1、变压器绝缘油再生技术变压器绝缘油再生技术登封电厂集团有限公司 技术革新改造项目 申 报 表 项目名称: 变压器绝缘油再生技术 申报单位:郑州荣奇(俱进)热电能源有限公司 申报时间:二零零八年十一月二十 项目概况 项目名称: 变压器绝缘油再生技术的改进 6 1、论文论著2、研究报告3、新产品或农业新品种4、新设备5、成果形式: 新材料6、新工艺或方法7、软件8、其他( ) 费用合计:0.5 (万元) 15 收益(万元) 项目执行期(项目执行期自申报改造时间: 2007年 1月-2007年4月 至项目完成，原则不超过二年) 单位概况 单位名称 郑州荣奇(俱进)热电能源有限公司 地 址 郑州生态工业
2、园区 0371-62728613 E-mail 联 系 人 高纪立 电话 手机 主要参加人员 姓名 性别 年龄 学历 职称(职务) 工作单位 郭 学 男 34 本科 工程师 郑州荣奇(俱进)热电能源有限公司 孟朝峰 男 助理工程师 郑州荣奇(俱进)热电能源有限公司 韩财旺 男 36 中专 助理工程师 郑州荣奇(俱进)热电能源有限公司 张新建 男 大专 助理工程师 郑州荣奇(俱进)热电能源有限公司 闫林华 男 大专 助理工程师 郑州荣奇(俱进)热电能源有限公司 高纪立 男 33 大专 助理工程师 郑州荣奇(俱进)热电能源有限公司 张 可 男 43 大专 工 程 师 郑州荣奇(俱进)热电能源有限公
3、司 项目主要研究、开发项目(不超过200个汉字) 1设备规范 1?滤油机型号:ZJA-9KF 2?额定功率100KW 3?工作压力:0.5MPA 4?工作真空:133PA 5?工作流量 9000L/H 6?恒温控制;40-60? 7?生产厂家:四川省自贡市高精过滤机制造有限公司 2 . 立项原因: 变压器是我公司重要的电气设备，变压器的安全稳定运行关系着我公司电力系统的安全稳定运行。我公司共有大型油浸变压器5台，变压器储25#变压器油100多吨。变压器绝缘油油是变压器重要的绝缘和冷却介质，变压器油质的优劣直接影响变压器的安全稳定运行。变压器油在长期的运行过程中，受电场、湿度、温度、光线、氧及杂
4、物的作用，其化学物理性能及介电性能逐步变坏而老化，绝缘油老化的结果将产生各种氧化物、水分、有机酸类、甲烷，乙烯、乙炔、碳粒等悬浮物，导致绝缘油变色、酸值升高闪点降低，介电性能恶化。一些变压器的故障和事故无不与变压器油的品质有直接关系。加强变压器油的运行管理，定期和大修对变压器油进行处理是最有效的措施。然而我厂变压器绝缘油储量大，按照传统的再生净化技术，是一项费时、费力、效率低的繁琐工作。因此找到一种省时省力又快捷高效的绝缘油净化方法是立项的重要原因。 3(改进方案的确定 原来我公司变压器油的过滤都是采用闭式循环过滤，变压器油从变压器的下部进入滤油机，变压器油从滤油机出口进入变压器的上部，由于变
5、压器油再过滤过程中一直在混合，所以滤油效率很低。通过多年的滤油经验发现，变压器油中的低分子烃、水分、二氧化碳及一氧化碳的溶解性除与以上物质的溶解特性有关外，还与变压器油的温度、液体表面气压有密切的关系。在较高温度及低气压下，油中溶解的物质能够从油中溢出。因此除用双级真空滤油机外，在变压器本体增加一台抽真空机，和一个干净的40吨的油罐。在为了不使滤好的油与未滤的油混合，油路循环采用采用开式循环。先通过真空滤油机把变压器中的油打到空闲的油罐里。然后把有灌里的油在达到变压器里。这样经过几个循环变压器油很快达到标准。 4(改造设计 1设计依据:?变压器外壳的机械强度大于0.1MPA 2 ?变压器的储油
