电机实验室扩建项目可行性报告.docx

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电机实验室扩建项目可行性报告

电机试验站扩建项目

可行性报告

宁夏鑫瑞特电机机械制造有限公司

二〇一二年五月

一、鑫瑞特电机概况

宁夏鑫瑞特电机机械制造有限公司其前身为“宁夏电机有限责任公司”，是1965从天津大明电机厂内迁的企业，也是原国家机械工业部在宁夏唯一一家生产中小型电机的厂家，2005年经改制后冠名宁夏鑫瑞特电机机械制造有限公司。

公司位于银川德胜开发区，全厂占地面积13万平方米，员工280余人，主要生产普通、特种、高压、耐振电机、隔爆电机等，共有十几个系列，300多个规格。

公司具有40多年的电机生产历史，产品集设计开发、生产制造、销售与一体，具有一定的技术基础和完善的现代化管理制度，其产品先后被自治区评为优质产品和宁夏名牌产品、中国市场驰名品牌。

我厂开发的耐振电机被国家评为新产品奖，配套建筑机械出口日本、韩国、马来西亚等国家。

多年来企业被自治区政府评为先进企业、省质量管理奖单位，宁夏回族自治区技术质量监督局授予省级电机检验站和省级企业技术中心。

公司自1998年开始全面贯彻实施ISO9001质量体系标准，完善现代化企业制度，开展了以质量管理为管理轴心的工作程序，形成了从产品原材料进厂到生产过程控制，产品出厂，售后服务等一套制度严明、管理规范客户服务周到的工作程序。

确保了产品的制造质量，有效的提高了企业和社会效益。

同时，公司还不断的把新产品开发的触角延伸到煤矿、石油、建筑、水力、大型机械领域。

随着产品知名度的提高，与陕鼓风机、武汉钢厂、上海凯泉泵业、石家庄水泵厂、安徽三联等国内大型知名企业配套，产品销往长江流域。

为加速企业的发展，做好宁夏电机品牌产品，紧跟国家十二五能源规划，企业对产品结构进行优化，“上大压小”、“高效节能”加速淘汰落后设备和产品，加大技改步伐，提高技术含量，使企业上档次、上规模。

完善企业技术中心改造，使技术中心的实验能力能够实验变频、叠频和大功率等级的产品，做到试验用电源是理想的正旋波电源。

一期改造后，使企业的实验能力扩展到3.5MW（3500KW），形成实验电源为：

380V、660V、690V、1120V、3000V、6000V、10000V的宽领域电源。

频率为：

50HZ、60HZ、5-100HZ的变频电源。

一期改造后公司实验能力可以满足高效节能电机、发电机的型式试验、出厂试验及各种鉴定。

鉴定标准完全符合IEC《国际电工委员会标准》和GB755《旋转电机通用标准》。

通过改造使企业迅速形成一个新的实验中心、新的人才队伍、新的管理理念、新的经济增长点的全新机制。

公司一贯奉行“质量第一”的宗旨，积极贯彻“为用户提高满意的产品和服务”的质量方针。

愿忠诚与顾客合作，共创美好未来。

二、企业技术中心概况

技术中心由：

产品研发设计中心、产品实验中心和产品质量检验中心三部组成。

本期改造是产品实验中心。

改造目标：

提高企业产品研发能力适应市场需求、及保证产品质量。

一期改造：

使鑫瑞特电机技术中心辖管的实验中心达到同行业先进水平；能够独立的承担我区0.22-11KV电压等级的电动机、发电机的耐电压实验，功率等级0.37-3500KW的型式实验和出厂实验；能够实验5-100HZ不同频率要求的电动机。

