井底压力下牙轮钻头浮动套轴承性能分析

为了探究井底压力下215.9 mm牙轮钻头浮动套轴承的平衡转速比、摩擦学性能、油膜压力分布随内外间隙比的变化规律,修正了考虑浮动套轴承实际井下环境压力和牙轮钻头密封压差的Reynolds边界条件,利用MATLAB中的PDE Toolbox对浮动套轴承Reynolds方程进行数值求解,分析内外间隙比对浮动套轴承平衡转速比、油膜压力及摩擦因数的影响规律,结果表明:当环境压力为60 MPa、密封压差为20 MPa时,随内外间隙比增加,浮动套平衡转速比呈现先增大后减小的趋势;以轴承的摩擦因数和油膜压力作为综合评价指标,钻头浮动套轴承内外间隙比为2.0时,轴承的摩擦因数较小,油膜压力较高,其轴承综合性能较优;而当浮动套轴承内外间隙比为2.0时,随着环境压力的升高,浮动套轴承的摩擦扭矩和摩擦因数增加,从而加剧轴承的磨损。该研究为牙轮钻头浮动套轴承的结构参数优化及性能提升提供了基础理论支撑。

特高压换流变用550kV防爆燃间隙油中电弧转移熄弧性能试验研究

特高压换流变充油量大,内部短路故障时会产生高能油中电弧,出现大的机械冲击力并产生大量高温高压油气,容易导致油箱结构撕裂和爆炸起火。为此提出在换流变网侧并联SF_6间隙,1 ms内导通并形成低阻气体电弧通道,快速转移熄灭高弧阻油中电弧的防爆燃技术方案,将传统故障清除时间缩短约80%。油中电弧转移受故障电弧特性的影响,但相关研究主要针对小电流的短油隙(<50 mm),长距离高能油中电弧特性仍未阐明。该文等效模拟换流变网侧内部放电工况,设计了试验回路、试验方式、油中燃弧模拟装置和高精度试验测控系统,成功开展6种方式油中电弧转移熄弧试验,获得了油中电弧特性和间隙转移熄弧能力。试验中设计油隙长度为250~650 mm,覆盖换流变500 kV和750 kV网侧最小油隙长度,参考换流站短路电流水平设计试验电流为20~50 kA、参考换流变保护出口时间设计间隙触发时延控制油中燃弧时间为2~10 ms。6次试验中间隙均能在1 ms内转移熄灭油中电弧。试验结果分析表明,换流变网侧最小油隙起始弧压不低于10 kV,随着油隙长度增加,单位长度弧压略微增加;在10~50 kA级短路电流下,油中弧压受电流幅值影响很小。该试验表明了间隙转移熄弧防爆燃的可行性和防爆燃间隙设计的有效性,为特高压换流变防爆燃提供了新的解决方案。

爪型氢循环泵的密封性研究

爪型泵是氢循环泵最常用的一种结构形式。作为氢循环的动力部件,为满足电堆对氢气纯度的要求,在对氢气进行循环回收过程中必须做到无油污染,且还要确保泵的工作效率满足使用需要。因此对于爪型泵的防油密封和泵壳与转子的间隙密封就成为了爪型泵必须解决的两个密封难点。本文对防油密封问题、泵腔的间隙密封进行分析研究并提出解决方案。

国家中药材GAP基地产川芎挥发油化学成分的GC-MS分析

目的:研究国家中药材GAP基地"川芎GAP都江堰示范基地"种植川芎挥发油的化学成分,为其质量控制和标准制定提供科学依据。方法:采用水蒸气蒸馏法提取挥发油,GC毛细管柱色谱法进行分析,归一化法测定其相对含量,气相色谱-质谱联用技术辅助人工检索鉴定其化学成分。结果:检出142个色谱峰,鉴定了62个化合物,占挥发油总量的87.36%。总结了川芎挥发油中苯酞类化合物及其衍生物的质谱裂解规律,主要存在侧链断裂脱烯/烃和开环脱水再脱羰基两个电子轰击裂解途径。并以此为依据,推测了4,5-二氢-3,1′-二羟基-3-戊基苯酞的结构。结论:"川芎GAP都江堰示范基地"种植川芎挥发油的主要化学成分为苯酞类化合物及其衍生物;4,5-二氢-3,1′-二羟基-3-戊基苯酞为新的化合物。

