磁流体密封技术在SF6负荷开关气室的应用.docx

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1、磁流体密封技术在SF6负荷开关气室的应用zhangting导语：SF6气体具有优异的灭弧和绝缘性能，且在开断感性电流、容性电流及开断寿命等众多方面有一系列优点，因此被广泛应用于31000kV各类高压开关设备中。SFsub6/sub气体具有优异的灭弧和绝缘性能，且在开断感性电流、容性电流及开断寿命等众多方面有一系列优点，因此被广泛应用于31000kV各类高压开关设备中。SFsub6/sub高压开关设备的各项性能指标如灭弧，绝缘性能全靠SF6气体来保证，因此，研究进步气室密封的可靠性，是SFsub6/sub高压开关设备科研和消费中要考虑的关键技术。本文将就重点介绍磁流体密封技术应用于12kV负荷开

2、关动密封局部的实例为了详细讲明问题，现以FLN-12型SFsub6/sub负荷开关气室的密封状况为例进展分析，如图1所示：该型开关气室有三个环节共五处密封，第一个环节是气室上、下部绝缘壳体结合面之间的密封，第二个环节是充气阀端面与下部壳体的结合面之间的密封和充气阀与气压表的结合面之间的密封；第三个环节是转动密封组件的连接法兰与下部壳体结合面之间的密封和该组件中转轴与组件壳体配合面之间的密封。将上述五处密封性质进展归类分析可以看出，前四处密封部位都是平面与平面之间的固定连接，一经连接完成，配合面之间不存在相对位移。对于静密封，如能选取适宜的材料和构造，工艺上得到保证，密封性能是可以保证的。有资料

3、显示，12kVSF6负荷开关的静密封部位密封不合格的检出率一般是小于0.5%，并且能在装配调试阶段被及时发现和消除。但是连接气室内主轴和外部操动机构的转动密封组件中，转轴和组件壳体轴套配合面之间的密封状况那么要复杂得多，现将其单独列出。如图2所示实物照片：从图中可以清楚地看出，该组件转轴1与轴套组件壳体5之间为动配合，它依靠轴套两端的油封3和轴套内中部腔体加注的光滑油脂4实现密封，即通过两端油封唇口，形成两个密封环将中部腔体中的光滑油脂封住，进而到达防止气室内花键端SF6气体外泄插口端的密封目的。这种密封方式从构造上看，最理想的应该是使光滑油脂充满壳体中部整个空间，或至少应能让光滑油脂浸没转轴

4、该处横截面顶部，以实现整体“液封。我们曾专题就此对合作单位提供的样件作太多次充填测试，发现这一要求很难做到，即使勉强做到了，长期维持这一液面的可靠性也不是很高的。因此，它主要还是依靠油封外缘与壳体和唇口与转轴之间的配合质量来实现。而运行寿命那么要取决于油封本身的材质状况了。油封之所以能成为密封设计中的常用配件，是由于其材料回弹性能好，加上截面外形的箍紧弹簧的弹性收缩力，可使唇口对径向力获得良好的密封效果。另外，价格廉价，装拆更换轻易，也是用户愿意选用的重要原因之一。但是，油封作为一种橡胶制品，也有其材料性能方面的局限性:首先，橡胶制品在常温常压下长期存放会逐渐老化变脆。第二，橡胶制品处在长期被

5、压缩状态，会发生永久变形或者称剩余变形，直接影响密封效果。而且作为密封件，它又必须在压缩状态才能发挥其功用。第三，油封浸润于密封油中后，随着时间的推移，橡胶分子与油的亲和性，会使油渐渐浸人橡胶，同时，橡胶中的增塑剂、防老剂、硫化促进剂及其分解生成物亦会从橡胶中被抽出，促使油封的外形尺寸和弹性等发生变化，使密封性能变坏。由于这些材料本身表现出来的物理的、机械的和化学的局限性，加上油封唇口与转轴之间摩擦及磨损问题的存在，因此人们在密封设计中大都将油封列为易损件的范围之列。所以，研究改善SF6负荷开关转轴动密封条件，使其密封效果和密封寿命与静密封在整体上到达互相匹配，很有必要。理论证实，用磁流体动密

6、封取代油封密封是一种有效的选择。磁流体密封技术用于转轴密封，源于针对传统密封中存在的密封件与旋转轴之间摩擦和磨损失效的问题。由于磁流体密封技术在旋转轴无泄漏密封中显示出的独特技术上风，因此得到了越来越广泛的应用。磁流体密封最初是作为一项高新技术在我国得到推广应用的，因此，磁流体密封在我国应用最早和最多的领域是真空镀膜、真空热处理、单晶硅炉、空间环境模拟等对气体密封要求特别严格的设备上。随着这一功能材料的产业化程度的进步，制造本钱不断降低，磁流体密封件的利用领域拓展很快。十分是我国第一部磁流体动密封装置标准JB/T10463-2004的颁发，标志着我国磁流体密封件的开发、设计与消费已经步人了标准

7、化、标准化的开展轨道。磁流体动密封是利用磁流体对磁场的响应特性来实现密封的。如图3所示：磁流体动密封装置由永磁体1、极靴2、转轴3和磁流体4等组成。在磁场的作用下，磁流体充满极靴与转轴之间的间隙，沿轴横截面四周形成一个个“O形密封环，进而实现对被密封介质的阻断。磁流体动密封特点，主要表如今以下几点：第一、寿命长。这是一种非接触式密封，或者称液固接触式密封。它不存在传统密封中，密封件与旋转轴固固两相界面之间的磨损失效问题，可以长时间维持最初的密封状态。并且气体密封用磁流体一般都采复合油基的磁流体，这是目前应用于气体动密封中工艺技术最为成熟、饱和蒸气压最低的一种磁流体。80时测得蒸发量小于8.5x

8、106g/cm2h。第二、根本无泄漏，通常称磁流体密封为“零泄漏密封。使用氦质谱检测仪动、静态测试说明泄漏率到达l10-12Pam3/s。第三、耐压差性能好。据测定，每一级“O形密封环耐压差为0.020.035MPa，总密封耐压差可达0.120.5MPa，真空度可知足110-6Pa超高真空技术的要求。第四、适用温度宽。通常应用于-40100环境条件下。超过此温度范围亦可在构造设计上采用相应的升降温措施来适应环境条件的要求。磁流体动密封取代SF6负荷开关传统的转轴动密封在技术上的先进之处在于：首先，它消除了动密封件之间互相摩擦造成磨损失效的原因，可以成倍地延长其使用寿命；其次，由于磁流体动密封适

9、用温度宽，对拓展SF6负荷开关的使用环境是特别有利的。理论证实，施行这一密封方式也是特别简便的。从已施行这一技改的企业产品的情况来看，尽管产品各有特点，组件装配连接各有所异，但根本构造和密封处空间等都相当接近，改良设计一般只需在组件内部进展，无需对设备其它零部件作任何变动。可以做到只将原转动密封组件取下，换上磁流体动密封组件即可。为了验证磁流体在SF6负荷开关动密封上的可靠性，我们和各合作厂家屡次对该组件分别做过单组件和装机后的条件试验。经过试验，都获得了较好的效果：l、按标准要求进展合、分闸操纵，寿命试验后。产品动作灵敏正常、无卡滞、泻漏率远低于标准的规定。2、组件放入60烘箱，保温4小时后，检测机械特性和SF6气体泄漏率，均到达设计要求。3、将装配好组件的设备整体置入冷冻室，均匀降温至-40，保持2小时再测机械特性和SF6泄漏率，均合格0