科创中国

行业领域

高新技术改造传统产业,先进制造技术

需求背景

随着工业生产节奏的加快，对供电设备的功率提出了较高的要求，在电炉炼钢、电解电镀等重要场合，装置的功率已达几十至上百兆瓦，电流已达几十~几百kA。由于大电流的存在，在大功率用电设备的周围必然存在着电场和磁场。处于磁场中的铁磁体将产生感生涡流，引起额外能量损失。这种涡流损耗，一方面增加了系统能量消耗，降低了效率；另一方面还使钢结构发热。此外，磁场对周边导磁材料的电磁力，容易导致设备框架变形，从而危害设备运行安全。以往为了避免装置发生因涡流发热及电磁力导致框架变形问题，通常柜体及结构件采用非导磁材料，或凭经验和试验的方式避免该问题的发生。

中冶赛迪拥有直流电弧炉柔性电源系列化产品，工程应用产品的电流等级达120kA，目前对接的客户需求的电流达200kA以上，希望联合外部资源共同完成电磁力及涡流发热等仿真研究工作，更合理地设计出超高功率柔性电源的供电制度、短网布置、机械设备和导电元件，进而减小磁场的不良影响、节约电能、降低能耗。对指导后续产品和工程设计，提供定性，甚至定量的理论指导和仿真数据支撑，解决现有产品制造不经济、问题解决周期长等问题。

需解决的主要技术难题

1、《大功率设备电磁力及涡流发热》属于跨学科多学科交叉融合技术，对研发人员的知识体系和知识结构、工程实践经验都有着较高的要求；

2、本课题研究对象：超高功率电炉电源装备系统庞大，组成部分繁多，因此对其真实还原、完整建模需要有较为庞大的模型库，且模型参数之前强耦合，需进行解耦运行耗时时间长；尤其是在仿真模型与实物现象不一致的情况下需对仿真模型反复校核，才能做到与实际物理系统的高度匹配。

期望实现的主要技术目标

1、以超高功率电炉电源研究对象，完成系统有限元模型建模一套；

2、完成电磁仿真及电磁力的计算，形成仿真报告1份；

3、通过温度场分布与试验进行仿真对比，温升实测数据偏差≤5°C。

需求解析

解析单位：“科创中国”科技创新全链条服务生态系统专业科技服务团（北京八月瓜科技有限公司） 解析时间：2022-11-19

郭杰

中国机械科学研究总院

总监

综合评价

该项目的名称为： 大型油浸式变压器内部智能检测机器人，根据申报材料， 希望 销售该产品。销售对象为变压器厂的检修部门及各个电网的网省检修公司。 市场上检测机器人较多， 本项目对于油浸式变压器的内部结构、检测参数、智能 检测机器人的性能未说明，对于如何减少维修人员的工作量和人数未做说明，需补 充材料。

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解析单位：“科创中国”科技创新全链条服务生态系统专业科技服务团（北京八月瓜科技有限公司） 解析时间：2022-11-19

郭杰

中国机械科学研究总院

总监

综合评价

项目单位已经在做了很多研究。提出了三个研发目标： 1、以超高功率电炉电源研究对象，完成系统有限元模型建模一套； 2、完成电磁仿真及电磁力的计算，形成仿真报告 1 份； 3、通过温度场分布与试验进行仿真对比，温升实测数据偏差≤5°C。 上述问题的核心是对电磁场问题的分析， 如电感、电容、磁通量密度、涡流、电 场分布、磁力线分布、力、运动效应、电路和能量损失、导磁材料与非导磁材料等。 选择合适的建模软件，该软件可分析仿真任意三维无源结构的高频电磁场， 可 直接得到特征阻抗、传播常数、 S 参数及电磁场、辐射场、天线方向图等结果 中科院电工所在这个方面研究和成果比较多， 例如超导材料等， 建议咨询合作。

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