基于SVM的双辅助永磁体Halbach阵列潜油永磁同步电机优化设计

气隙磁通密度的谐波和基波幅值直接影响潜油永磁同步电机的性能,为了对潜油永磁同步电机的气隙磁密进行分析和优化,设计一种双辅助永磁体Halbch阵列结构表贴式潜油永磁同步电机并对该结构进行优化。该电机的永磁体采用Halbach充磁方式,其中主磁体采用径向充磁方式,双辅助磁体分别采用不同方向的平行充磁方式;双辅助磁体与主磁体不等厚且不等宽。为了降低计算成本,提高计算效率,采用支持向量机的非线性回归模型对优化目标拟合,通过有限元方法对优化前后的潜油永磁同步电机进行对比。结果表明,双辅助永磁体Halbach结构能有效降低气隙磁通密度的谐波,且可以提高其基波幅值。

基于多元非线性回归模型的220kV电缆油终端缺陷场强预测

电缆油终端在施工时留下的主绝缘划伤缺陷将引起场强畸变,进而导致局部放电,引发绝缘故障。建立220 kV电缆终端主绝缘划伤模型,进行网格划分提高计算精度,利用COMSOL Multiphysics仿真软件研究不同缺陷长度、深度以及位置的电场分布,提出一种基于多元非线性回归模型的终端缺陷场强预测方法。结果表明:缺陷处场强最大值随长度增大而增大、随深度增大而减小,缺陷位于应力锥根部时场强最大。距应力锥根部20 mm,缺陷长度和深度各为2 mm和1 mm时,缺陷处场强最大值为14.5 MV/m。经回归分析预测,所提方法误差均在5%以内,为故障分析提供一种新的思路。

二氧化碳压缩机增速箱异常跳车原因分析及对策

在开车过程中,甲醇装置二氧化碳压缩机增速箱低速轴驱动端轴承振动异常,造成机组连锁跳车。从轴承系统装配数据、静电腐蚀、润滑油及频谱图谱等方面进行了分析排查,确认为轴瓦间隙变大,造成轴承系统稳定性变差,启机过程中转子失稳发生油膜涡动,最终导致跳车。

高压重载螺旋传动副流固耦合与间隙优化分析

梯形丝杠副正常工作时,丝杠与螺母接触表面变形使间隙油膜厚度和压力分布不均匀,进而对梯形丝杠副的工作状态、油膜润滑特性和承载能力产生一系列影响,因此采用流固耦合分析方法对油润滑梯形丝杠副进行仿真研究。分别建立了梯形丝杠副固体模型和丝杠螺母间隙油膜的流体模型,采用流固耦合仿真分析方法,考虑油膜承载时压力升高而导致梯形丝杠副结构变形这一现象,得到相同工况、不同间隙下,丝杠与螺母的应力和变形情况以及油膜厚度对其承载性能和刚度的影响。研究结果显示:高压重载工况下,梯形丝杠与螺母均满足材料的屈服强度要求;综合考虑梯形丝杠副间隙与油膜承载刚度和承载力的关系,其润滑与承载性能在间隙为0.15~0.20 mm时最佳。

原油罐区雷电预警及防护技术

为避免浮顶储罐遭受雷击时,在二次密封油气空间中放电引起密封圈火灾,搭建了实验室模拟环境下的浮顶储罐等比例模型,开展了储罐雷击火花放电试验研究。从储罐本体防雷设计和罐区雷电安全管理等方面,分析了大型浮顶储罐雷击火灾事故的机理。针对储罐雷击薄弱环节,研发了新型橡胶刮板、导向柱密封绝缘装置、雷电流泄放装置等装备,为浮顶储罐提高抗雷击能力提供了解决方案,开发了罐区雷电监测预警系统,可实现提前30 min雷电预警。

