金属波纹管式油枕工作原理(一)
油枕的种类
油枕种类
2010-04-13 01:51
变压器储油柜的密封形式主要有四种。第一种为开式(无密封)储油柜，变压器油与外界空气直接相通。第二种是胶囊式储油柜，由于胶囊易老化开裂，密封性能较差，现在已逐步减少使用。第三种是隔膜式储油柜，它是用厚度为0．26ram-0．35ram的尼龙布两层、中间夹以氯丁橡胶、外涂丁氰橡胶，但其对安装质量和检修工艺均有较严格的要求，使用效果不甚理想，主要是渗油和橡胶件易损，影响到供电的安全性、可靠性及文明生产，因此也在逐步减少使用。第四种是采用金属弹性元件作为补偿器的储油柜，其又分为外油式和内油式两大类。
内油立式储油柜是以波纹管为装油容器，根据补偿油量大小采用一个或多个波纹管将油管并联立式放在一个底盘上，外部加防尘罩，依靠波纹管上下移动进行绝缘油体积补偿，外观形状多为长方体。
外油卧式储油柜是以波纹管为气囊，卧式放置于储油柜筒体之内，波纹管外侧与筒体之间盛装绝缘油，而波纹管内是与外界相通的空气，依靠波纹管伸缩改变储油柜内部容积实现绝缘油体积补偿，外观形状为横置圆柱体。
1 开启式储油柜(油枕)或低压小容量变压器铁桶油箱
这一种是最原始的，即采用与外界空气相通的油箱作为储油柜，这种储油柜由于不密封，因此绝缘油易氧化、受潮，长期运行后变压器油质氧化，劣化的变压器油微水和含气量严重超标，对变压器的安全、经济和可靠运行构成极大威胁，严重地降低了变压器的安垒性和绝缘油的寿命。目前这种储油柜(油枕)基本淘汰了，市面所见极少，或者只在电压等级较低的变压器上采用。
2 胶囊式储油柜
胶囊式储油柜(图1)是在传统储油柜内部装一个耐油的尼龙胶囊袋，将变压器本体内的变压器油与空气隔离开。随着变压器内油温升降，其进行呼吸，在油的体积发生变化时有一个足够的空间。其工作原理为胶囊袋内气体通过呼吸管及吸湿器与大气相通，胶囊袋底面紧贴在储油柜的油面上，当油面变化时，胶囊袋也会随之膨胀或压缩。由于胶囊袋可能因材质问题出现龟裂微孔，使空气和水分渗入油内进入变压器油箱，造成油内含水量增高，绝缘性能下降，油介损增大，而加速绝缘油的老化过程。因此，变压器需要更换硅胶粒，情况严重时需要被迫滤油或停电检修。
3 隔离式储油柜
隔膜式储油柜(图2)虽然解决了胶囊式一些问题，但是橡胶材质的质量问题难以解决，以致可能在运行中发生质量问题，给电力变压器的安全运行带来威胁。
4 金属波纹(内油)密封式储油柜
采用的技术是早已成熟的，已在电力系统中广泛运用20多年的弹性元件——互感器用片式金属膨胀器技术的延伸和放大，也是在一种弹性元件之中充满变压器油，让其芯体上下伸缩来进行油量补偿。内油式储油柜(见图3)由真空排气管和注油管路、油位指示板、软连接管及柜脚等组成的。波纹芯体(1Crl8Ni9Ti)采用具有耐大气腐蚀和耐高温能力的不锈钢材质，能满足2万次以上往返伸缩的寿命，芯体随着变压器油温的变化而上下移动，并随着变压器油体积的变化而自动补偿。【金属波纹管式油枕工作原理】
(1)在芯体内腔装有压力保护装置— — 阻尼器，它可延缓由于变压器内油压瞬间突然增大对储油柜体造成的冲击。当达到了芯体极限时，芯体产生破裂，卸压来保护变压器本体，从而增加了变压器运行的可靠性。这种功能是其它储油柜没有的。