6、量及油罐的容积 3 ?滤油机的流量及压力 4 ?真空泵的输出压力 系统如下: 图中实线代表脱气过程中油从油罐流向变压器，虚线则相反。油温控制在65?5?(可借助碘光灯加热)，真空脱气前本体内部通过真空泵抽至66(66 Pa(0(5 mmHg)真空度，脱气过程中续抽真空，为提高脱气效率，同时也为减少油流对芯部绝缘的冲击，流量控制在3500 L,h。这一新工艺一方面保证了脱气效率，另一方面还兼有脱水驱潮的功能。在高真空的变压器箱壳内，在油向下“喷淋”飞散开来形成薄膜，以及喷洒在器身中的油从上向下流动的过程中，油表面积增大，充分暴露于真空中一定时间，油中未脱尽的气体、水分、挥发性酸等被真空泵抽出，另
7、外由于油的热传导性好，油的热容量又大，对器身起到一定程度的热干燥作用。通过对变压器本体抽真空，大大提高了变压器油的再生效率。 申请项目的必要性和依据(说明国家产业、技术政策，国内外相关领域技术发展水平和趋势) 1. 改造的必要性: 变压器绝缘油油是变压器重要的绝缘和冷却介质，变压器油质的优劣直接影响变压器的安全稳定运行。我公司共有5台大型油浸变压器。储油总量100多吨，变压器油的净化是一项繁重而且耗时的工作，缩短滤油时间，提高滤油效率是滤油工艺改进的根本原因 2.改造的依据 1?多年变压器油的净化经验 2?真空滤油机的技术规范 3?变压器理化特性及电气特性检验标准 4?变压器的油的储量及外壳的
8、机械强度 项目研究开发和产业化发展内容及目标(技术关键，技术路线和技术应用前景) 1( 技术关键: 1?将滤油循环由闭式循环改为开式循环 2?增加油温降低油面气压，以便油中的小分子烃、氢气、水分、二氧化碳溢出 2( 技术路线:我们查找了变压器的技术数据，对外罩的强度进行了校验，变压器外壳的强度大于0.1MPa 真空达到66(66 Pa 外壳不变形。 2008年3月18日对#1主变绝缘油作色谱分析。 H:217ppm 氢气超标 2CO;4729 ppm 2总烃:66ppm 30吨绝缘油经过20小时两个单循环后再次色谱分析。 H:0.64 ppm 2CO;192 ppm 2总烃:0.95ppm 3
9、( 技术应用前景:该法滤油工艺省时省工，效率高具有很好的推广价值。 项目实施的条件(1、基础设施条件;2、科研开发力量;3、组织管理体系;4、配套资金筹措;5、科技合作交流) 1、 有权威机构进行系统测试，符合规程规定。 2、 我公司有一支科技进步意识强烈，事业心强的领导班子，有一批业务素质高，极具开拓创新能力的技术骨干。 3、 公司领导亲自参与科研活动。其中工程师 2 人，助理工程师 5人，大专以上毕业6人。 4、 资金全部由本公司筹措。 5、 该项目总投资0.5万元。 6、 有权威机构进行系统测试，符合规程规定。 7、 我公司有一支科技进步意识强烈，事业心强的领导班子，有一批业务素质高，极
10、具开拓创新能力的技术骨干。 8、 公司领导亲自参与科研活动。其中工程师 2 人，助助理工程师 5人 9、 有权威机构进行系统测试，符合规程规定。 10、 我公司有一支科技进步意识强烈，事业心强的领导班子，有一批业务素质高，极具开拓创新能力的技术骨干。 项目主要技术经济指标(包括经济、社会、环境的预期效益) 通过对滤油工艺过程的改进，提高了滤油效率和质量大大缩短了滤油过程时间，使滤油时间缩短2/3，从而使变压器大修工期大大缩短，大大降低了滤油机的功耗，降低了变压器滤油工作的工时消耗，大大减轻了检修人员的工作负担。具有很好的技术前景和推广价值。 项目实施的分阶段目标和年度进展计划 此课题的研究和实
11、施从2008年1月开始，到2008年12月完成。 课题的研究分三步走: 第一阶段:准备和筹措阶段，时间从2008年1月至4月底。资 金筹措全部到位，技术措施和人员配制全部到位。 第二阶段:实验和实施阶段，时间从2008年1月至4月，根据 制定的技术措施，进行现场测试、试验，并进行分析、对比、总结、改造等一系列措施，使实施方案更加科学、合理。 第三阶段:总结阶段，对现场反复进行观察和测试，验证改造项目的效果。最后总结改造成果，分析综合效益。通过得到的各种数据与资料显示，安全性能显著，经济性能客观，可以向同类行业推广 说明项目实施过程中与境外开展合作的主要内容，并在附件中提供项目合作协议书或合同复