二期改造：

使电动机实验功率由3500KW提升到5600KW，大型电动机开展叠频实验（对温升进行检验）。

可以完成自治区质量技术监督局所有大、中、小电动机、发电机监督检验任务。

试验标准：

GB755-2005《旋转电机定额和性能》

GB1032-2008《三相异步电机实验方法》

GB1029-2005《三相同异步电机实验方法》

GB997-2003《旋转电机结构及安装形式》

JB10315.2-2002《YKK、YKK-W系列高压三相异步电动机技术条件》

JB7594《YR系列高压三相异步电动机技术条件》

GB13957（等同IEC34-1）《大型三相异步电动机基本技术条件》

GB10069.1（等同ISO1680.1）《旋转电机噪声测试方法及限制》《噪声工程测试方法》等。

改造后能力：

企业通过对技术中心的试验在改造后，其实验范围提升到5600KW及以下，试验精度完全等同于ISO、IEC国际标准。

可以对我区100MW及以下的火力发电厂用电动机做全面测试。

亦可以作为地区大型电动机实验基地、教学基地。

三、实验中心系统解决方案

国家在十一五期间就对用电量大、量广的电动机提出节能高效要求，因为国家发电量总数的75-80%是电动机耗掉。

可见提高电动机效率是利国利民的大事，况且发达国家的技术壁垒也促使我们应尽快的缩短与其差距。

从五十年代至七十年代，国家几次组织全国联合设计电动机，JO2、Y、Y2系列等，其力能指标不断的缩小和发达国家之差距。

改革开放后今天，中国已是世界制造。

ISO、IEC、NM（美国尼玛标准）等标准的引进，不断的在提升我们的制造水平，改进我们的设计效率。

YE3高效电机的效率已完全符合要求最高的美洲标准，已超过欧洲的效率要求。

单台电机容量10000KW及以下的产品，我们国家每年都有数十亿元的产品出口。

我公司的产品也通过各种设备出口到日本、泰国、马来西亚等南亚地区，2011年拟把高压电动机出口到中亚、印度和欧洲等国家。

产品质量的提升、产品效率的提高、产品功率因数提高都要更好的对制造过程监督和产品性能试验。

我公司虽然担负着自治区电机技术中心，但多年来，试验站一直没有改造，试验设备老化、精度低；试验变压器耗电大、效率低；试验用的标准正弦波发电机组容量小，都不足以担当目前实验任务。

2013年-2014年一期改造

3.1、硬件改造新添设备

1、750KVA正选波发电机组（负反馈用一套）2套；

2、SCD9-800KVA干式变压器2台；

3、HXGN-15高压PT柜、进线柜、出线柜4面；

4、GGD2型低压进线、电容出线柜9面

5、电脑15台。

3.2、软件更新

购DCSJ（SK）电磁设计软件，用以优化设计1套。

2014年-2015年二期改造

二期改造主要结合我区煤电化工业、火电工业的单机容量大进行。

大电机的启动及启动过程的补偿也是电力系统急需解决的大问题。

为此，我们结合试验改造降补起动方案如下：

3.3、大电动机降补起动概述

3.3.1、主要用途及适用范围

TCS系列降补固态软起动装置适用于大中型高压鼠笼交流异步电动机或异步起动的高压同步电动机，作电机降压起动之用。

可以大大的降低实验时起动电流、增大起动转矩，无电磁干扰，对实验仪器没有辐射，提高实验数据准确性。

降补固态软起动装置适用范围：

电压等级3kV6kV、10kV，额定功率8000kW以下电机的降压软起动。

3.3.2、改造后特点特点

1、起动时回路电流小于1.8倍电机额定电流，最小可达到额定电流,且恒定；

2、起动时电网的压降在5%-12%之间可任意选择；

3、对试验站容量要求很低，显著减小变压器安装容量，大幅降低一次设备投资；

4、用新设备起动转矩大，可满足不同负载的要求；

5、用新设备可连续起动，重复精度高，起动时切换过程无操作过电压；

6、用新设备无谐波，母线压降很低，基本不影响电能质量；无附加有功损耗；

7、新设备全密封，不受环境限制，安全可靠，寿命长，基本免维护；

8、新设备体积较小，安装使用方便。

3.3.3、结构特征与工作原理

3.3.3.1、总体结构及其工作原理、工作特性。

总体结构如下图：

图1降补固态软起动装置配置图

核心部分为降补固态软起动器（包括降压控制装置和无功控制装置），通过软起起动柜将其与10kV（或6kV）母线相连接，通过软起连接柜将其与电机相连接。

众所周知，大型电动机在起动过程中将消耗大量的无功功率，从而引起电网电压的波动。

为了降低电机起动对电网电压的影响，需要在电机端并联一个无功发生器，由它提供电动机起动过程中所需要的部分无功功率。

为了进一步降低母线电流I1，本此改造将电动机及无功发生器并联回路经降压器接入电网，通过降低机端电压的方式进一步减小电流。

此时降压器的输出电流为电机电流ID与无功发生器电流IC之差，输入电流为输出电流的k倍（降压器一二次电压比为1:

k，k＜1）。

即起动时从电网吸收的电流：

。

当起动柜合闸，电机开始起动。

随着转速的增加，电机端电压逐渐升高，起动转矩逐步增加。

电机达到额定转速后，运行柜合闸，同时降补装置连接柜及起动柜分闸，切除降补固态软起动器，起动完毕。

为减少以至消除操作过电压，我们采用在转切过程中加入缓冲装置的措施。

使得电机在转切全压时没有失电过程，并且保证了电机端电压与母线电压相角的一致性，从而消除了转切时的操作过电压，达到理想的转切效果。

3.3.3.2、主要部件的结构、作用及工作原理。

本次改造的核心部分为降补固态软起动器，由降压控制装置和无功控制装置组成，其中降压控制装置包括降压器及降压控制柜，无功控制装置包括无功发生器及无功控制柜。

降压器的作用是降低母线电压，给电机施加恰当的起动电压值。

降压器输入为母线电压，考虑到电网及负载的波动，降压器输出设置为三组抽头。

其上部端子如下图：

图2降压器上部端子图

其中，A、B、C为一次侧三相进线，通过软起起动柜与母线相连。

a、b、c为二次侧三组出线，通过软起连接柜与电机相连。

X、Y、Z为降压器中性点引出线，连接至降压控制柜进线端。

降压控制柜的作用有两点：

一是对二次电压的平衡调节作用，弱化中性点的飘移；二是消除转切全压时的操作过电压。

一般降压起动方式，在转切到全压时总存在一个操作过电压的问题。

为减少以至消除操作过电压，我们采用在转切过程中加入缓冲装置的措施，加入后等效电路如下：

图3缓冲阻抗作用等效电路

从等效电路可见，在加入缓冲阻抗后，使得电机在转切全压时没有失电过程，并且保证了电机端电压与母线电压相角的一致性，从而消除了转切时的操作过电压，并使整个转切过程物理过程清晰并可明确计算出来，从而可以预知转切时的状况，达到理想的转切效果。