(2)芯体是由一个或多个芯体组成的，外有一个防护罩，芯体外面与大气相通，这样散热通风效果好，可加速变压器油的循环，降低变压器内油温，提高变压器运行可靠性。
(3)油位指示也与互感器用片式金属膨胀器一样，随着芯体上下伸缩，指示板也随着芯体升高或降低，灵敏度高，可通过装在外防护罩上的观察窗看见油位变化，直观可靠。在外防护罩上装有监视油位高低的报警装置——行程开关，可满足无人值班的需要。
(4)无假油位现象。在运行中的各种类型的储油柜，无法把空气排净，可能造成假油位。该技术因芯体是上下伸缩的，灵敏度高，加上芯体有一块平衡钢板，产生微正压，每次加油，使芯体内空气顺利排_出，直至空气排净，达到需要的油位为止，这样就消除了假油位。
(5)有载分接开关油箱不宜采用金属波纹膨胀器
有载分接开关作为变压器的重要组件，其在运行过程中需要经常性地根据负载状况进行电压调节。由于在调节过程中不可避免地会产生电弧，产生一定的气体，而受全密封金属波纹膨胀器容积的制约，不利于油分解产生气体的释放，需要经常派人现场排气，厂家及用户都不提倡有载分接开关的小储油柜采用全密封的金属波纹膨胀器。
金属波纹管式油枕工作原理(二)
金属波纹管
焊接波纹管
焊接波纹管的制造工艺
焊接波纹管的制造工艺过程按所制造的波纹管直径大小可分为两种工艺路线。
1.在制造大直径波纹管时，采取焊内圆环缝之后装半圆卡具环的工艺路线： 冲片、清洗、装配（上模片、下模片）、焊内圆环缝、检验、镶装半圆环、焊外圆环缝、检验、拆除半圆环
2.在制造小直径波纹管时，采取焊内圆环缝之前装整圆工艺环的工艺路线： 冲片、清洗、装配（上模片、工艺环、下模片）、焊内圆环缝、检验、焊外圆环缝、检验、拆除工艺环
对于大直径波纹管来说，它的波距也比较大，在两个膜片构成的波距空间里允许将半圆环设计成具有粗壮的截面。半圆环的作用是把焊完内圆的上下膜片组元支撑起来，以保证焊外圆环缝时能用夹具将各组元之间的膜片相互夹紧，保持一定的波距，同时又使膜片外圆的施焊部位露出均匀的边缘，保证圆周上各处的导热状态一致，最终得到熔深一致的焊缝。半圆环的截面形状常有矩形，T形和L形。设计时只要考虑它的刚度足够大，又不与膜片型面相碰就行。截面尺寸大的半圆环比较容易加工，在使用过程中频繁地镶装和拆除也不会把它损坏，可以反复使用，所以又称它为半圆卡具环，因为它已构成了外圆夹具设计中不可分割的一部分。
随着波纹骨直径的减小，波距也相应减小，半圆环的截面也只好做得又细又小。这样的半圆环不但难以加工，而且使用寿命也很低，在镶装和拆除的过程中常常造成变形。有时半径变大，向时扭曲，只好报废，达不到半圆环反复使用的目的。因此在制造小直径焊接波管时，原先的半圆夹具环演变成了开口的整环，称之为工艺环。在焊接内圆环缝时，就把工艺环夹在上下模片之间。焊完后，工艺环就自然处于合适的位置上，为焊接外圆环缝作好了准备，焊完后经检验合格，就可以通过开口处把工艺环拉出来。工艺环一般都用紫铜丝制成。每个工艺环只能使用一次。这就是它和夹具环的主要区别。 随着焊接波纹管内外径尺寸的减小．其壁厚也要相应减小．总的来说它的制造工艺难度则要有所增加。除了在工艺路线方面有上述改变之外，在具体的工艺措施方面。例如夹具设计，气体保护附件设计等方面都有更严格的要求。 冲制膜片初始内外径的确定