12、印件、中外文项目间接和联系方式: 项目申报单位意见 负责人: (签章) 年 月 日 永磁交流伺服电机位置反馈传感器检测相位与电机磁极相位的对齐方式 2008-11-07 来源:internet 浏览:504 主流的伺服电机位置反馈元件包括增量式编码器，绝对式编码器，正余弦编码器，旋转变压器等。为支持永磁交流伺服驱动的矢量控制，这些位置反馈元件就必须能够为伺服驱动器提供永磁交流伺服电机的永磁体磁极相位，或曰电机电角度信息，为此当位置反馈元件与电机完成定位安装时，就有必要调整好位置反馈元件的角度检测相位与电机电角度相位之间的相互关系，这种调整可以称作电角度相位初始化，也可以称作编码器零位调整或对齐
13、。下面列出了采用增量式编码器，绝对式编码器，正余弦编码器，旋转变压器等位置反馈元件的永磁交流伺服电机的传感器检测相位与电机电角度相位的对齐方式。 增量式编码器的相位对齐方式 在此讨论中，增量式编码器的输出信号为方波信号，又可以分为带换相信号的增量式编码器和普通的增量式编码器，普通的增量式编码器具备两相正交方波脉冲输出信号A和B，以及零位信号Z;带换相信号的增量式编码器除具备ABZ输出信号外，还具备互差120度的电子换相信号UVW，UVW各自的每转周期数与电机转子的磁极对数一致。带换相信号的增量式编码器的UVW电子换相信号的相位与转子磁极相位，或曰电角度相位之间的对齐方法如下: 1.用一个直流电
14、源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出，将电机轴定向至一个平衡位置; 2.用示波器观察编码器的U相信号和Z信号; 3.调整编码器转轴与电机轴的相对位置; 4.一边调整，一边观察编码器U相信号跳变沿，和Z信号，直到Z信号稳定在高电平上(在此默认Z信号的常态为低电平)，锁定编码器与电机的相对位置关系; 5.来回扭转电机轴，撒手后，若电机轴每次自由回复到平衡位置时，Z信号都能稳定在高电平上，则对齐有效。 撤掉直流电源后，验证如下: 1.用示波器观察编码器的U相信号和电机的UV线反电势波形; 2.转动电机轴，编码器的U相信号上升沿与电机的UV线反电势波形由低到高的过零点重合，编码器的Z
15、信号也出现在这个过零点上。 上述验证方法，也可以用作对齐方法。 需要注意的是，此时增量式编码器的U相信号的相位零点即与电机UV线反电势的相位零点对齐，由于电机的U相反电势，与UV线反电势之间相差30度，因而这样对齐后，增量式编码器的U相信号的相位零点与电机U相反电势的-30度相位点对齐，而电机电角度相位与U相反电势波形的相位一致，所以此时增量式编码器的U相信号的相位零点与电机电角度相位的-30度点对齐。 有些伺服企业习惯于将编码器的U相信号零点与电机电角度的零点直接对齐，为达到此目的，可以: 1.用3个阻值相等的电阻接成星型，然后将星型连接的3个电阻分别接入电机的UVW三相绕组引线; 2.以示
16、波器观察电机U相输入与星型电阻的中点，就可以近似得到电机的U相反电势波形; 3.依据操作的方便程度，调整编码器转轴与电机轴的相对位置，或者编码器外壳与电机外壳的相对位置; 4.一边调整，一边观察编码器的U相信号上升沿和电机U相反电势波形由低到高的过零点，最终使上升沿和过零点重合，锁定编码器与电机的相对位置关系，完成对齐。 由于普通增量式编码器不具备UVW相位信息，而Z信号也只能反映一圈内的一个点位，不具备直接的相位对齐潜力，因而不作为本讨论的话题。 绝对式编码器的相位对齐方式 绝对式编码器的相位对齐对于单圈和多圈而言，差别不大，其实都是在一圈内对齐编码器的检测相位与电机电角度的相位。早期的绝对
