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。

基于荧光漂白成像的润滑油膜剪切流速测量

沿润滑油膜厚度方向的剪切流速分布是影响机械部件润滑性能的重要因素.为此,搭建了基于荧光漂白成像的微间隙油膜剪切流速分布测量平台.通过对漂白区域形状演化过程进行图像分析,获得了微米量级间隙中的PB450和PAO6润滑油膜的剪切速度分布.结果表明:在设定测试条件下,厚度为8.5μm的PB450油膜沿膜厚方向的剪切流速近似为典型的线性分布,而相同厚度下的PAO6油膜流速分布表现为非线性塞流,界面附近油膜黏度较中层显著下降.研究还发现,同一滑动速度下,PAO6剪切流速偏离线性分布的程度随膜厚的降低而增加.经过比对分析,试验结果与流体动压润滑条件下的相关数据吻合.

基于FRAP的微间隙润滑油膜流速测量方法

薄油膜润滑广泛存在于各类精密机械与微机电系统中。微纳米间隙内的润滑油流动是影响薄膜润滑承载力的重要因素,但目前薄润滑油膜的流速测量仍然缺少有效手段。本文基于荧光漂白恢复显微技术和漂白区域形状演化过程的成像分析,建立了油膜流速测量系统,可以对微米间隙润滑油膜的速度分布进行原位测量。利用建立的系统获得了厚度为8μm时聚丁烯PB450润滑油膜的库埃特流速分布。重建的荧光漂白强度分布曲线和实验测量结果的皮尔森相关系数大于0.95,且流速分布符合已有润滑理论,证明了测量结果的可靠性。

微小间隙内油气两相泄漏的试验研究

对微小间隙内油气两相泄漏特性的研究是计算喷油压缩机压缩腔内气体泄漏量的基础。搭建了微小间隙内油气两相流动特性试验研究装置，通过改变泄漏间隙和泄漏压力差／压力比及油气体积比，借助高速摄影获得了微小间隙内油气两相流动的流型，并与眈数预测的流型进行了比较；对不同工况下的泄漏量进行了测量，并拟合了关联式。研究结果表明：应用耽数预测的流型与高速摄影观察到的流型是一致的；试验获得的临界压力比范围在1．8～2．3，临界压力比之前，两相流的流型为块状流，气体泄漏量随压力比增大迅速增大，临界压力比之后，流型主要为环状流，气体泄漏量随压力比变化缓慢；油气体积比对气体泄漏量影响很大，油气体积比增加0．5％，气体泄漏量可以减少77％；用多项式拟合的油气两相泄漏量与压力差、间隙值之间的关联式，在试验工况范围内，相对误差在2．1％以内，可用于喷油压缩机泄漏量计算模型。

高温高压油气藏试产期间固井水泥环力学完整性——以准噶尔盆地南缘高探1井为例

准噶尔盆地南缘超深层勘探已成为中国石油天然气勘探的重点领域,钻完井工程面临诸多高温高压环境的挑战。在完井试产期间,井筒温度和压力的大幅度且快速下降会改变水泥环应力,易导致套管和水泥环收缩不平衡,产生微间隙。为此,采用厚壁圆筒弹性力学理论,建立了套管-水泥环-地层组合体弹性力学模型,利用有限差分程序求解。研究认为,高温高压油气藏试产期间,水泥环的主要失效形式为收缩微间隙失效。以准噶尔盆地南缘高泉背斜高探1井试产为例,评价试产过程中水泥环失效时井筒压降及温度变化临界值,以及两者与水泥石力学参数的相互关系。该力学评价方法的研究对于高温高压油气藏试产期间水泥环完整性评价具有较高的应用价值。