无功发生器的作用是提供电机起动所需要的大量无功，减小从系统吸收的电流，从而减小对电网的影响。

其等效电路及矢量图如图4所示：

图4（a）无功发生器作用等效电路图

图4（b）无功补偿矢量图

由图中可以看出，提供无功后，从系统吸收的电流明显减少。

无功控制柜则用来与无功发生器配合，组成无功控制系统，适时提供合理的无功量。

在起动过程不同的阶段，电机所需要的无功是变化的，无功发生器输出的无功太大或太小都必然引起系统的不稳定。

采取以下三个措施来保证系统稳定：

（1）分级控制

将无功发生器可以产生的无功量设计为多组，在电机开始起动时需要的无功最大，就投入最多组的无功。

当电机转速逐渐升高，所需无功逐渐减少，逐级切除无功组，以限制电压波动、保持系统稳定。

（2）电压控制方式

但仅靠分级来保证显然是不够的，我们采用了更为直接的电压控制方式，直接根据电机端电压的情况动作无功发生器。

随着电机端电压的抬升，若不适时减少无功，将造成系统的不稳。

所以，在留有合理裕量的前提下，我们以电机端电压为控制点，到了某一定值时就进行无功组的切除。

（3）无功量控制策略

在上述两种方式下，已经可以保证系统的稳定，但是如果无功组的大小设置不合理，也会造成切除时的电网电压波动较大。

所以，以切除每个无功组时造成电压波动小于电机刚起动时电压波动的1/2为标准，设计各无功组的大小。

3.4、变频电机实验改造

3.4.1、一期改造后变频电机实验能力电压为0.22-10KV；频率5-100Hz；功率等级达到1600Kw及以下。

二期改造后，功率等级可以提高到5600Kw及以下。

3.4.2、变频、叠频实验技术要求

1、改造后的变频试验电源测试要求应符合（达到国际先进水平）

1.1、GB755-2008《旋转电机定额和性能》、

1.2、GB1032-2005《三相异步电动机试验方法》、

1.3、JB/T7118-2004《变频调速专用三相异步电动机技术条件》、

1.4、GB/T18488.2-2006《电动汽车用电动机试验方法》、

1.5、GB/T1029-2005《三相异步电动机试验方法》、

1.6、GB/T10068-2000《旋转电机振动测定方法及限制》、

1.7、GB/T10069-2000《旋转电机噪声测定方法及限制》、

1.8、GB3859《半导体整流器》、

1.9、GB/T13422-1992《半导体电力变流器电气试验方法》、

1.10、GB/T16927.1-1997《高压试验第一部分；一般试验要求》、

1.11、GB/T12668《调速电气传动系统》、

1.12、GB/T17626《电磁兼用》、

1.13、GB50054-95《低压配电设计规范》、

1.14、GB50055-93《通用用电设备配电设计规范》、

1.15、GB/T63-90《电力装置的电测量仪表装置设计规范》、

1.16、GB6738-86《电量指示和记录仪表及其附件的安全要求》等三相异步电动机、同步电动机的出厂试验和形式试验有关标准的要求。

2、运行条件

改造后试验台可以在以下条件运行：

2.1、中央控制室额定工作温度＋20℃，允许变化范围10℃-20℃，空气相对湿度在＋20℃时不超过85%。

2.2、能屏蔽电磁场干扰、能抗机械振动。

2.3、屏柜区环境温度为-5℃—＋40℃，空气相对湿度在＋40℃时不超过50%，在＋25℃时不超过85%。

2.4、工作制为连续性。

2.5、试验系统适用范围

改造后试验电机的种类和额定电压

三相异步电动机、同步电动机、电动汽车用电动机3000185-2000；额定电压380-10000V。

2.6、功率实验

2.6.1、单台电机空载试验：

185-5600KW；

2.6.2、单台电机叠频法温升试验：

185-5600KW；

2.6.3、两台电机对拖负载试验：

185-1600KW；

2.6.4、异步电机与直流电机对拖负载试验：

185-1600KW；

2.6.5、单台同步电机空载试验：

220-5600KW。

3、试验项目

3.1、温度测量

3.1.1、试验台温度测量功能，配置8路温度测量模块实施监测；

3.1.2、环境温度设单独软件界面，并且相关实验会自动调用（例如直流电阻自动根据环境转换到20℃、75℃时值）。

3.2、绝缘电阻测量

3.2.1、试验台集成绝缘电阻测量功能，试验电压为500V/1000V/2500V；

3.2.2、可自动测量吸收比并自动换算到75℃时值。

3.3、工频耐压试验（50-60HZ）

3.3.1、试验台提供工频耐压试验的自动控制与测量保护功能；

3.3.2、试验软件根据电机参数自动选择试验电压档位，最大试验电压35KV；

3.3.3、电流档位为（50mA，100mA，200mA,500mA,1A）;

3.3.4、实时显示电压电流（软件可分别显示曲线与交流泄漏电流曲线）；

3.3.5、由试验软件控制自动升压、自动计时、自动降压，耐压持续时间可自行设置。

3.4、匝间耐冲击电压试验

3.4.1、试验台应具有ZDT-400T微机匝间耐压试验仪同样功能（电压40KV）。

3.5、绕组直流电阻测量

3.5.1、试验台集成绕组直流电阻测量功能；

3.5.2、采用伏安法测量，采用四线制，消除线路与连接点电阻引起的误差；

3.5.3、计算机软件能自动补偿电流电压测量内阻引起的误差；

3.5.4、计算机软件根据实际环境温度将电阻自动换算为20℃时的电阻值；

3.5.5、配有测量自动切换模块，可实现三相绕组一次接线自动完成测量功能。

3.6、堵转试验

3.6.1、系统自动测量电压电流、堵转电流、堵转损耗及堵转转矩；

3.6.2、提供手动与自动两种选择以适应于不同要求。

选择自动，软件会自动调节电压频率，自动获取对应的实验数据，在完成试验后自动降压分断；选择手动，则由操作人员手动操作控制器，点击软件界面的相应按钮记录实验数据，试验完成后手动降压。