17、式编码器会以单独的引脚给出单圈相位的最高位的电平，利用此电平的0和1的翻转，也可以实现编码器和电机的相位对齐，方法如下: 1.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出，将电机轴定向至一个平衡位置; 2.用示波器观察绝对编码器的最高计数位电平信号; 3.调整编码器转轴与电机轴的相对位置; 4.一边调整，一边观察最高计数位信号的跳变沿，直到跳变沿准确出现在电机轴的定向平衡位置处，锁定编码器与电机的相对位置关系; 5.来回扭转电机轴，撒手后，若电机轴每次自由回复到平衡位置时，跳变沿都能准确复现，则对齐有效。 这类绝对式编码器目前已经被采用EnDAT，BiSS，Hyperfa
18、ce等串行协议，以及日系专用串行协议的新型绝对式编码器广泛取代，因而最高位信号就不符存在了，此时对齐编码器和电机相位的方法也有所变化，其中一种非常实用的方法是利用编码器内部的EEPROM，存储编码器随机安装在电机轴上后实测的相位，具体方法如下: 1.将编码器随机安装在电机上，即固结编码器转轴与电机轴，以及编码器外壳与电机外壳; 2.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出，将电机轴定向至一个平衡位置; 3.用伺服驱动器读取绝对编码器的单圈位置值，并存入编码器内部记录电机电角度初始相位的EEPROM中; 4.对齐过程结束。 由于此时电机轴已定向于电角度相位的-30度方向
19、，因此存入的编码器内部EEPROM中的位置检测值就对应电机电角度的-30度相位。此后，驱动器将任意时刻的单圈位置检测数据与这个存储值做差，并根据电机极对数进行必要的换算，再加上-30度，就可以得到该时刻的电机电角度相位。 这种对齐方式需要编码器和伺服驱动器的支持和配合方能实现，日系伺服的编码器相位之所以不便于最终用户直接调整的根本原因就在于不肯向用户提供这种对齐方式的功能界面和操作方法。这种对齐方法的一大好处是，只需向电机绕组提供确定相序和方向的转子定向电流，无需调整编码器和电机轴之间的角度关系，因而编码器可以以任意初始角度直接安装在电机上，且无需精细，甚至简单的调整过程，操作简单，工艺性好。
20、 如果绝对式编码器既没有可供使用的EEPROM，又没有可供检测的最高计数位引脚，则对齐方法会相对复杂。如果驱动器支持单圈绝对位置信息的读出和显示，则可以考虑: 1.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出，将电机轴定向至一个平衡位置; 2.利用伺服驱动器读取并显示绝对编码器的单圈位置值; 3.调整编码器转轴与电机轴的相对位置; 4.经过上述调整，使显示的单圈绝对位置值充分接近根据电机的极对数折算出来的电机-30度电角度所应对应的单圈绝对位置点，锁定编码器与电机的相对位置关系; 5.来回扭转电机轴，撒手后，若电机轴每次自由回复到平衡位置时，上述折算位置点都能准确复现，则
21、对齐有效。 如果用户连绝对值信息都无法获得，那么就只能借助原厂的专用工装，一边检测绝对位置检测值，一边检测电机电角度相位，利用工装，调整编码器和电机的相对角位置关系，将编码器相位与电机电角度相位相互对齐，然后再锁定。这样一来，用户就更加无从自行解决编码器的相位对齐问题了。 个人推荐采用在EEPROM中存储初始安装位置的方法，简单，实用，适应性好，便于向用户开放，以便用户自行安装编码器，并完成电机电角度的相位整定。 正余弦编码器的相位对齐方式 普通的正余弦编码器具备一对正交的sin，cos 1Vp-p信号，相当于方波信号的增量式编码器的AB正交信号，每圈会重复许许多多个信号周期，比如2048等;