基于极化/去极化电流法的油纸绝缘时域电导模型

时域介质响应法是一种评估变压器绝缘状态的新方法,然而目前尚无公认的时域特征量能很好地表征油纸绝缘的极化特性。基于极化/去极化电流法提出了新的时域介质响应法的特征量—极化电导率,并建立了时域电导模型。搭建了用来测试油纸绝缘极化电导率的实验平台,测试了不同温度下油纸绝缘的极化电导率,并计算了油浸纸的极化电导率。实验结果表明:油隙作为油纸绝缘极化特性的影响因素之一,在测试分析过程中应当予以考虑。极化电导率随温度升高而增大,充电时间一定时,极化电导率对数与温度倒数成线性关系。极化电导率能很好地表征油纸绝缘的极化特性,与频域响应法特征量—复介电常数的关系明确,为评估油纸绝缘状态提供了新的思路和有益参考。

采用介电频谱法分析评估油纸绝缘的微水质量分数

目前油浸式变压器是电力系统中应用最广泛的一种变压器,其油纸绝缘性能的优劣直接影响变压器的电气性能和运行寿命,而微水是影响油和纸绝缘材料性能的一个重要因素。为有效分析电力变压器等主要绝缘中的微水质量分数,从而对变压器绝缘状态及剩余寿命进行有效评估,利用基于电介质响应的介电频谱法对油纸绝缘系统进行建模,测试油纸绝缘体系的介电谱,并讨论油纸绝缘介质响应测试过程中油隙对介电测试结果的影响,推导出微水质量分数随温度、频率变化的表达式。测试结果分析表明:油隙对测试结果的影响在10%以内,油纸绝缘系统的复介电频谱与其微水质量分数和温度之间存在函数关系,介电频谱法能有效评估油纸微水质量分数。

高寒条件下变压器油击穿特性试验

对变压器油在低温环境下击穿特性的研究有助于确保高寒地区变压器的运行可靠性。为此建立了高压低温试验系统,利用该系统试验研究了在-50-10℃温度范围内,不同电压形式、电极模型、水分体积分数下的油隙击穿特性;并根据试验结果给出了高寒条件下对变压器投运及交接试验的建议。结果表明：交流电压和直流电压下,油隙击穿电压随温度的变化曲线呈U形,冲击电压下则无明显规律;平板电极模型、球–板电极模型和针–板电极模型击穿电压随温度的变化曲线均呈U形,且击穿电压值受电极间电场均匀程度的影响;低温下水分体积分数会对油隙的低温击穿电压产生直接影响,且在-10-0℃范围内影响最为显著。

不同温度油隙频域介电谱的归算方法

油纸绝缘系统频域介电谱受测试环境温度影响显著,油隙是油纸绝缘系统的重要组成部分。以油隙的交流电导率为中间过程量,研究了不同温度油隙频域介电谱的归算方法:首先,通过公式推导得到了油隙相对复介电常数与其交流电导率的关系式;然后,通过实验测试与结果分析,归纳并证明了温度对油隙交流电导率频域谱的影响规律,同时提出了由温度下的油隙交流电导率频域谱向参考温度进行归算的公式;最后,基于上述研究提出了一种不同温度下油隙频域介电谱的归算方法,并对所提出的方法的有效性进行了验证。研究结果表明,该归算方法能够有效的将不同温度下的油隙频域介电谱归算至参考温度。

