第一節(jié) 產(chǎn)品定義、性能及應(yīng)用特點

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)卻系統(tǒng)中的專用油泵，冷卻方式為內(nèi)循環(huán)冷卻。

相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)JB/T10112-1999《變壓器油泵》、Q/CED05-1999《電力機車變壓器油泵》。

第二節(jié) 發(fā)展歷程

1892年狄賽爾發(fā)明了柴油機，柴油機用燃料裝置源于1893年魯?shù)婪?，狄賽爾發(fā)明的煤粉噴射裝置。

為了獲得更好的燃油經(jīng)濟性、操縱性和乘坐舒適性，柴油機對噴射裝置提出了更高的要求。為此，人們正在 研究 引入電控噴油油泵。80年代出現(xiàn)了電子控制噴油裝置的柴油機。

電力機車變壓器油泵在過去的幾十年里有了突飛猛進的發(fā)展。以前它被認(rèn)為僅僅是一個可更換的常規(guī)維護部件，而現(xiàn)在則被廣泛地認(rèn)為是“強制油冷卻”變壓器的一個重要部件—這種部件需要精設(shè)計、高質(zhì)量以及系統(tǒng)化的預(yù)防性維護。

第三節(jié) 上游 行業(yè) 發(fā)展?fàn)顩r 分析

2008年，中國鋼鐵工業(yè)經(jīng)歷了歷史上最為嚴(yán)峻的考驗。上半年國內(nèi)連續(xù)遭受罕見的自然災(zāi)害，鋼鐵生產(chǎn)所需大宗原燃材料大幅上漲，帶動鋼材價格攀上歷史最高價位。下半年，金融危機席卷全球，鋼鐵 行業(yè) 遭受沉重打擊。由于內(nèi)需不振、外需疲軟，國內(nèi)鋼材市場價格一度大幅跳水，部分鋼材品種價格甚至創(chuàng)下2005年以來的最低水平。生產(chǎn)運行演繹了歷史上最為慘烈的大起大落。

1、生產(chǎn)增速大幅下降。2008年全國累計產(chǎn)粗鋼、生鐵和鋼材50049萬噸、47067萬噸和58177萬噸，同比增產(chǎn)559萬噸、-74萬噸和2000萬噸，增長1.1%、-0.2%和3.6%，增幅同比回落14.6、15.4和19.1個百分點。

全國29個產(chǎn)鋼省份中，12個省負增長，累計減產(chǎn)1075萬噸，17個省增產(chǎn)1635萬噸。

重點鋼鐵企業(yè)產(chǎn)鋼39209萬噸，占全國產(chǎn)量比重同比下降0.8個百分點。

2、鋼鐵產(chǎn)品出口下滑。全年累計出口鋼材5923萬噸，同比減少342萬噸，下降5.7%，出口鋼坯129萬噸，減少643萬噸，下降80%。進口鋼材1543萬噸，下降8.8%，進口鋼坯25萬噸，增長3.9%。折合成粗鋼，全年凈出口粗鋼4764萬噸，同比減少726萬噸，下降13.5%。

3、 行業(yè) 利潤增幅回落。1-11月鋼鐵 行業(yè) 利潤1475億元，同比減少234億元，下降13.7%。虧損企業(yè)虧損額187億元，同比增長3.1倍。

4、投資保持較高增速。1-11月，鋼鐵 行業(yè) 完成投資2859億元，同比增長27.1%。增幅同比上升11.9個百分點。

5、市場價格急劇下滑。12月末，全國鋼材價格綜合指數(shù)103.3點，同比下降21.8點，與今年高的162.26點相比，下跌59點，下降36.3%。其中∮6.5mm普通線材平均價格3589元/噸，比今年最高點下跌2318元/噸；∮12mm螺紋鋼平均價格3820元/噸，比今年最高點下跌2015元/噸；6mm中厚板平均價格4396元/噸，比今年最高點下跌2699元/噸；2.75mm熱軋板卷平均價格3804元/噸，比今年最高點下跌2256元/噸；0.5mm冷軋薄板平均價格4668元/噸，比今年最高點下跌2805元/噸。

