刘贞洋 程 现
山东华驰变压器股份有限公司 山东成武 274200
摘要：目前，我国是社会经济快速发展的新时期，制造企业发展十分迅速，为分析高端变压器生产过程对整个企业绿色制造的影响，推动变压器制造企业的绿色发展。从经济、环境、人因、绿色技术4个方面综合考虑影响高端变压器绿色制造过程优选方案因素。通过主观动态赋权法确定各级指标权重，结合改进的TOPSIS评价法得出不同变压器制造过程方案的总绿色性指标值。建立变压器绿色制造过程的评价标准，并利用所建立的评价指标体系和评价模型对特变高端变压器制造过程绿色性进行了应用研究。
关键词：绿色制造过程;指标量化;改进TOPSIS法;绿色评价模型
引言
变压器拉板在变压器器身固定、吊重等方面起着非常重要的作用。按变压器对电气性能的要求，220kv及以上的变压器拉板通常采用低磁钢板或不锈钢制作。由于低磁钢板材料成分中含有较多的铝、锰等元素，因此该材料加工起来显得又硬又粘。由于铝等元素熔点较低，低磁钢板材料用氧+乙炔火焰加工。气割加工的特点是割口质量非常差，根本无法满足产品质量要求，而不锈钢更是无法用气割方法加工。为了确保变压器拉板这类特殊材料零件的加工质量，国内外变压器制造厂一般采用铣床加工拉板隔磁槽。由于低磁钢板既硬又粘，往往加工一道槽就要浪费一片铣刀，且对设备损坏严重，加工速度较慢，难以满足产品进度的要求。为了改变这种成本高、效率低的现状，我们经过反复探索，多次试验，最终通过采取多种新的工艺方法，配备必要工艺装备，采用目前工业企业中最常用的等离子切割机来代替铣床加工拉板隔磁槽这一新工艺，取得了非常满意的效果。
1铁芯的选择
目前，高频功率脉冲变压器通常所用的铁芯结构形式有EI型、EC型、GU型、OD型和罐型。其中罐型与其他结构形式不同，是一种半开放式结构。它的闭合铁芯在外，绕组在内，且中心柱成圆形，绕组排列紧密，无尖角效应。因此，具有漏感小、杂散场小的优点，同时自身具有屏蔽作用，可以有效地抑制外漏磁场及电磁干扰。在超声旋转加工中，是通过旋转变压器向换能器供电的，因此选择罐型铁芯，同时应该保证一次和二次侧的间隙在0.2mm以内。另外，用于开关电源高频功率脉冲变压器的材料主要有Fe-Ni基非晶、坡莫合金、MnZn铁氧体3种。其中MnZn铁氧体性能介于Fe-Ni基非晶和坡莫合金之间，其成本低于非金合金，且其制作工艺相对稳定。因此经过比较分析，采用R2KB(R代表软磁材料，2K表示磁导率的标准值，B表示磁通密度较高)系列MnZn铁氧体作为高频功率脉冲变压器的铁芯材料。
2绿色制造的高端变压器加工过程评价模型
2.1确定评价指标
变压器生产绿色性从经济效益性、环境协调性、社会绩效性、绿色技术创新性4个角度来构建评价指标体系。结合线圈、铁心、绝缘件及油箱制作时的原材料、电、蒸汽、水的消耗，污染物的排放控制、清洁生产的管理、员工手工操作效率等分析整个制作过程的绿色性.(1)经济效益性指标变压器制造过程的经济效益主要从各部件生产时的能源、资源的消耗上分析。因此，从绝缘件、铁心等加工时设备(裁片机、立绕机、数控电子锯等)的用电量、干燥线圈时蒸汽的用量和硅钢片整压退火后冷却水的用量，以及原材料如硅钢片、铜、层压木板等的利用率方面来评价整个制造过程的经济效益。(2)环境协调性指标环境协调性主要指制造过程中污染物的排放控制和企业实行清洁管理的程度，对于铁心、绝缘件、制造主要考虑废料的处理方式、粉尘排放污染、噪音污染。对于油箱这种焊接件主要考虑焊接气体对工作环境的污染、焊渣的处理。对整个器身和线圈喷漆、干燥时要考虑到废漆和干燥气体的污染和处理方式。
