王 玲 但堂睿

（1.重慶公共運輸職業(yè)學院軌道車輛與機械系，重慶402247；2.重慶ABB江津渦輪增壓系統(tǒng)有限公司，重慶402247）

1 產(chǎn)品概述

電力機車變壓器油泵是適用于電力機車變壓器強迫循環(huán)冷卻系統(tǒng)中的專用油泵，冷卻方式為內(nèi)循環(huán)冷卻。

電力機車變壓器油泵為油泵與電動機組合一體的結(jié)構(gòu)形式。殼體與機座采用特種鋼板材質(zhì)焊接加工成型，防滲漏能力強。油泵部分：采用離心式泵，葉輪直接安裝在電機軸端，靠葉輪旋轉(zhuǎn)的離心力作用產(chǎn)生壓差。電動機部分：采用潛油結(jié)構(gòu)，并進行特殊設(shè)計，以平衡電壓、電流、頻率的波動所帶來的不良影響，按軸功率配用電機，并能在入口油溫不超過80℃的熱變壓器內(nèi)長期運行。

2 目前國內(nèi)外生產(chǎn)的變壓器油泵的結(jié)構(gòu)形式一般如下

2.1 按泵的葉片形式劃分

（1）離心式變壓器油泵：配裝離心式葉片泵，一般適用于變壓器強油風冷卻器。

（2）軸流式變壓器油泵：配裝軸流式葉片泵，一般適用于低揚程、大流量、低油阻力的變壓器片式散熱器冷卻系統(tǒng)中，可做多種冷卻形式的切換選擇：當泵停止運轉(zhuǎn)的時候，油泵只相當于一段低阻力的管路連接段，此時變壓器可做ONAN（自冷式）或ONAF（風冷式）運行。當泵通電運轉(zhuǎn)時，可做OFAF（強油風冷式）運行，冷卻效率大大提高，溫升系數(shù)C值大幅度下降。

2.2 按驅(qū)動電機結(jié)構(gòu)劃分

（1）常規(guī)感應三相異步電動機驅(qū)動的普通型變壓器油泵。

（2）盤式電機（軸向氣隙）驅(qū)動的盤式變壓器油泵。

兩種結(jié)構(gòu)的差別主要是驅(qū)動電動機不同，使用功能、安裝尺寸、形式完全相同。

3 盤式變壓器油泵

日本是首先將盤式電動機應用到變壓器油泵上的國家，它的轉(zhuǎn)子靠不旋轉(zhuǎn)的軸與旋轉(zhuǎn)的軸承支撐著懸在定子上面，如同磨盤上的碾。故名：盤式電機變壓器油泵。

3.1 盤式電機的優(yōu)點

（1）硅鋼片的材料利用率達70%以上，普通電機只有45%。

（2）結(jié)構(gòu)緊湊，軸向長度短，只有普通電動機長度的1/2，但幅向粗大。

步驟1：根據(jù)互質(zhì)陣模型，求解接收信號的協(xié)方差矩陣，并對協(xié)方差矩陣進行列向量化處理，構(gòu)造虛擬陣列模型，如式(11)所示；

（3）電動機散熱條件好，設(shè)計電密高。

3.2 盤式電機做成變壓器油泵時應該密切注意的問題

（1）盤式電機的軸向磁拉力是很強的。當軸承經(jīng)過長期運轉(zhuǎn)產(chǎn)生磨損和間隙時，這種軸向磁拉力會使這個間隙直接轉(zhuǎn)化為定子、轉(zhuǎn)子間氣隙的減少，直至定子、轉(zhuǎn)子鐵與鐵之間的摩擦。

（2）盤式泵啟動電流和運行電流都比普通型電動機油泵大20%以上、啟動力矩低、啟動時間長。

采用雙推力軸承的盤式泵，其現(xiàn)場檢修調(diào)整軸承間隙時工藝難度較大。軸承間隙大，則電流很高；間隙小，則效果不佳。不進行定期維修的盤式泵容易造成變壓器運行油色譜異常、油溫升高、油流繼電器抖動等諸多問題。

綜上，變壓器油泵可靠性要求高，ABB、SIEMENS、俄羅斯等隨主機出口到我國的變壓器油泵均為常規(guī)感應電動機結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品；我國則是將盤式電機變壓器油泵作為一種低速泵的新產(chǎn)品加以廣泛應用。在運行中如果忽略對其軸承的嚴密監(jiān)控，隨著這種結(jié)構(gòu)油泵運行時間的累積，事故的概率會加大。

