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        一種高效散熱型煤礦變壓器的分析與應(yīng)用

        2021-06-05 07:01:46任俊峰
        山東煤炭科技 2021年5期
        關(guān)鍵詞:變壓器煤礦

        任俊峰

        (晉能控股煤業(yè)集團機電設(shè)備中心,山西 大同 037000)

        1 項目概況

        在煤礦供電系統(tǒng)中都裝有大量的變壓器。變壓器長時間超負荷會導致熱量過高,變壓器的散熱效果不佳,導致變壓器發(fā)生安全事故。現(xiàn)有變壓器在設(shè)計時一般采用冷卻管和散熱翅片的散熱方式,散熱方式被動,散熱效率低。針對這個問題,晉能控股煤業(yè)集團機電設(shè)備中心與江蘇鹽城奇林電氣有限公司聯(lián)合設(shè)計了一種新型高效散熱型煤礦變壓器,有效解決變壓器的散熱問題[1-6]。

        2 新型高效散熱型變壓器的分析

        2.1 結(jié)構(gòu)分析

        新型高效散熱型煤礦變壓器結(jié)構(gòu)如圖1、圖2、圖3,該設(shè)備主要包括變壓器殼、底座、散熱翅片、電動機、轉(zhuǎn)軸、裝置殼、扇葉、皮帶輪機構(gòu)、橫軸、扇形齒輪、驅(qū)動齒輪、蝸旋簧、橫桿、空腔、出氣孔、進氣孔、套環(huán)、連接管、出口和換氣孔等結(jié)構(gòu)和部件。

        結(jié)合圖1、圖2、圖3 可知,該設(shè)備變壓器殼安裝在變壓器底座上,在變壓器殼表面安裝有散熱翅片。電動機安裝在變壓器殼右端,轉(zhuǎn)軸水平分布在裝置殼內(nèi),電動機和轉(zhuǎn)軸兩者之間相連接。裝置殼安裝在變壓器殼內(nèi)壁上,在轉(zhuǎn)軸上安裝有扇葉,轉(zhuǎn)軸端頭處設(shè)置有皮帶輪機構(gòu)。皮帶輪機構(gòu)安裝在橫軸上,且橫軸的上方設(shè)置有橫桿,水平分布的橫桿轉(zhuǎn)動連接在變壓器殼內(nèi)壁。橫桿上安裝有套環(huán),且兩者為軸承轉(zhuǎn)動連接。變壓器殼上設(shè)置有換氣孔,換氣孔上安裝有濾網(wǎng)。

        2.2 結(jié)構(gòu)原理

        該新型高效散熱型變壓器的工作原理:啟動電動機運行,帶動轉(zhuǎn)軸進行同步高速轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)軸帶動扇葉進行高速轉(zhuǎn)動,設(shè)備外界空氣通過換氣孔進入到裝置殼的內(nèi)部和扇葉左側(cè)的空間區(qū)域來。扇葉在長期的高速運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的氣流從裝置殼內(nèi)部經(jīng)由出口進入到連接管中,進而進一步流入到套環(huán)中,經(jīng)由進氣孔進入到橫桿的空腔中。該設(shè)計可以加速外界氣流從出氣孔快速噴出。

        轉(zhuǎn)軸在高速轉(zhuǎn)動狀態(tài)下,基于皮帶輪機構(gòu)的帶動,橫軸也會同步進行高速轉(zhuǎn)動,進一步帶動扇形齒輪高速轉(zhuǎn)動,扇形齒輪與驅(qū)動齒輪嚙合匹配。當兩齒輪相互嚙合傳動時,橫桿在傳動作用下與橫軸高速同步轉(zhuǎn)動,蝸旋簧保持同步形變;當兩齒輪脫離嚙合時,在蝸旋簧的回彈作業(yè)下帶動橫桿反向轉(zhuǎn)動,進而保持扇形齒輪與驅(qū)動齒輪再次嚙合傳動。在設(shè)備工作過程中橫桿一直處理循環(huán)往復轉(zhuǎn)動狀態(tài),從橫桿表面出氣孔處噴出的氣流位置也是處于不斷變化和調(diào)整的過程當中,進而使得氣流散熱的覆蓋面較為全面,實現(xiàn)高效的散熱目的。

        圖1 高效散熱型煤礦變壓器結(jié)構(gòu)正視圖

        圖2 高效散熱型煤礦變壓器正剖面結(jié)構(gòu)圖

        圖3 高效散熱型煤礦變壓器側(cè)視結(jié)構(gòu)圖

        2.3 特點分析

        該新型高效散熱型變壓器對比以往傳統(tǒng)的變壓器具有以下特點:

        (1)通過可轉(zhuǎn)動的橫桿以及在橫桿下端面等間距設(shè)置有5 個出氣孔的結(jié)構(gòu),實現(xiàn)散熱處理,散熱位置多;

        (2)使用一個電動機和一個扇葉就可以實現(xiàn)氣流從出氣孔處噴出,散熱效果理想;

        (3)裝置結(jié)構(gòu)簡單,使用方便,購買成本低,投入電力運行成本也低,經(jīng)濟效益明顯。

        3 實踐應(yīng)用及效果分析

        從2015 年1 月至2019 年10 月,挖金灣礦供電系統(tǒng)發(fā)生多起因變壓器過熱導致的安全事故,嚴重影響到煤礦開采工作效率及工作人員的生命安全。從2019 年11 月至今,新型高效散熱型煤礦變壓器在挖金灣礦供電系統(tǒng)中進行了應(yīng)用,變壓器整體運行穩(wěn)定,設(shè)備散熱效果好,設(shè)備運行至今沒有發(fā)生一起因散熱問題導致的安全事故,為企業(yè)創(chuàng)造了較好的安全經(jīng)濟效益。

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