22、以及一个窄幅的对称三角波Index信号，相当于增量式编码器的Z信号，一圈一般出现一个;这种正余弦编码器实质上也是一种增量式编码器。另一种正余弦编码器除了具备上述正交的sin、cos信号外，还具备一对一圈只出现一个信号周期的相互正交的1Vp-p的正弦型C、D信号，如果以C信号为sin，则D信号为cos，通过sin、cos信号的高倍率细分技术，不仅可以使正余弦编码器获得比原始信号周期更为细密的名义检测分辨率，比如2048线的正余弦编码器经2048细分后，就可以达到每转400多万线的名义检测分辨率，当前很多欧美伺服厂家都提供这类高分辨率的伺服系统，而国内厂家尚不多见;此外带C、D信号的正余弦编码器的
23、C、D信号经过细分后，还可以提供较高的每转绝对位置信息，比如每转2048个绝对位置，因此带C、D信号的正余弦编码器可以视作一种模拟式的单圈绝对编码器。 采用这种编码器的伺服电机的初始电角度相位对齐方式如下: 1.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出，将电机轴定向至一个平衡位置; 2.用示波器观察正余弦编码器的C信号波形; 3.调整编码器转轴与电机轴的相对位置; 4.一边调整，一边观察C信号波形，直到由低到高的过零点准确出现在电机轴的定向平衡位置处，锁定编码器与电机的相对位置关系; 5.来回扭转电机轴，撒手后，若电机轴每次自由回复到平衡位置时，过零点都能准确复现，则
24、对齐有效。 撤掉直流电源后，验证如下: 1.用示波器观察编码器的C相信号和电机的UV线反电势波形; 2.转动电机轴，编码器的C相信号由低到高的过零点与电机的UV线反电势波形由低到高的过零点重合。 这种验证方法，也可以用作对齐方法。 此时C信号的过零点与电机电角度相位的-30度点对齐。 如果想直接和电机电角度的0度点对齐，可以考虑: 1.用3个阻值相等的电阻接成星型，然后将星型连接的3个电阻分别接入电机的UVW三相绕组引线; 2.以示波器观察电机U相输入与星型电阻的中点，就可以近似得到电机的U相反电势波形; 3.调整编码器转轴与电机轴的相对位置; 4.一边调整，一边观察编码器的C相信号由低到高的
25、过零点和电机U相反电势波形由低到高的过零点，最终使2个过零点重合，锁定编码器与电机的相对位置关系，完成对齐。 由于普通正余弦编码器不具备一圈之内的相位信息，而Index信号也只能反映一圈内的一个点位，不具备直接的相位对齐潜力，因而在此也不作为讨论的话题。 如果可接入正余弦编码器的伺服驱动器能够为用户提供从C、D中获取的单圈绝对位置信息，则可以考虑: 1.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出，将电机轴定向至一个平衡位置; 2.利用伺服驱动器读取并显示从C、D信号中获取的单圈绝对位置信息; 3.调整旋变轴与电机轴的相对位置; 4.经过上述调整，使显示的绝对位置值充分接
26、近根据电机的极对数折算出来的电机-30度电角度所应对应的绝对位置点，锁定编码器与电机的相对位置关系; 5.来回扭转电机轴，撒手后，若电机轴每次自由回复到平衡位置时，上述折算绝对位置点都能准确复现，则对齐有效。 此后可以在撤掉直流电源后，得到与前面基本相同的对齐验证效果: 1.用示波器观察正余弦编码器的C相信号和电机的UV线反电势波形; 2.转动电机轴，验证编码器的C相信号由低到高的过零点与电机的UV线反电势波形由低到高的过零点重合。 如果利用驱动器内部的EEPROM等非易失性存储器，也可以存储正余弦编码器随机安装在电机轴上后实测的相位，具体方法如下: 1.将正余弦随机安装在电机上，即固结编码器
27、转轴与电机轴，以及编码器外壳与电机外壳; 2.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出，将电机轴定向至一个平衡位置; 3.用伺服驱动器读取由C、D信号解析出来的单圈绝对位置值，并存入驱动器内部记录电机电角度初始安装相位的EEPROM等非易失性存储器中; 4.对齐过程结束。 由于此时电机轴已定向于电角度相位的-30度方向，因此存入的驱动器内部EEPROM等非易失性存储器中的位置检测值就对应电机电角度的-30度相位。此后，驱动器将任意时刻由编码器解析出来的与电角度相关的单圈绝对位置值与这个存储值做差，并根据电机极对数进行必要的换算，再加上-30度，就可以得到该时刻的电机电
