水轮机磁悬浮导轴承动力学特性

水轮机磁悬浮导轴承是一种无油轴承,其工程可靠性一直没有很好的解决。作者应用理论分析方法及基于其Halbach阵列的动力学特性ANSYS仿真,对水轮机径向混合磁悬浮导轴承动力特性的非线性模型及其线性化方程进行研究,设计了一种水轮机径向混合磁悬浮导轴承。研究表明在单一自由度上水轮机径向混合磁悬浮导轴承具备自稳定的特性,其负刚度可以通过轴承永磁特性调节;单元磁环厚度越大,Halbach阵列的水轮机磁悬浮永磁导轴承径向磁力越大,一定程度内表现为近似线性,之后过渡到非线性趋势,最后磁力趋于某一定值;计算结果与仿真结果偏差小于0.69%。该研究结论为水轮机径向磁悬浮导轴承装置在工程应用中提供一定指导。

BaO-6Fe_2O_3磁粉质量分数对丁腈橡胶磁学性能的影响

在BaO-6Fe_2O_3磁粉质量分数为10%~17%的区间,按照1%的BaO-6Fe_2O_3磁粉添加组分,制备了8种BaO-6Fe_2O_3磁性丁腈橡胶复合材料。利用U5-10型充磁机和PG-5型特斯拉计对8种BaO-6Fe_2O_3磁性丁腈橡胶材料进行磁学实验。实验结果表明:随着BaO-6Fe_2O_3磁粉质量分数的增加,BaO-6Fe_2O_3磁性丁腈橡胶的磁感应强度、磁学矫顽力、最大磁积能和剩磁先缓慢递增,接着再以较大的斜率增加。此外,磁性丁腈橡胶的磁感应强度在磁粉质量分数为12%时递增趋势变大;磁学矫顽力、最大磁积能和剩磁都在磁粉质量分数为12%时增大趋势突变变大。所以,随着BaO-6Fe_2O_3磁粉质量分数的提高,BaO-6Fe_2O_3磁性丁腈橡胶复合材料的磁学性能变化特异,表现出特异的磁学性能。

SrO·6Fe_2O_3丁腈橡胶复合材料在中小型水轮机导轴承密封中的应用

水轮机水导轴承漏油问题在学术层面与应用领域一直没有彻底解决,其漏油造成的污染以及设备稳定性问题长期威胁着水轮机的安全运行,中小型机组尤为突出,在水力发电行业基于新型材料的水导轴承密封问题的研究迫在眉睫。本项目通过对磁性SrO·6Fe_2O_3丁腈橡胶复合材料的摩擦磨损情况、老化现象以及使用经济性等方面进行研究,在水导轴承密封中进行应用,得到很好的效果。

纳米Fe_3O_4磁性复合丁腈橡胶在水轮机伸缩节密封中的应用

水轮机伸缩节漏水是中小水电机组普遍存在的问题,该漏水问题轻则导致厂内渗漏泵负担、增大维修工作量,给电厂带来经济损失;重则会导致水淹厂房的恶性事故;因此解决水轮机伸缩节漏水问题刻不容缓。通过对水轮机伸缩节漏水原因和磁性复合橡胶的性能进行分析,提出以Fe_3O_4复合丁腈橡胶材料作为伸缩节的密封圈,并对其防漏效果进行试验及应用,可有效解决水轮机伸缩节的漏水问题。

水轮机主轴磁流体密封摩擦功耗分析

纳米磁流体在水轮机主轴密封中摩擦功耗计算及其性能一直是影响装置设计与应用研究的瓶颈。以悬浮在顺磁性载液中不平衡旋度Ω≠1/2(rotυ)的纳米磁流体为研究对象,通过Langevins,Navier-Stokes方程推导,得到纳米磁流体磁粒子摩擦功耗理论计算式,并且通过试验验证,试验与计算值相符。进一步的仿真研究发现,在水轮机主轴纳米磁流体密封装置中,齿槽(波谷)与极齿(波峰)对应的磁感应强度差值ΔB_(sum)对不平衡旋度影响较大,即ΔBsum越大,此处纳米磁流体不平衡旋度越明显,纳米磁流体不平衡扭矩越大、密封压差越大、密封能力越好、摩擦功耗越大,反之亦然。

磁性丁腈橡胶在贯流式水轮机转轮轮毂密封中的应用

针对贯流式水轮机转轮轮毂密封失效而引起泄露的问题,本文对磁性丁腈橡胶密封材料的受压、摩损和磁性进行分析,并利用UTM磨损试验机对磁性丁腈橡胶进行试验,验证了磁性丁腈橡胶密封的泄露量和磨损消耗远低于普通密封材料。将磁性丁腈橡胶应用于黄河柴家峡水电站贯流式水轮机转轮轮毂的设计,电站实际运行监测表明,磁性丁腈橡胶的密封效果十分明显,具有良好的密封耐磨性能。研究成果为水轮机密封行业提供了新的研究材料。

BaO-6Fe_2O_3磁粉含量对丁腈橡胶物理性能的影响

磁粉质量分数在20%以下的BaO-6Fe_2O_3磁性丁腈橡胶具有实际应用价值。以丁腈橡胶为基质,按照1%的BaO-6Fe_2O_3磁粉质量分数添加组分,从10%的BaO-6Fe_2O_3初始磁粉质量分数制备出8种不同的BaO-6Fe_2O_3磁性丁腈橡胶。通过MC010-TH200橡胶硬度计与MN-2000自动门尼粘度计对其邵尔A硬度和门尼粘度进行测量,再利用DXLL-10000电子拉力试验机对其300%定伸应力及拉伸强度进行测定,最后利用SEM显微镜对实验后的微观结构进行观察。测定结果表明:随着BaO-6Fe_2O_3磁粉质量分数的增加,BaO-6Fe_2O_3磁性丁腈橡胶的绍尔A硬度先减小后增大,BaO-6Fe_2O_3磁粉质量分数为13%时达到最小值54HB;门尼粘度先以一定的比例线性增加,接着以较小的斜率缓慢增加,最后趋于稳定,在BaO-6Fe_2O_3磁粉质量分数为14%时达到最大值76;而BaO-6Fe_2O_3磁性丁腈橡胶的拉伸强度和300%定伸应力都呈现出先增加后下降的趋势,BaO-6Fe_2O_3磁粉质量分数为13%时300%定伸应力和拉伸强度出现极大值分别为6.6 MPa和25 MPa。