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            大容量汽輪發電機組用絕緣盒研制


            &nbsXZS系列旋振篩p;發電機絕緣盒國內以往都是用不飽和樹脂玻璃鋼或SMC短切玻璃纖維增強模塑料模壓成型,用這些材料制成的發電機絕緣盒,耐熱性、耐電暈和耐電壓、機械強度都比較差,無法滿足超大容量汽輪發電機用。

            去年我國開始引進大容量(96萬千瓦)汽輪發電機制造技術,為研制能符合大容量機組要求的絕緣盒。我們首先從膠粘劑的合成著手,開始研究玻璃布補強粉云母紙模壓成型的絕緣盒,完成了壓制工藝進行研究,并對產品進行測試。該項目的研制在國內尚屬首例,項目期望達到的性能指標立軸式破碎機如下:
            外觀:表面應平整、無毛刺、無裂紋,不混有外來雜質,整體波狀擋邊輸送帶性良好。
            尺振動篩寸精度達到要求
            比加料機重:≥1.78/cm3
            電氣強度: 垂直層內倉壁振打器﹥30kv
            礦山碎石機熱變形溫度:≥200℃
            耐熱等級:≥F板式喂料機級
            吸水性:≤20m垂直振動提升機g
            沖擊強度:﹥6kzs礦用振動篩0KJ/m2
            彎曲強度:﹥170Mp四輥破碎機a
            顎式破1、膠粘劑的合成
            由于產品采用玻璃纖維做為補強材料,所以要求膠粘劑除自身的性能必須優異、機械強給料盤度要高,另外對粉云母紙、玻璃布的浸潤性要好。
            雙馬來酰亞胺(簡稱BMI),與雙酚A環氧樹脂的固化物具有耐高振動輸送機溫、耐輻射、耐濕熱和耐腐蝕等優點,已在業內得到認可。在航天、航空等高端領域得到廣泛的應用,但是由于這一體系固有的一些不足,如:脆性、彈性模量高、斷裂延伸率低等,使得在項目中直接選用受到限制,基于這一思路,我們對BMI進行改性
            1.1改性膠帶輸送機試驗
            原材料如下:
            二苯甲烷型雙馬來酰亞胺    工業級
            N,N’-二氨基二苯甲烷       工業級
            封端劑                    工業級
            促進劑                   自備合成
            甲苯                     選用
            甲乙酮                   選用
            改性反應可以采用融溶法進行,按配方將雙馬來酰亞胺、N,N’-二氨基二苯甲烷 ,封端劑投入反應瓶,在120~130℃保持20~30min,然后緩慢加入促進劑,物料的顏色由棕色轉變成棕紅色。攪拌保持10min,取樣測膠化時間10~12’/170℃,反應結束后,趁熱將物料倒入事先準備好的襯墊有薄膜的盤中,冷卻后粉碎待用。
            改性反應也可以采用溶劑法,按配方將雙馬來酰亞胺、N,N’-二氨基二苯甲烷投入反應瓶,加入適量甲苯,加熱溶解,在回流狀態下,分離甲苯等材料中的水份,加熱促進劑回流反應,在110~120℃保持回流反應60min左右,緩慢加入封端劑,并在130℃保持回流30min,加入甲苯和甲乙酮(丁酮)調整到固體含量60%的溶液。
            將上述物料按不同比例與雙酚A環氧樹脂配合,160℃固化8小時,測得的力學曲線如下:


                    圖1  改性BMI樹脂與環氧樹脂混合比例對產品力學性能的影響

            從曲線可以看出配合比例在1.1~1.4是最佳狀態,我們選擇比例1.2,并調制成60%的固體含量,測得性能如下:


            固化后的樣品按GB/T150.10進行霉菌試驗,防酶等級為0級。
            熱失重割線法計算的溫度指數為225℃(該方法僅用于配方篩選)
            2、上膠與模壓工藝研究
            在確定膠的基礎上,實現產品的工藝流程如下:
             

                                          
            2.1云母紙上膠
            主要通過加熱溫度、車速和膠的粘度來控制膠含量,膠含量的大小對模壓成型是十分關健的,下圖是不同膠含量情況,及相同的模壓工藝條件下各項性能指標的變化:



                               圖2   膠含量對力學性能的影響曲線

            膠含量太低會造成發空,層間粘接差,對彎曲強度、沖擊強度、熱變形都是不利的,而且影響產品的耐潮性能,膠含量太高,流膠太多,大量廢邊造成浪費,影響形位尺寸,加大后繼加工難度,從圖我們可以看到,膠含量達到一定量時,對力學性能的影響幾乎不大,這可以理解為多余的膠都流掉了,所以膠含量控制在30%~35%為宜,同時膠的膠化時間對于產品工藝可操作性也是十分重要的。膠化時間短可以縮短膠化和固化周期,但往往會層間粘接差,操作間隙太小,人為控制失誤的概率增多,機械性能也明顯下降;膠化時間太長,不但影響產量,還會造成大量流膠和發空等現象,一般控制膠化時間為170℃ 8~10min。
            2.2玻璃布補強
            上了膠的粉云母紙裁切成一定尺寸,覆上同樣大小的玻璃布,在壓機上加壓、加熱,粉云母紙上的膠融溶后粘合玻璃布,加熱溫度不能太高,以免造成膠提前固化,使得玻璃布粉云母紙箔無法使用,將玻璃布粉云母紙箔,裁剪成一定規格大小。
            2.3模壓成型
            玻璃布粉云母箔放入預熱的模腔中,并且與模具一起加熱逐步升溫到160℃,在模具的成型狀況觀察孔不斷觀察膠的凝膠情況,并不斷增加模具的壓力,加壓的速度不能過快,否則造成大量流膠,使工件發空,膠含量不夠,尺寸不到,造成廢品。一般每次加壓以控制有少量的膠流出為好,加壓次數不低于3次,最后一次加壓到要求型位尺寸。后固化溫度180℃,固化時間6~8小時。開模后自然冷卻,冷卻后進行機械加工。
            3、產品性能測試(參照JB/T7770-1995)


            4、問題討論
            4.1改性BMI樹脂的貯存穩定性;改性BMI樹脂與環氧樹脂合成的膠基本性能是十分優秀的,但是它的貯存穩定性還不盡人意,室溫下粘度增加速度較快,一個月后還會出現沉淀現象,但是對于本研究和制作沒有影響,因為絕緣盒的制作在較短的時間內完成的,對膠的進一步研究還可以發展在其它相關領域的應用。
            4.2模壓成型都是人工操作,效率較低,人為因素較大,大批量生產時,有待進一步改進。
            5、結論
            研制的超大容量汽輪發電機絕緣盒具有優異的機械和電氣性能,完全達到預期性能要求,打破了國內只能依賴進口這類產品的局面,填補了空白。研究項目還對今后開發BMI改性樹脂提供了理論依據和實踐基礎。

             

             

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