第四節(jié) 下游產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況 分析

下游產(chǎn)業(yè)——機車 行業(yè)

中國的鐵路車輛制造 行業(yè) 發(fā)展歷史悠久，1880年，唐山胥各莊機修廠成立。次年，制造出“龍?zhí)?rdquo;蒸汽機車。建國后，在國家的大力扶持下，我國機車車輛工業(yè)從無到有，迅速成長為國民經(jīng)濟中的一支重要力量。2000年，中國的機車車輛工業(yè)管理體制發(fā)生了歷史性的變革，壟斷的局面有所改變，中國鐵路機車車輛工業(yè)總公司與鐵道部脫鉤后，分立重組為中國北方機車車輛工業(yè)集團公司和中國南方機車車輛工業(yè)集團公司。從而被推向市場，這樣就將形成國內(nèi)鐵路機車車輛市場的競爭性格局。

入世后國際知名的機車車輛制造企業(yè)或以政府貸款為優(yōu)惠條件，或以租賃經(jīng)營為手段，或以合資合作為跳板，將聯(lián)手把產(chǎn)品、資金、技術(shù)推入國內(nèi)市場，這對中國的機車車輛工業(yè)勢必將帶來嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

中國目前可以自己設(shè)計、生產(chǎn)、維修各種機車，并在1988年結(jié)束了制造蒸汽機車的歷史，進入以內(nèi)燃機車和電力機車牽引火車的時代。

目前世界上的火車已主要由內(nèi)燃機車或電力機車牽引，火車運行速度也大大提高。最先進的磁懸浮列車?yán)么帕κ沽熊噾腋≡阼F軌上，速度最高能達到每小時500多千米，而且還將繼續(xù)提高。盡管今天汽車和航空運輸已獲得了巨大的發(fā)展，火車仍占有不可忽視的地位。

鐵路是我國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的大動脈。在我國五大交通運輸方式中一直處于首要地位。經(jīng)過50多年的發(fā)展和進步，三次歷史性的重大技術(shù)突破，目前我國鐵路運營里程已達7。19萬km，位居世界第三，亞洲第一。其中復(fù)線鐵路2。38萬km，電氣化鐵路1。83萬km，均居亞洲第一。我國鐵路以7萬多km線路完成換算周轉(zhuǎn)量2萬億km，已成為世界上鐵路運輸強度最大，運輸效率最高的國家。鐵路機車車輛配件制造業(yè)為鐵路運載設(shè)備提供了必要的零件和支持，因此具有重要地位。

未來10年，我國鐵路機車車輛配件制造業(yè)正處于技術(shù)升級換代的時期從2000年起，10年內(nèi)要完成內(nèi)燃，電力機車的直流傳動向交流傳動的過渡，要從準(zhǔn)高速發(fā)展到高速。"先鋒號"和具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的"中華之星"先后創(chuàng)造了292km/h和321。5km/h的時速記錄，同時國家已經(jīng)開始著手時速330km動力分散型高速動車組和接觸網(wǎng)系統(tǒng)的 研究 。

隨著中國加入WTO，促進國民經(jīng)濟更快，更健康的發(fā)展，鐵路運輸對機車車輛裝備的需求將快速增加。目前我國的機車轉(zhuǎn)向架制造能力是1300臺/年，數(shù)量基本能滿足國內(nèi)市場需求，但出口量尚低。與發(fā)達國家相比，在技術(shù)性能，制造工藝，質(zhì)量及品種方面尚有相當(dāng)大的差距。而且我國機車車輛配件工業(yè)在 行業(yè) 結(jié)構(gòu)方面未臻合理，全 行業(yè) 的元器件，部件，組件專業(yè)化分工不夠細。因此，工藝落后，精度不高，制造水平低，良好的設(shè)計難以在產(chǎn)品中體現(xiàn)出來。

我國三年內(nèi)鐵路基礎(chǔ)建設(shè)的計劃投資將超3.5萬億元。鐵道部發(fā)展計劃司司長楊忠民介紹，為了平和經(jīng)濟波動，加大鐵路基建將對拉動國民經(jīng)濟以及相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的增長起到積極作用。