(3)社会绩效性指标在变压器铁心和线圈制作车间主要靠工人手工作业(如叠片、绕线)，这也是变压器制造的一大特点。因此在对其制造过程绿色性评价时考虑到人因因素将工人工作强度、工作效率及工作安全性等问题也作为其评价的一个重要指标考虑在内。(4)绿色技术创新性指标在制造过程绿色化方面，以绿色技术创新作为基础支撑，实现生产全过程的资源能源有效利用和污染的及时控制。制造过程是否有新型绿色材料、绿色能源的使用、绿色工艺的研究、绿色设备的使用等因素作为绿色技术创新性的评价指标。
2.2制作工艺流程
首先根据绝缘端圈尺寸给酚醛纸筒下料，下料尺寸为H+h+锯片厚度；再使用曲线锯或锯床加工酚醛纸筒表面的垂直开口；然后按照酚醛纸筒在上、锯割垫块在下对齐放置在摇臂钻床的旋转工作台上，拧紧夹子使其固定，需要说明的是放置酚醛纸筒时,必须将纸筒垂直开口位置与锯割首尾端垫块的大小头对齐；最后调节圆形锯片对酚醛纸筒位置，确定锯割尺寸合格后，启动开关按钮旋转锯割酚醛纸筒,加工成两个相同的绝缘端圈成品。由于摇臂钻床的摇臂升降高度限制和旋转工作台的外径尺寸限制，酚醛纸筒加工最大高度为540mm；最大直径为1000mm；最大厚度为30mm。
2.3高频变压器的匝数比的计算
在超声加工中用到的超声波发生器，为了使输出额定功率最大，在电源电压给定条件下取决于负载阻抗。一般在D类开关型功放中其发生器变压器初级等效负载R'L上的输出功率表达式为式中:UM为等效负载上的基波幅值，经计算可得R'L为40.6Ω。要求发生器输出在换能器上的功率为200W，电源电压为200V，换能器谐振时等效电阻RL为15Ω，则输出变压器初级/次级匝数比为:.
2.4主观动态赋权法计算评价指标权重
在决策过程当中权重确定属于极为关键的环节。权重的合理性直接影响评价结果的客观与公正性。针对每个车间绿色性评价的指标侧重点不同，相关指标的权重设定也在不断变化，因此提出了基于多专家参与的主观动态赋权法。利用多专家参与、均方差筛选来确定各指标权重。
2.5其他注意事项
导线截面(直径)决定于绕组的电流密度。绕组损耗(铜损)占总损耗比例比较大时，推荐电流密度取2～4A/mm2，但是要经过变压器温升校核后进行必要的调整。还要注意的是导线截面(直径)的大小还与漏感有关。在相同匝数下，导线截面直径增加，内层排列的匝数减少，层数增加。而漏磁场分布靠近磁芯内层的大，外层的小，与磁芯距离平方成反比例衰减。这样，漏磁通大的内层交链的匝数减少从而使漏感下降。另外，在设计旋转变压器还需注意几点:(1)内在的气隙及一次和二次之间的空隙，导致一次电感量低，磁化电流加大。(2)由于一次和二次绕组间距较大，导致一次二次漏感较大，选用磁芯尺寸要有裕量。(3)当磁芯的腔孔要求较大时，在相同的调整率下要求更大的铜面积。
结语
确定并阐述了变压器绿色制造过程的定义，明确变压器绿色生产的发展目标，提出了评价其绿色性的4个关键要素。首次建立了变压器绿色制造过程评价指标体系，确立了绿色评价标准。构建了改进的TOP-SIS法组合的评价模型，选用主观动态赋权法对指标进行权重计算。通过综合评价模型，避免由于因素过多而难以分配权重的情形，使得变压器在生产制造时可选择一条最优的加工方案使得加工过程消耗的资源能源最小，对加工环境污染最少，人工消耗最小化。得到一条最科学、最环保、最节约的绿色生产制造过程。
参考文献
［1］刘飞，曹华军，何彦，等．基于模型集的面向绿色制造工艺规划策略研究［J］．计算机集成制造系统－CIMS，2002，8(12):978－982．