4 關(guān)于軸流式變壓器油泵

目前，片式散熱器冷卻系統(tǒng)配套變壓器的規(guī)模和容量越做越大。大型變壓器還可以根據(jù)負載情況進行ONAN（自冷式）、ONAF（風冷式）或OFAF（強油風冷式）等多種冷卻形式切換選擇運行。當片式散熱器以O(shè)NAF（風冷式）或OFAF（強油風冷式）運行時，冷卻效率會大大提高，溫升系數(shù)C值下降。片式散熱器，以其免維護、輔機損耗小、低噪聲、低成本等優(yōu)勢，與傳統(tǒng)強油風冷卻器和強油水冷卻器相比具有明顯的優(yōu)越性。而配套片散的變壓器油泵，必須首先要滿足低油阻力、低揚程、大流量這樣的運行特點。

5 變壓器油泵的故障診斷和實時監(jiān)控問題的探討

在我國，目前變壓器油泵的故障診斷技術(shù)還非常原始，油泵故障的實時監(jiān)控技術(shù)還是空白。油泵運行狀態(tài)與故障隱患不可預知。一旦發(fā)現(xiàn)油泵故障時，油泵已經(jīng)到了不得不退出運行的狀態(tài)，這時往往由于電氣故障和機械故障磨損下來的大量金屬顆粒、碳化物、乙炔等已經(jīng)進入變壓器內(nèi)部，從而導致變壓器需要進行放油、開箱、器身清洗，烘干、下箱，注油，例行試驗等操作，工藝復雜，嚴重的甚至會做成變壓器絕緣的破壞或整個報廢，造成較大的成本損失。

5.1 帶有監(jiān)控功能的變壓器油泵和集中監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)成如下

（1）帶有監(jiān)控功能的變壓器油泵（可訂購亦可現(xiàn)場改造）。

（2）前端機，安裝在變壓器附近，可定時循環(huán)采集并檢測顯示2～12臺油泵運行狀態(tài)和電流信號，并完成各路信號的匯總、分析處理及顯示相關(guān)信息，實現(xiàn)與集中監(jiān)測機或直接與運行維護人員的數(shù)據(jù)通信。

（3）集中監(jiān)測機（可選），安裝在變電站監(jiān)控機房內(nèi)，與前端機有線相連，完成變壓器油泵的長距離監(jiān)測，前端機與集中監(jiān)測機間通信距離為有線1 000米之內(nèi)。

一般一臺變壓器安裝一臺前端機，可監(jiān)測12臺變壓器油泵，一臺集中監(jiān)測機可接2～8臺前端機。

5.2 帶有監(jiān)控功能的變壓器油泵的原理

通過泵內(nèi)的電磁感應傳感器檢出變壓器油泵的運行間隙，從而實時監(jiān)控泵的軸承磨損情況、運行狀況和預判故障。通過現(xiàn)場設(shè)置的前端機中顯示的各臺油泵的綠區(qū)（安全運行）、黃區(qū)（臨界預警）、紅區(qū)（危險警示）顯示，可以即時顯示和預判油泵的運行狀態(tài)、工作電流與故障。當進入“紅區(qū)”時，會發(fā)出聲光報警和信息輸出。故障檢出率：100%。傳感器是由一組與油泵繞組相同材料繞制并與繞組絕緣成一體的感應線圈，與傳統(tǒng)常規(guī)變壓器油泵相比，結(jié)構(gòu)和功能相同，只是在出線盒位置附加了一接口，完全符合變壓器油泵產(chǎn)品運行可靠性的特殊要求。

5.3 集中監(jiān)測機(可選）

為現(xiàn)場運行的多臺份“前端機”監(jiān)控提供了信息化、智能化的便捷窗口手段。當集中監(jiān)控實施后，各臺份油泵實時運行和時段運行狀況都有了信息化的記錄內(nèi)容，還可實現(xiàn)遠程通信報警。這使得現(xiàn)場戶外高電壓、強電場、惡劣環(huán)境下的變壓器監(jiān)測維護管理人員隨時掌握設(shè)備運轉(zhuǎn)情況。使監(jiān)控維護工作變被動為主動，盡量減少停機事故的發(fā)生，極大地提高了設(shè)備的可靠性技術(shù)水平。

6 機車變壓器油泵的發(fā)展方向問題

變壓器油泵安裝在電力機車上，抗沖擊和抗振動性能強，防護等級高。隨著我國高鐵和機車運行里程數(shù)越來越多，高可靠性，節(jié)能高效、功能一體化、智能化，是機車變壓器油泵今后的發(fā)展方向。同時，機車變壓器油泵的發(fā)展，還與世界范圍的新材料、新工藝、新技術(shù)突破息息相關(guān)。因此，盡快規(guī)范并組織起全行業(yè)的優(yōu)化系列設(shè)計，使我國變壓器油泵水平朝著科學的、健康的方向發(fā)展，有利于變壓器整體技術(shù)水平的提高。