28、角度相位。 这种对齐方式需要伺服驱动器的在国内和操作上予以支持和配合方能实现，而且由于记录电机电角度初始相位的EEPROM等非易失性存储器位于伺服驱动器中，因此一旦对齐后，电机就和驱动器事实上绑定了，如果需要更换电机、正余弦编码器、或者驱动器，都需要重新进行初始安装相位的对齐操作，并重新绑定电机和驱动器的配套关系。 旋转变压器的相位对齐方式 旋转变压器简称旋变，是由经过特殊电磁设计的高性能硅钢叠片和漆包线构成的，相比于采用光电技术的编码器而言，具有耐热，耐振。耐冲击，耐油污，甚至耐腐蚀等恶劣工作环境的适应能力，因而为武器系统等工况恶劣的应用广泛采用，一对极(单速)的旋变可以视作一种单圈绝对式反
29、馈系统，应用也最为广泛，因而在此仅以单速旋变为讨论对象，多速旋变与伺服电机配套，个人认为其极对数最好采用电机极对数的约数，一便于电机度的对应和极对数分解。 旋变的信号引线一般为6根，分为3组，分别对应一个激励线圈，和2个正交的感应线圈，激励线圈接受输入的正弦型激励信号，感应线圈依据旋变转定子的相互角位置关系，感应出来具有SIN和COS包络的检测信号。旋变SIN和COS输出信号是根据转定子之间的角度对激励正弦信号的调制结果，如果激励信号是sint，转定子之间的角度为，则SIN信号为sintsin，则COS信号为sintcos，根据SIN，COS信号和原始的激励信号，通过必要的检测电路，就可以获得
30、较高分辨率的位置检测结果，目前商用旋变系统的检测分辨率可以达到每圈2的12次方，即4096，而科学研究和航空航天系统甚至可以达到2的20次方以上，不过体积和成本也都非常可观。 商用旋变与伺服电机电角度相位的对齐方法如下: 1.用一个直流电源给电机的UV绕组通以小于额定电流的直流电，U入，V出; 2.然后用示波器观察旋变的SIN线圈的信号引线输出; 3.依据操作的方便程度，调整电机轴上的旋变转子与电机轴的相对位置，或者旋变定子与电机外壳的相对位置; 4.一边调整，一边观察旋变SIN信号的包络，一直调整到信号包络的幅值完全归零，锁定旋变; 5.来回扭转电机轴，撒手后，若电机轴每次自由回复到平衡位置
31、时，信号包络的幅值过零点都能准确复现，则对齐有效 。 撤掉直流电源，进行对齐验证: 1.用示波器观察旋变的SIN信号和电机的UV线反电势波形; 2.转动电机轴，验证旋变的SIN信号包络过零点与电机的UV线反电势波形由低到高的过零点重合。 这个验证方法，也可以用作对齐方法。 此时SIN信号包络的过零点与电机电角度相位的-30度点对齐。 如果想直接和电机电角度的0度点对齐，可以考虑: 1.用3个阻值相等的电阻接成星型，然后将星型连接的3个电阻分别接入电机的UVW三相绕组引线; 2.以示波器观察电机U相输入与星型电阻的中点，就可以近似得到电机的U相反电势波形; 3.依据操作的方便程度，调整编码器转轴与电机轴的相对位置，或者编码器外壳与电机外壳的相对位置; 4.一边调整，一边观察旋变的SIN信号包络的过零点和电机U相反电势波形由低到高的过零点，最终使这2个过零点重合，锁定编码器与电机的相对位置关系，完成对齐。 需要指出的是，在上述操作中需有效区分旋变的SIN包络信号中的正半周和负半周。由于SIN信号是以转定子之间的角度为的sin值对激励信号的调制结果，因而与sin的正半周对应的SIN信号包络中，被调制的激励信号与原始激励信号同相，而与sin的负半周对应的SIN信号包络中，被调制的激励信号与原始激励信号反相，据此可以区别和判断旋变输出的SIN包络信号波形中的