焊接波纹管的内、外径是它的两个主要几何参数，需要严格控制，以保证波纹管的性能，同时保证它在工作时不与机壳和心轴相碰。由于绝大多数焊接波纹管都采用端接接头，膜片的边缘在焊接时，靠母材自身熔化形成焊缝，不加填充金属，所以焊接波纹管最终成品的外径略小于膜片的初始外径。最终成品的内径略大于膜片的初始内径。
如果产品图样给定了波纹管的内径和外径，那么在设计膜片时首先遇到的问题就是如何确定膜片冲裁的初始内径和外径，即在膜片的边缘处需要预先留出多么大的焊缝熔陷余量，才能保证产品最终内径和外径符合图纸的要求。 焊接波纹管的膜片型面设计
对称式焊接波纹管的膜片型面设计并不复杂Ｉ型、II型焊接波纹管的膜片型面基本上都是直线，III型焊接波纹管的膜片型面设计方法与波纹膜片的设计方法基本相同。这三种型式的波纹管，上、下膜片都用同一种形状的膜片，焊接时颠倒使用就可以了。
层叠式焊接波纹管的上、下膜片型面一般都不相同，但波形是共轭的，受轴向力压缩时，上、下膜片能够互相叠合。
膜片型面是由几段圆弧相互连接而成的，靠近内孔和外圆的圆弧各自延长出一小段切线作为平边部分，以便在焊接时用卡具夹紧。
冲模设计
冲制焊接波纹管膜片的模具有钢模和聚氨酯橡胶模两种。对于生产批量大的，或者是膜片厚度大于0.3mm的情况，多采用钢模。而对于中小批量生产，或者膜片厚度小于0.3mm的情况，多采用聚氨酯橡胶模。
采用钢模冲制的膜片，尺寸精度高，它可以把落料成形、切边、冲孔分为几个工步完成冲片。也可以设计成复合模一次完成冲片。分步棋的结构简单，当刃口不快时，可以随时修磨，修磨后也不会改变膜片的型面形状，这对于保证切边冲孔质量，不产生毛刺是十分有利的。但由于冲片过程分步进行，必然要增加工时，并且各工步的定位精度也对膜片型面与内孔、外圆的同心度有一定影响。复合模的结构复杂，冲片生产率高，膜片的型面与内孔、外圆的同心度好。但这种模具要求整体的加工精度高，加工周期长，造价也高，所以对于中小批量生产已很少采用。
聚氨酯橡胶模的结构简单，加工周期短，成本低，目前应用得比较广泛。对于直径200mm以下的膜片，成形、切边、冲孔可以一次完成。缺点是聚氨酯橡胶板身兼三职，它即作成形模，又作切边凹模和冲孔凸模。工作中橡胶逐步疲劳破损，降低了冲片质量，有时会出现椭圆度超差。因此对冲好的膜片要加强抽检，发现问题及时更换聚氨酯橡胶板。
对于大直径的膜片，采用聚氨脂胶模就很难做到内孔、外圆同时顺利冲裁，这时可以只用聚氨酯橡胶模完成成形工序，再用专门夹具在车床上切削内孔、外圆，只要保证有良好的同心度即可。
膜片清洗
膜片的焊前清洗非常重要，绝对不可草率行事。因为对于薄片焊接来说，表面的清洁程度直接影响着焊接质量。具体操作中除了用碱液或洗涤剂去油之外，还要用丙酮、酒精仔细清洗，不得残存任何油膜、污垢，以膜片表面能达到良好浸润为准。
将膜片装入夹具时，应当带清洁的棉织手套，以避免汗渍油污等弄脏膜片。否则在脏污的地方焊接时会发生氧化，造成不熔合等缺陷。此外，对于焊接夹具和盛放半成品的容器也要注意保持清洁，以免二次污染工件。
焊接工艺
焊接波纹管是一种焊缝密集的薄壁焊接结构，通常在压力和真空的条件下工作。除了某些作敏感元件用的有性能要求之外，大多数都作密封、连接、补偿、隔离元件使用，对它只有无泄漏的要求，并且在给定的位移下具有足够的寿命。因此要求焊接工艺必须稳定。日前国内制造焊接波纹管广泛采用微束等离子焊接工艺及脉冲等离子焊接工艺。主要是因为这两种工艺方法所需的投资少，设备易于维护，使用灵活方便，焊接薄片质量可靠。