3.7、空载试验

3.7.1、同步电动机用异步启动后投励；

3.7.2、提供手动与自动两种选择以适应于不同要求。

选择自动，软件会自动调节电压频率，自动获取对应的实验数据，在完成试验后自动降压分断；选择手动，则由操作人员手动操作控制器，点击软件界面的相应按钮记录实验数据，试验完成后手动降压。

3.7.3、系统自动测量空载损耗、功率因数、三相电流不平衡度；

3.7.4、空载试验时轴温、转速、振动等试验，人工测量时，试验软件提供数据录入界面。

3.8、负载试验

3.8.1、两台同型号、同功率电机通过匹配的联轴器联接，或被试电机与直流电机通过匹配的联轴器联接做对拖负载试验；

3.8.2、同型号电机对拖时，通过两路变频器＋输出变压器供出0-13.5KV、0-100HZ电源进行试验，通过调节两台变频器的频率差提供负载；被试电机与反馈直流电机联接时，通过单路变频器＋输出变压器供出0-13.5KV、0-100HZ电源进行试验，通过调节反馈直流电机励磁大小提供负载；同步电机先用法启动并投励后再调节变频器或反馈直流电机励磁进行试验；

3.8.3、由软件自动调节控制使被试电机达到额定转速后，再由软件缓慢减少陪试反馈变频器输出功率，被试电机开始加载，直至被试电机达到额定负载。

计算机自动实时采集被试电机输入功率、被试电机输出转矩及转速曲线，并实时绘制负载特性曲线，记录并保存实验记录；

3.8.4、系统自动测量效率、负载特性曲线、功率因数等；

3.8.5、试验完成后系统自动制动电机并分断电源。

3.9、温升试验（直接负载法）

3.9.1、负载试验时进行温升试验；

3.9.2、被试电机在额定负载运行1小时，通过测温仪测量温度，软件提供数据录入界面，并保存到试验数据库；

3.9.3、试验台配置8路温度测量模块，外置表面温度测量传感器PT100，系统自动采集并绘制温升曲线。

3.10、温升试验（叠频法）

3.10.1、电机输出轴不带负载；

3.10.2、一路变频系统提供50HZ、0-13.5KV电源，一路变频系统提供0-5HZ、1000A电源，两路电源通过叠频在中间变压器进行二次耦合；

3.10.3、试验过程完全由计算机进行，调整到被试电机额定电压、额定电流、额定频率时保持运行，通过测温仪测量温度，软件提供数据录入界面，并保存到试验数据库；

3.10.4、试验台配置8路温度测量模块，外置表面温度测量传感器PT100，系统自动采集并绘制温升曲线。

4、对变频试验电源输出波形的要求

4.1、应能提供标准正弦波和PWM两种输出波形；

4.2、正弦波输出满足GB/T1032-2005、GB75-2008对电源质量的要求；

4.3、正弦波输出要求对低压变频电机实现3Hz~150Hz宽频输出，对高压变频电机实现3Hz~100Hz宽频输出，并满足低频堵转的要求；

4.4、频率偏差小于±0.2%，频率变化量小于0.1%；

4.5、对2.5MW变频电源应具备以后扩大容量的需要；

4.6、对200KW变频试验电源应具备主轴电机和汽车电机做型式试验的条件；

4.6.1、汽车电动机和主轴电机不用控制器做型式；

4.6.2、汽车电动机和主轴电机最高频率为200Hz，280以下变频电动机最高频率要求400Hz；

4.6.3、满足主轴电机和汽车电动机10000转/分的试验要求

综上所述，我公司实验中心一期投资200万元，二期投资650万元。

经过二次改造完成后，完全可以满足自治区范围内的高效节能电机、发电机、汽车电动机机的检测核试验，同时提高了公司的研发能力，进一步加快了公司新产品的开发。

公司2010年开发各类高效、高压电机28个规格之多，创造新产品产值550多万元，所有规格都是填补了自治区空白。

后附资质