基于改进电声脉冲测试系统的油纸绝缘混合体系空间电荷动态行为特性

目前国内外关于油纸绝缘介质空间电荷特性的研究全部基于油浸绝缘纸,且已有的电声脉冲测试系统无法实现对油隙与油浸纸组合而成的混合体系的空间电荷特性的测试。通过采用改进的电声脉冲测试系统首次对油隙与油浸纸板组合而成的混合体系的空间电荷动态行为特性进行研究,分析空间电荷积聚对油纸混合体系内部电场分布的影响。研究发现油纸绝缘界面处及油浸绝缘纸内部积聚的空间电荷和电场畸变程度与绝缘油和油浸纸板的电导率关系很大。由绝缘油劣化导致油纸绝缘系统的电导率提升更易引起油浸纸内部场强严重畸变,油浸纸内部最大场强约达到平均场强的2.5倍。而由油浸纸电导率增大引起的油纸绝缘系统的电导率提升减轻了油浸纸内部的电场畸变程度,但电荷快速迁移会导致介质热效应显著也易诱发击穿。消除绝缘结构界面引起的空间电荷积聚效应、限制空间电荷在绝缘介质内部的快速迁移或使电荷在介质内部分布更加均匀,从三方面出发将有助于抑制空间电荷的危害。

轴向柱塞式电液泵能量转化效率研究

电液泵是一种将电动机与液压泵共转子、共壳体进行高度融合的新型液压动力单元,与传统通过联轴器联结的电动机-泵组相比,具有结构紧凑、功率重量比大等优点。作为新型高集成液压源,电液泵的能量转化效率是业内关注的一个重要指标。介绍轴向柱塞式电液泵的结构与工作过程,分析轴向柱塞式电液泵的电磁、机械、容积各部分损耗,建立相应各部分效率与总效率的计算模型,在此基础上给出轴向柱塞式电液泵定子与转子间油隙损耗、各部分效率以及总效率随转速、压力、温度变化的曲线,分析电液泵的油隙损耗对电液泵效率的影响以及电液泵能量转化效率的特点。理论计算与试验结果的对比验证表明,计算模型是准确的。计算结果表明,研究的这种轴向柱塞式电液泵在油温50℃、转速4 500 r/min、压力28MPa时的油隙损耗为1.85%,低于电动机-泵组中电动机的风扇与机械损耗;其总效率为81.2%,高于电动机-泵组的总效率。

X射线激励下的油间隙放电现象

目前变压器局部放电定位广泛采用超声波定位方法。由于变压器局部放电信号微弱以及现场干扰强烈等原因 ,使这一方法的有效性受到限制。本文实验研究了X射线激励下油间隙局部放电现象。实验发现 ,在X射线照射下 ,油 /纸绝缘中的某些局部缺陷部位会因此发生局部放电 ,其效应与X射线光子对金属导体表面产生的光电效应以及油介质状态有关。在封闭型油间隙中 ,导体表面受激产生了大量的电子并注入油间隙中。由于油的流动性受到极大限制 ,其间聚积的带电粒子可能在油和固体绝缘界面形成空间电荷层 ,在外加电压作用下 ,油间隙局部电场明显加强 ,从而导致油间隙的放电起始电压降低、局部放电加强。利用这一特性有可能为变压器局部放电的检测和定位提供一种新方法。

油纸绝缘电导特性实时测试系统及方法

换流变压器阀侧绕组绝缘设计需考虑油纸绝缘电导特性的影响，而现有电导率测试方法均存在无法真实模拟直流电场应力的问题。为此，建立并提出了油纸绝缘电导特性实时测试系统及方法，试验研究了长度为8narn的油隙及厚度为6mm的油浸纸板的体积电导率在不同电场强度（简称场强）、不同温度下的电导特性。结果表明：建立的测试系统可直接测量油纸绝缘体积电导率，可用于进行均匀电场下电导特性的研究；被测8mm油隙体积电导率在场强S3kV／mm时呈现明显的温度效应，场强〉3kV／mm时呈现明显的场强效应；被测6mnl油浸纸板的体积电导率相对稳定，处于10^-16~10^-17S／m范围内。所得试验结果可用于优化换流变阀侧绕组的绝缘设计。

