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顶驱钻机新型电源系统专业变压器的研究设计开发遵循原则

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发表于 2016-12-26 09:44:25 | 显示全部楼层 |阅读模式
目前普通电力变压器产品的主要问题是损耗问题、温升问题、渗漏油问题,根据不同的使用环境、不同的结构形式有不同的解决办法。顶驱钻机电源系统专用变压器是一种以变换电压为主,提供大电流为辅的特殊变压器,考虑专用变压器运用的实际使用恶劣条件及本身的电气性能要求,其在设计制造时,运用了新的线圈绕组工艺以解决专业变压器损耗问题和采用新的结构形式提高散热能力降低温升、改进油箱结构解决油箱渗漏油问题。
1、研制开发专用变压器线圈的绕组绕制技术工艺
新型顶驱钻机电源专用变压器按照小变比、大电流、低损耗等电气特点进行研制设计的原则,致使顶驱电源专用变压器线圈在绕制过程中,用一根扁铜线无法满足电气技术要求,必须用多根扁铜线并绕,但采用多根并绕的扁铜线绕制线圈位置如果处理不当就会产生极大的环流,增加顶驱钻机新型电源系统专用变压器产品整体的空载电流及损耗,使产品无法满足节能、环保、低耗的国家有关要求。在新型顶驱钻机电源系统小变比、大电流、低损耗变压器设计中提出将以往线圈一层多匝筒式绕制法改进为多根同步无损绕制法,绕制前,按所需导线的并联根数将线盘放在线盘架上,线盘排列成两列,绕制时,将两列线盘的导线拉出并叠起来,前面第一个线盘的导线放在下面,后面的导线顺次叠上,然后再引出端部位用斜纹布带绑牢,并在起头按交叉式叠摞放置固定,线匝按螺旋线缠绕,匝间用横垫块构成油道,在绕组绕制时,要进行无损换位,在换位的中心,把绕好的最后一匝用斜纹布带绑牢,两组导线的换位处分别放在换位中心两侧的两个相邻的间隔内,每组导线逐根弯折,并叠整齐,在换位过渡线的下面一组导线上面放置0.5mm纸板槽一件,槽口向下,上面一组导线的下面也放置0.5mm纸板槽一件,槽口向上,分别用直纹布带包扎紧实,将两组导线的位置变换一下,使下面的一组通过S弯升到上面来,上面的一组通过S弯降到一面去。通过运用新的多根同步无损绕制法方法绕制专业变压器线圈,不仅满足了顶驱钻机新型电源系统专用变压器线圈小变比、大电流的技术参数要求,同时更提高了大电流线圈的电气、机械稳定性而且减少了线圈自身损耗。
2、研制开发专用变压器的散热技术问题的解决方案
顶驱钻机新型电源系统专用变压器产品线圈由于本身的电气特殊性造成线圈运行中发热量较一般电力变压器高出38%。为适应井队实际使用条件小变比、大电流、低损耗变压器的设计中提出在线圈层间改进散热油道,由以往被动散热改为强迫式导油型散热方法,改进以往的变压器线圈结构形式,在线圈段间加入内外挡油隔板,强迫改变线圈散热流向,使变压器产生的热量能及时、有效的散出,保证了大电流下变压器线圈在运行中温度不至于过高,避免了产品在运行过程中产生电气故障的可能性,达到井队实际使用及设计要求。
3、专用变压器的密封防渗漏油问题的研究及技术处理方案
在变压器组装时,对油箱盖密封胶垫的压力很难控制,往往造成胶垫底变形量过大,出厂投运一段时间后,胶垫由于弹性失效而过早的老化,甚至开裂,从而使外界的潮气、空气侵入变压器内部,导致变压器油和绝缘材料的过早老化。为了克服原密封结构的缺点,顶驱钻机新型电源系统中的变压器研制过程中,利用金属-橡胶组合式限位型密封结构,此种结构,是在箱沿螺丝孔的外侧点焊一些不连续的圆钢,圆钢的直径约为密封胶垫直径的70%~75%,在箱沿上由箱壁和圆钢形成胶垫槽。这种结构的优点是:一、密封面和胶垫之间是面接触,接触面积较大,受力均匀,密封效果好;二、由于胶垫在槽内,胶垫受压缩25%~30%后,已经限位,不再继续增加压力,胶垫底压缩量得到了有效的限制。这样就不会因为胶垫因变形较大而加速老化或开裂,经过测试证明改进后的结构有效的防止了空气和潮气对变压器内部的侵入。


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