未來4年內(nèi)將根據(jù)客貨運輸需要和新建鐵路投產(chǎn)情況，計劃安排機車車輛購置投資5000億元。平均每年用于機車車輛購置投資約1250億元。

第五節(jié) 產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

當(dāng)變壓器油泵正常運轉(zhuǎn)時，它能保證最大的冷卻效率從而保證變壓器全速工作。而油泵的損傷會導(dǎo)致斷電故障，造成嚴(yán)重損失并可能對變壓器造成災(zāi)難性破壞。如果使用了設(shè)計或制造有缺陷的油泵，很難發(fā)現(xiàn)和預(yù)防這種損傷。

在解決這些問題方面美國的變壓器油泵商通過改進設(shè)計和不斷創(chuàng)新而處于世界領(lǐng)先水平，比如他們通過使用超聲波傳感器來監(jiān)測軸承的狀況。一些大型公司通過使用可靠的換熱、機械、密封、電子和流體系統(tǒng)來提高變壓器油泵的性能。

軸承和葉輪的磨損可能會把磨損產(chǎn)生的金屬顆粒通過油泵、冷卻器和變壓器帶進變壓器油的循環(huán)中，這樣會導(dǎo)致油和絕緣部件的絕緣性能變差，可能有產(chǎn)生電弧的危險。此外還可能降低輸送效率和壓力從而降低冷卻性能。

插線盒和密封表面處的泄漏除了會使變壓器油流到外部環(huán)境中外，還可能會損害油泵性能，讓水汽進入油路。

目前最先進的油泵通過提高軸承設(shè)計、使用超聲波監(jiān)測軸承狀況和提高制造質(zhì)量降低上述風(fēng)險。

對軸承設(shè)計的唯一的也是最重要的改進是用銅套筒軸承代替了滾珠軸承。

變壓器油不適合用作滾珠軸承的潤滑油。實際上，滾珠軸承只有在使用重油或者油脂潤滑的時候才可用。當(dāng)使用黏度較低的變壓器輕油時這種軸承會縮短使用壽命。

不連續(xù)運轉(zhuǎn)的滾珠軸承泵常常因為變壓器振動引起的壓痕狀磨耗或?qū)α饕鸬奈⒘鲃佣?。?dāng)大多數(shù)固定軸承只受到振動載荷時，潤滑劑會被擠出承載區(qū)。然而，因為軸承滾動的距離很小，就不會隨時填補擠出的潤滑劑。由此產(chǎn)生的摩擦雜質(zhì)會氧化形成一種研磨化合物進一步加速軸承的磨損。所有的美國制造商都不再在變壓器油泵中使用滾珠軸承了。北美最大的變壓器油泵制造商和再制造商俄亥俄州Salem的CardinalPumps&Exchangers是UnifinInternational下屬的一家公司，該公司使用特定的銅套筒徑向/推力軸承和硬化鋼推力環(huán)，對所有滾珠油泵進行改裝。

軸承需要有良好的表面拋光和準(zhǔn)確定位的滾道來傳輸潤滑油，從而在任何情況下都保持充足的潤滑膜。

變壓器油泵長期可靠地運轉(zhuǎn)不僅依賴于軸承和液壓設(shè)備，還依賴于是否能提前監(jiān)測到磨損，從而確保冷卻系統(tǒng)有效運轉(zhuǎn)并保護油泵和變壓器防止損壞和故障的發(fā)生。J.W.Harley/TecSonicsInc.公司在1984年研制了一種專利超聲波軸承磨損監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)的根據(jù)聲音、振動和油垢來監(jiān)測變壓器油泵磨損情況方法的缺點。

超聲波軸承磨損監(jiān)測系統(tǒng)可以進行預(yù)警。通過記錄歷史紀(jì)錄，監(jiān)測系統(tǒng)可以提供磨損率的情況，這樣可以幫助確定是否要進行預(yù)防性維護，從而保護設(shè)備、避免故障并對維護及預(yù)算進行優(yōu)化。