基于Navier滑移的油膜缝隙微流动特性数值分析

针对液压系统中微米级油膜缝隙流动内的近壁面滑移微观尺度效应,采用计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)方法分析壁面滑移作用对微米级油膜缝隙流动规律特性的影响。在对静压支承系统中封油边内油膜缝隙流动进行边界条件处理时,采取了壁面滑移速度与壁面滑移系数和当地局部速度梯度都成正比的Navier滑移模型边界条件。在数值模拟和理论基本吻合的基础上,进一步讨论分析壁面滑移系数对微米级油膜缝隙流动特性的影响,侧重分析考虑壁面表观粘度系数、温粘特性和非牛顿流体属性对微米级油膜缝隙流动特性分布和缝隙壁面滑移速度大小的影响。研究表明在微观尺度下具有界面滑移的油膜缝隙流动区别于无滑移的缝隙流动特性,壁面材料特性系数φ=0.01时,缝隙壁面的滑移速度越大,油膜缝隙流动分布均匀。其温粘特性将最大限度地影响壁面滑移速度大小和缝隙流动特性分布。

油浸式变压器匝间纸绝缘中水分扩散特性

匝间纸绝缘是决定油浸式变压器纵绝缘水平的重要绝缘结构之一,因其常由多层绝缘纸绕制而成,故水分在其中的扩散特性与在厚纸板中的有所不同。另外,相比于其他部位的固体绝缘,匝间纸绝缘要承受更高的温度和更快的温度变化,因此其内部水分的扩散更为明显。论文首先探讨了匝间纸绝缘与厚纸板在结构方面的差异,并在已有理论的基础上对典型匝间纸绝缘中水分的扩散过程建立了数学模型;然后设计了三类相同厚度、不同层数的纸绝缘模型,通过实验研究了典型纸绝缘在厚度方向上的水分分布特征及其随时间的变化规律,并研究了温度对水分分布和扩散速度的影响;最后将实验数据转化为离散形式并代入模型求解,获得了模型中特征系数与水分、温度的函数关系,研究了绝缘纸层数对水分扩散速度的影响。实验结果表明:温度对水分在多层绝缘纸中扩散速度的影响较为显著,同等厚度纸绝缘的层数越多,水分扩散就越慢。进一步分析发现,不同层数的纸绝缘模型所对应的特征系数之间存在差异,结合典型纸绝缘的结构特征分析表明,相邻纸层间微油隙的存在是造成这一差异的主要原因。

美国页岩油开发现状及其巨大影响

美国继页岩气开发取得巨大成就后,在不放弃页岩气的同时,又将开发重点转向页岩油。推动美国页岩油开发的根本原因,是页岩气的快速发展推动天然气价格大幅下降,拉大了油气价差,促使美国液体成分丰富的页岩矿区将开发重点从天然气转向液体成分,从而使美国本土48个州的原油产量从2008年开始增加。此外,部分页岩矿区的页岩油储量丰富也是原因之一。目前美国页岩油开发的主要矿区是Bakken页岩层和Eagle Ford页岩层,其中Bakken页岩油产量在2010年达到近40×104bbl/d,计划2015年增至80×104bbl/d;虽然现在Eagle Ford的页岩油产量低于Bakken,但从长远来看,其发展前景更好。不同机构均预测,由于页岩油的开发,美国原油产量会大幅增长,将成为全球第二大甚至最大的产油国。美国页岩油开发将改变世界石油地缘政治格局,使世界能源供应的中心转移至美洲。同时,页岩油气开发已拉动美国炼油业和石化业复苏,给其国内经济恢复带来了动力。中国亦拥有丰富的页岩油气资源,且水平井和压裂两大技术系列已整体上居于国际先进水平。但我国在页岩油气开发方面还存在一些问题,特别是在油气勘探开发区块管理上存在重大缺陷,必须继续进行改革,认真实施内外开放政策。