疫情后，變壓器鐵芯智能制造產業鏈服務將迎來春天

　　當前，多國均采用流行的變壓器鐵芯剪切配送模式，這也是我國一直關注或借鑒的一種較先進的產業鏈服務模式。近年來，我國智能制造技術的發展，加快了變壓器鐵芯智能制造技術的進步，新冠肺炎疫情更加促進了這種進步。據悉，世界上最大的變壓器鐵芯制造企業LTC集團（年產變壓器鐵芯約10萬噸），通過智慧工廠的鐵芯制造技術，實現了鐵芯專家設計、全自動數字化縱橫剪、物流派送、一站式服務的目標，大大減少了人與人的直接接觸，同時也可保障變壓器廠的正常生產。

　　疫情期間，我們對國內主要變壓器鐵芯智能制造企業（無錫普天、無錫巨龍、大宏機電、無錫中浦、鹽城光輝、泰州天力、泰州神龍等）進行統計顯示，這些企業2019年共生產變壓器鐵芯約30萬噸，其中配電變壓器鐵芯消耗量約占全國變壓器鐵芯總消耗量的40%，這為我國提供變壓器鐵芯智能制造產業鏈服務奠定了堅實的基礎。

　　筆者認為，疫情過后，在“新基建”的強力推動下，變壓器鐵芯智能制造產業鏈服務模式將迎來春天。

　　

變壓器鐵芯智能制造的五大關鍵技術要點

　　變壓器鐵芯的主要原材料是硅鋼片或非晶合金帶材，在這里我們主要分析將硅鋼片加工形成變壓器鐵芯的過程。變壓器鐵芯本身就是一個設計技術，它主要包含了以下設計過程：鋼卷數據運輸→智能數據存儲→內部運行→全自動縱、橫剪→機器人鐵芯疊片及總裝→鐵芯發運及存儲。在該過程中，硅鋼片全部采用“軟接觸”，全程無行車吊運、無人員參與直接生產、無人員觸碰硅鋼片，實現了從硅鋼片入庫直至鐵芯成品疊裝完成的全流程自動化。

　　硅鋼片有一個比較特殊的特性，內在的晶粒呈規則的方向性排列，導磁性能的好壞與其排列的方向性有直接的關聯。在用硅鋼片制造鐵芯過程中，會產生明顯的應力，而應力會使硅鋼片內部晶粒排向紊亂，導致硅鋼片的單向導磁性能降低，從而使硅鋼片單位損耗增大。針對這一特性，變壓器鐵芯智能制造的關鍵技術旨在減少加工過程中每個環節對硅鋼片的應力損傷，降低變壓器鐵芯的損耗。

　　一是應力的控制及減少。硅鋼片在智能制造及鐵芯成品運輸過程中，會發生摔打、沖切、擠壓、拉伸、撞擊等，對硅鋼片造成很大的應力損傷，且這樣的損傷在一定程度上是不可逆的。因此，在智能制造及運輸過程中，所有的“硬接觸”均要變成“軟接觸”，減少應力的產生。

　　二是檢測及選材。目前，國內變壓器企業有2000多家，硅鋼片本身的性能會因不同的生產廠家、生產工藝，甚至不同的生產批次而有所不同，這就需要變壓器鐵芯智能制造企業對硅鋼片的單位損耗、磁感應強度、疊片系數、抗折彎次數、涂層附著強度、涂層絕緣強度、材料厚度均勻性等重要參數進行檢測，充分了解不同硅鋼片的特性，根據不同的變壓器結構、不同的使用環境、不同的加工工藝，選擇出最合適的硅鋼片。例如，縱切需要用到在線測厚儀、測損儀、涂層絕緣測試、針孔測量儀等，以檢測硅鋼片表面質量、單位損耗、材料厚度、涂層絕緣等指標，這樣在縱切完成后，就可以對硅鋼片進行二次審核篩選，根據測量結果調整下一工序的生產計劃；橫切需要用到自動測長設備、在線測疊厚設備，自動對監測結果進行調整。

