大容量汽轮发电机组用绝缘盒研制
&nbsXZS系列旋振筛p;发电机绝缘盒国内以往都是用不饱和树脂玻璃钢或SMC短切玻璃纤维增强模塑料模压成型,用这些材料制成的发电机绝缘盒,耐热性、耐电晕和耐电压、机械强度都比较差,无法满足超大容量汽轮发电机用。
去年我国开始引进大容量(96万千瓦)汽轮发电机制造技术,为研制能符合大容量机组要求的绝缘盒。我们首先从胶粘剂的合成着手,开始研究玻璃布补强粉云母纸模压成型的绝缘盒,完成了压制工艺进行研究,并对产品进行测试。该项目的研制在国内尚属首例,项目期望达到的性能指标立轴式破碎机如下:
外观:表面应平整、无毛刺、无裂纹,不混有外来杂质,整体波状挡边输送带性良好。
尺振动筛寸精度达到要求
比加料机重:≥1.78/cm3
电气强度: 垂直层内仓壁振打器﹥30kv
矿山碎石机热变形温度:≥200℃
耐热等级:≥F板式喂料机级
吸水性:≤20m垂直振动提升机g
冲击强度:﹥6kzs矿用振动筛0KJ/m2
弯曲强度:﹥170Mp四辊破碎机a
颚式破1、胶粘剂的合成
由于产品采用玻璃纤维做为补强材料,所以要求胶粘剂除自身的性能必须优异、机械强给料盘度要高,另外对粉云母纸、玻璃布的浸润性要好。
双马来酰亚胺(简称BMI),与双酚A环氧树脂的固化物具有耐高振动输送机温、耐辐射、耐湿热和耐腐蚀等优点,已在业内得到认可。在航天、航空等高端领域得到广泛的应用,但是由于这一体系固有的一些不足,如:脆性、弹性模量高、断裂延伸率低等,使得在项目中直接选用受到限制,基于这一思路,我们对BMI进行改性
1.1改性胶带输送机试验
原材料如下:
二苯甲烷型双马来酰亚胺 工业级
N,N’-二氨基二苯甲烷 工业级
封端剂 工业级
促进剂 自备合成
甲苯 选用
甲乙酮 选用
改性反应可以采用融溶法进行,按配方将双马来酰亚胺、N,N’-二氨基二苯甲烷 ,封端剂投入反应瓶,在120~130℃保持20~30min,然后缓慢加入促进剂,物料的颜色由棕色转变成棕红色。搅拌保持10min,取样测胶化时间10~12’/170℃,反应结束后,趁热将物料倒入事先准备好的衬垫有薄膜的盘中,冷却后粉碎待用。
改性反应也可以采用溶剂法,按配方将双马来酰亚胺、N,N’-二氨基二苯甲烷投入反应瓶,加入适量甲苯,加热溶解,在回流状态下,分离甲苯等材料中的水份,加热促进剂回流反应,在110~120℃保持回流反应60min左右,缓慢加入封端剂,并在130℃保持回流30min,加入甲苯和甲乙酮(丁酮)调整到固体含量60%的溶液。
将上述物料按不同比例与双酚A环氧树脂配合,160℃固化8小时,测得的力学曲线如下:
图1 改性BMI树脂与环氧树脂混合比例对产品力学性能的影响
从曲线可以看出配合比例在1.1~1.4是最佳状态,我们选择比例1.2,并调制成60%的固体含量,测得性能如下:
固化后的样品按GB/T150.10进行霉菌试验,防酶等级为0级。
热失重割线法计算的温度指数为225℃(该方法仅用于配方筛选)
2、上胶与模压工艺研究
在确定胶的基础上,实现产品的工艺流程如下:
2.1云母纸上胶
主要通过加热温度、车速和胶的粘度来控制胶含量,胶含量的大小对模压成型是十分关健的,下图是不同胶含量情况,及相同的模压工艺条件下各项性能指标的变化:
图2 胶含量对力学性能的影响曲线
胶含量太低会造成发空,层间粘接差,对弯曲强度、冲击强度、热变形都是不利的,而且影响产品的耐潮性能,胶含量太高,流胶太多,大量废边造成浪费,影响形位尺寸,加大后继加工难度,从图我们可以看到,胶含量达到一定量时,对力学性能的影响几乎不大,这可以理解为多余的胶都流掉了,所以胶含量控制在30%~35%为宜,同时胶的胶化时间对于产品工艺可操作性也是十分重要的。胶化时间短可以缩短胶化和固化周期,但往往会层间粘接差,操作间隙太小,人为控制失误的概率增多,机械性能也明显下降;胶化时间太长,不但影响产量,还会造成大量流胶和发空等现象,一般控制胶化时间为170℃ 8~10min。
2.2玻璃布补强
上了胶的粉云母纸裁切成一定尺寸,覆上同样大小的玻璃布,在压机上加压、加热,粉云母纸上的胶融溶后粘合玻璃布,加热温度不能太高,以免造成胶提前固化,使得玻璃布粉云母纸箔无法使用,将玻璃布粉云母纸箔,裁剪成一定规格大小。
2.3模压成型
玻璃布粉云母箔放入预热的模腔中,并且与模具一起加热逐步升温到160℃,在模具的成型状况观察孔不断观察胶的凝胶情况,并不断增加模具的压力,加压的速度不能过快,否则造成大量流胶,使工件发空,胶含量不够,尺寸不到,造成废品。一般每次加压以控制有少量的胶流出为好,加压次数不低于3次,最后一次加压到要求型位尺寸。后固化温度180℃,固化时间6~8小时。开模后自然冷却,冷却后进行机械加工。
3、产品性能测试(参照JB/T7770-1995)
4、问题讨论
4.1改性BMI树脂的贮存稳定性;改性BMI树脂与环氧树脂合成的胶基本性能是十分优秀的,但是它的贮存稳定性还不尽人意,室温下粘度增加速度较快,一个月后还会出现沉淀现象,但是对于本研究和制作没有影响,因为绝缘盒的制作在较短的时间内完成的,对胶的进一步研究还可以发展在其它相关领域的应用。
4.2模压成型都是人工操作,效率较低,人为因素较大,大批量生产时,有待进一步改进。
5、结论
研制的超大容量汽轮发电机绝缘盒具有优异的机械和电气性能,完全达到预期性能要求,打破了国内只能依赖进口这类产品的局面,填补了空白。研究项目还对今后开发BMI改性树脂提供了理论依据和实践基础。
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