检漏
焊接波纹管的检漏方法主要有真空检漏和气压检漏两种。
真空检漏在氮质谱检漏仪上进行，操作比较方便。它的优点是，不必在焊接波纹管上增加其它密封连接件，只用真空橡皮垫把焊接波纹管和真空系统密封好就能进行真空检漏。这给检验若干个膜片组元焊成的半成品带来了方便，由此可以及时发现不合格品，进行补焊，降低废品率。缺点是不容易判定漏点的确切位置。
气压检漏常用于两端带有法兰或连接螺纹的波纹管组件。检验时一般都需要用专门的夹具。设计的打压夹具应能保证波纹管两端密封可靠，同时还要有限位作用，防止波纹管受内压后过量地伸长。充压后把组件放水槽里，观察有无气泡逸出，从面确切地找到漏点位置，避免了补焊的盲目性。
焊接波纹管的设计计算
介绍焊接波纹管设计计算的文献一直较少,利用电子计算机，可以计算各种波形的焊接波纹管。前苏联学者安德列娃等人将求解的结果以曲线图的形式给出，根据这些曲线可以建立焊接波纹管的工程设计和计算方法。美国学者乔万尼对安德列娃的工作给子了很高的评价。认为这对于设计人员来说，是一种非常实用的方法。采用这种方法得到的计算结果与实验数据非常吻合。 刚度、非线性和有效面积
焊接波纹管是由多个膜片构成的，它能产生很大的位移。摆在设计者面前的任务常常是既要保证所需要的波纹管刚度，又要使焊缝的数量最少。也就是说，制造焊接波纹管所用的膜片数最少。
焊接波纹管的刚度取决于膜片的材料和几何参数。因此应当搞清哪些几何参数对焊接波纹管的刚度影响最大。
在许多情祝下，常常要求焊接波纹管的有效面积最好是一个定值。当然对液压波纹管也有同样的要求，但波纹管的有效面积是随压力而变化的。由于焊
接波纹管的波峰和波谷处都是光滑的焊缝，不像液压波纹管那样是过渡圆弧。所以它的有效面积变化较小。在这一方面，焊接波纹管有明显的优越性。 对于作密封连接用的焊接波纹管，有效面积的意义仅在于计算系统中的推力，在这种情况下，只要算出它的近似值就可以了。
应力研究
焊接波纹管可以在下述几种状态下工作：在外压或内压作用下产生一定的位移；在端部不动时，将承受的压力转换成力传给止动挡块；在产生一个给定的位移后抵达止动挡块，进而承受更大的压力。
适于制作高精度波纹管
由于焊接波纹管在制造过程中，壁厚和其它几何尺寸易于控制，所以它的工作特性较好。例如，美国使用的用作测量元件的焊接波纹管，非线性可低于0.4%，滞后小于0.25%,刚度分散度可控制在+/-10%以内。另外，焊接波纹管的外径与内径的比值可以选得较大，1.2~3上下，这意味着波纹管的灵敏度可以提高。而对于液压成形波纹管来说，外径内径比要受材料塑性的限制，不能选得太大，一般1.2~1.8左右。所以说焊接波纹管是一种理想的敏感元件。 位移量大、容积补偿能力大
一般的液压成形波纹管最大的压缩位移是其自由长度的50%，而最佳工作位移约为10%~20%，而焊接波纹管却能达到80%的压缩量。因此，它适于结构空间小而要求工作形成大的场合。由于位移量大，所以容积补偿能力也大。其它形式的波纹管无法达到这么高的指标。
使用寿命长