在推力軸承和徑向軸承的關(guān)鍵點上安裝了6個精確超聲波傳感器，一個固定安裝的壓電換能器發(fā)射高頻聲波并精確測量回音時間從而確定傳感器和軸承面的距離，可以精確到0.0002英寸。然后跟基線傳感器讀數(shù)進行對比以確定軸承是否發(fā)生了磨損。在任何情況下，不論油泵是否在運轉(zhuǎn)，對傳感器的讀數(shù)都進行了溫度補償，也無需拆開油泵。轉(zhuǎn)軸觀測塞用于檢查觀轉(zhuǎn)軸/推進葉片的運轉(zhuǎn)是否正常。

制造油泵應(yīng)該采用高硬度的鑄鐵作為油泵材料（外殼、馬達保護殼和推進葉片）以保證油泵的長使用壽命。為了保護外表面免受腐蝕，應(yīng)該采用高性能/高質(zhì)量涂層（底漆和表面漆）。

所有的套筒軸承泵在中心點之間都應(yīng)該有支承軸頸和推力面，以保證共軸和表面拋光。油泵的所有轉(zhuǎn)軸、推進葉片和馬達都應(yīng)該通過動態(tài)平衡保證長期、抗振的運轉(zhuǎn)。

耐用的電源線可以承受紫外線、油、水和極端天氣情況的考驗，保證了變壓器油泵的可靠性。

第六節(jié) 產(chǎn)品工藝特點或流程

電力機車變壓器油泵運行于運動中的電力機車上，要求抗沖擊和防振動性能強，防護等級高，一般為戶內(nèi)使用。

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。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。泵殼將工作輪排出的高速匯流動能轉(zhuǎn)化成壓力迫使變壓器油進行循環(huán)。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，并按軸功率配用電機，并能在入口油溫不超過80℃的熱變壓器內(nèi)長期運行，電機熱量一部分經(jīng)油將熱量傳給機殼，機殼再將熱散發(fā)到周圍的空氣中，但主要部分經(jīng)泵殼的高壓力區(qū)由前軸承座上的幾個進油孔將油壓入機殼內(nèi)，而后油受葉輪負壓作用經(jīng)軸中心回油孔至前軸承流回葉輪入口處，從而使油周而復(fù)始進行循環(huán)冷卻，保證散熱性能良好。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。電磁線采用航空用特種電磁線，軸承采用E級滾動軸承，前后端均為E308Z，使用壽命長。

電力機車變壓器油泵結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，使用方便，為電力機車變壓器強循環(huán)冷卻配套產(chǎn)品之首選。

電力機車變壓器油泵機構(gòu)圖

第七節(jié) 國內(nèi)外技術(shù)未來發(fā)展趨勢 分析

新的電力機車變壓器油泵技術(shù)的發(fā)展將趨于高精、高效、柔性及自動化方向。

1、開展實用的、低成本、高效率的制造技術(shù) 研究 。當(dāng)前的電力機車變壓器油泵制造或多或少的都存在著制造成本高、效率低、裝置復(fù)雜、操作不易掌握等局限性，所以開發(fā)低成本、高效率、適應(yīng)性廣、工業(yè)化應(yīng)用程度高的電力機車變壓器油泵技術(shù)已成當(dāng)務(wù)之急。

2、開發(fā)電力機車變壓器油泵的在線檢測、監(jiān)控、故障自診斷技術(shù)。利用聲信號來判斷工況，對油泵質(zhì)量進行評估，應(yīng)用計算機對制造過程進行控制，開發(fā)檢測、處理、質(zhì)量評估、控制一體化的制造系統(tǒng)。

3、應(yīng)用自適應(yīng)控制技術(shù)和專家系統(tǒng)技術(shù)、實現(xiàn)油泵的智能化制造。模糊數(shù)學(xué)、數(shù)據(jù)庫、以范例和模型為基礎(chǔ)的決策系統(tǒng)、專家系統(tǒng)等理論與技術(shù)的發(fā)展及其在制造業(yè)中的成功應(yīng)用，為電力機車變壓器油泵技術(shù)的智能化提供了可靠的技術(shù)基礎(chǔ)。

4、開發(fā)遠程控制系統(tǒng)。應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對制造過程進行遠程操作、管理、臨控與診斷。

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