品鉴定定证书书查新报报告附图3九、巩巩固措措施1、制制定油油田专专用调调容节节能变变压器器的管管理办办法，，规范范设计计资料料、图图纸整整理归归档。。2、将将油田田专用用调容容节能能变压压器的的工艺艺标准准纳入入到工工艺流流程指指导中中，制制定油油田专专用调调容节节能变变压器器的操操作规规程。。3、现现场作作业部部负责责定期期组织织现场场作业业人员员进行行技术术培训训和经经验交交流，，由现现场作作业人人员按按技术术水平平进行行岗位位设定定，尤尤其是是新进进员工工的培培训。。4、为为了更更好的的验证证实用用性，，对用用户使使用情情况进进行跟跟踪调调查。。5、QC小小组成成员评评价表表序号评价项目自我评价活动前活动后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45十、总总结与与下步步打算算1、总总结此新型型变压压器的的制造造工艺艺过程程如下下：硅硅钢片片裁切切成型型———硅钢钢片缠缠绕（（铁心心成型型）———漆漆包铜铜线缠缠绕———变变压器器芯组组配、、烘干干———箱体体制造造———总体体安装装———箱体体注油油———检测测测试试此新型型油田田专用用变压压器为为油浸浸式，，变压压器油油箱完完全符符合GB／／T6451标标准对对油箱箱的强强度要要求，，具有有很强强的抗抗过载载能力力。。此新型型油田田专用用变压压器的的整个个过程程进行行系统统分析析，根根据PDCA的的循环环过程程总结结如下下流程程图：：2、新新产品品产业业化设设计生生命周周期比比较3、下下步打打算在下一一次的的QC小组组活动动中，，我们们将以以“非晶晶合金金油田田专用用节能能调容容变压压器的的研制制”作为活活动课课题，，进行行技术术攻关关！汇报结结束恳请专专家批批评指指正谢谢9、静夜夜四无无邻，，荒居居旧业业贫。。。1月-231月-23Thursday,January5,202310、雨中黄黄叶树，，灯下白白头人。。。18:17:1018:17:1018:171/5/20236:17:10PM11、以我独沈久久，愧君相见见频。。1月-2318:17:1018:17Jan-2305-Jan-2312、故人江海海别，几度度隔山川。。。18:17:1118:17:1118:17Thursday,January5,202313、乍见见翻疑疑梦，，相悲悲各问问年。。。1月-231月-2318:17:1118:17:11January5,202314、他乡生生白发，，旧国见见青山。。。05一一月20236:17:11下午午18:17:111月-2315、比不了得就就不比，得不不到的就不要要。。。一月236:17下下午1月-2318:17January5,202316、行动动出成成果，，工作作出财财富。。。2023/1/518:17:1118:17:1105January202317、做做前前，，能能够够环环视视四四周周；；做做时时，，你你只只能能或或者者最最好好沿沿着着以以脚脚为为起起点点的的射射线线向向前前。。。。6:17:11下下午午6:17下下午午18:17:111月月-239、没有失败败，只有暂暂时停止成成功！。1月-231月-23Thursday,January5,202310、很多事情努努力了未必有有结果，但是是不努力却什什么改变也没没有。。18:17:1118:17:1118:171/5/20236:17:11PM11、成功就就是日复复一日那那一点点点小小努努力的积积累。。。1月-2318:17:1118:17Jan-2305-Jan-2312、世间间成事事，不不求其其绝对对圆满满，留留