　　三是環境控制及材料保護。硅鋼片本身極易發生銹蝕，特別是在剪切端口。銹蝕會造成鐵芯片間短路，渦流環流及鐵損增大或發熱，嚴重的還會因局部溫升過高而破壞相鄰部位的絕緣性，進而燒毀變壓器。在加工過程中，傳統的防銹方式是涂刷防銹材料，但這種方式會對變壓器成品造成一定的不良影響，例如，油浸式變壓器，若鐵芯表面涂刷防銹油會造成變壓器油介質損耗超標。材料保護有兩個方面：一是涂層保護。在變壓器運行過程中，涂層的缺失會增加變壓器的渦流損耗，且極易提高硅鋼片表面銹蝕的幾率，因而在搬運及智能制造過程中，需要嚴格控制每一個工藝環節，確保所有與硅鋼片表面接觸的材料都不會損傷表面涂層。二是表面清潔度保護。在智能制造過程中，硅鋼片不可避免地會裸露在空氣中，表面會沉積一定的灰塵，且裁切或沖切過程中，在剪切斷面也有一定的灰塵產生。若不及時清理，過多的灰塵沉積會造成變壓器成品散熱不暢，加速變壓器絕緣老化，縮短使用壽命。

　　四是精度控制。在智能制造過程中，每個工序都應嚴格控制好對應的加工尺寸參數的精度。特別是在縱切、橫切、疊片、總裝等過程中，各個加工尺寸的精度都至關重要。在各個工序過程中，都有很多的參數需要控制，如縱切過程中的毛刺、寬度誤差、直線度、剪切白邊、收卷端面平整度等，橫切過程中的長度誤差、毛刺、角度誤差等，疊片過程中的窗高誤差、窗寬誤差、對角線、鐵芯上下軛中心線間距誤差、各柱中心線間距誤差等。所有這些參數都要在符合國家標準的同時，保證每個參數本身的一致性，才能保證最大程度減小剪切應力對硅鋼片的影響，此外，較高的加工精度才能使鐵芯成品的各項性能得到有效的保障。

　　五是表面處理及成品防護。一是因變壓器使用環境、使用工況、噪聲等級要求、使用壽命的不同，需要對鐵芯表面做針對性處理，同時考慮到環保要求，對鐵芯的表面預處理、涂覆材料選擇、耐腐蝕等級控制、施工工藝選擇、整體美觀性等都需要進行嚴格的控制。二是鐵芯加工完成后需要進行運輸及臨時存儲，這個過程中，需要對鐵芯整體進行相應的包裝防護，確保鐵芯整體不受灰塵、濕氣、雨雪、鹽霧等因素的影響。

變壓器鐵芯智能制造產業鏈服務將成新模式

　　以無錫普天鐵心股份有限公司變壓器鐵芯智能制造技術為例，該公司成立近16年，目前是世界第二大變壓器鐵芯智能制造企業。其工廠有最先進的縱橫剪自動化系統和機器人疊片系統，以及智能立庫系統、定尺硅鋼包裝自動化及硅鋼廢料傳輸自動化系統，通過MES/ERP（企業資源計劃/制造執行系統）信息系統支持，其工廠實現內部物資流系統和鐵芯制造系統的高度自動化、信息化和智能化，現已形成10萬噸鐵芯智能制造能力，并主導制定了電力變壓器鐵芯相關國家標準。其先進的變壓器鐵芯智能制造技術使“空載損耗”降低3%左右，也大大促進了變壓器鐵芯智能制造產業鏈服務模式的發展。

　　鐵芯智慧工廠應從智能制造與變壓器設計岀發，能夠給變壓器企業提供專業的鐵芯優化設計、截面填充系數、接縫結構、緊固節點方式及緊固結構、材料選擇、夾件系統優化等建議。優化后的變壓器鐵芯，不僅需要滿足變壓器各項安裝尺寸，還要能夠提高變壓器成品的各項性能，同時最大程度減少對硅鋼片的使用。

　　這種服務模式將更好地滿足變壓器企業需求，合理利用社會資源，實現綠色制造，創造更大的社會價值，使鐵芯智慧工廠真正成為變壓器企業的“第一道工序”。