焊接波纹管的使用寿命对于不同的使用对象有不同的要求。一般作为压力检测元件的焊接波纹管，使用寿命能达一百万次左右。而在工作条件比较苛刻的情况，例如有腐蚀介质存在，或者在高压、高温的场合下，寿命为十万次左右。在一些特殊场合，例如火箭发动机转子轴封口上用的焊接波纹管，在转速为3000r/min时，寿命是按时间计算的。
普通的焊接波纹管都不耐高压。为了提高它的耐压能力，日前已出现了双层结构的焊接波纹管，其耐压能力为14~70MPa。这种形式的焊接波纹管，承受内压和外压的能力都很强。对于在内压工作的情况下，需要在双层膜片的外层膜片上均布钻2~4个排气孔，孔径一般在5mm以下。这样在承压时双层膜片便能紧密贴合，从而提高了耐压能力。
能采用多种材料制造
由于制造焊接波纹管时，材料不像液压成形时那祥，要经过较大的变形拉伸，所以这种工艺对于塑性较差而弹性性能好的材料特别适宜。这就为发展耐高温、耐腐蚀、高强度等特殊材料的波纹管开辟了道路。常用的材料有奥氏体不锈钢，马氏体不锈钢，镍基合金和钛合金等。【金属波纹管式油枕工作原理】
焊接波纹管的设计计算
介绍焊接波纹管设计计算的文献一直较少,利用电子计算机，可以计算各种波形的焊接波纹管。前苏联学者安德列娃等人将求解的结果以曲线图的形式给出，根据这些曲线可以建立焊接波纹管的工程设计和计算方法。美国学者乔万尼对安德列娃的工作给子了很高的评价。认为这对于设计人员来说，是一种非常实用的方法。采用这种方法得到的计算结果与实验数据非常吻合。 刚度、非线性和有效面积
焊接波纹管是由多个膜片构成的，它能产生很大的位移。摆在设计者面前的任务常常是既要保证所需要的波纹管刚度，又要使焊缝的数量最少。也就是说，制造焊接波纹管所用的膜片数最少。
焊接波纹管的刚度取决于膜片的材料和几何参数。因此应当搞清哪些几何参数对焊接波纹管的刚度影响最大。
在许多情祝下，常常要求焊接波纹管的有效面积最好是一个定值。当然对液压波纹管也有同样的要求，但波纹管的有效面积是随压力而变化的。由于焊接波纹管的波峰和波谷处都是光滑的焊缝，不像液压波纹管那样是过渡圆弧。所以它的有效面积变化较小。在这一方面，焊接波纹管有明显的优越性。 对于作密封连接用的焊接波纹管，有效面积的意义仅在于计算系统中的推力，在这种情况下，只要算出它的近似值就可以了。【金属波纹管式油枕工作原理】
应力研究
焊接波纹管可以在下述几种状态下工作：在外压或内压作用下产生一定的位移；在端部不动时，将承受的压力转换成力传给止动挡块；在产生一个给定的位移后抵达止动挡块，进而承受更大的压力。
焊接波纹管的应用
由于焊接波纹管具有精度高，刚度小，位移大，寿命长等特点，所以它除了能用作测量元件之外，还能用作密封、连接、补偿、隔离元件，在很多领域中都有广泛应用前景。
仪器仪表工业
金属波纹管式油枕工作原理(三)
变压器油枕及其种类
变压器油枕及其种类
知识积累 2010-05-18 16:39:29 阅读109 评论0 字号：大中小 订阅
变压器储油柜的密封形式主要有四种。第一种为开式(无密封)储油柜，变压器油与外界空气直接相通。第二种是胶囊式储油柜，由于胶囊易老化开裂，密封性能较差，现在已逐步减少使用。第三种是隔膜式储油柜，它是用厚度为0．26ram-0．35ram的尼龙布两层、中间夹以氯丁橡胶、外涂丁氰橡胶，但其对安装质量和检修工艺均有较严格的要求，使用效果不甚理想，主要是渗油和橡胶件易损，影响到供电的安全性、可靠性及文明生产，因此也在逐步减少使用。第四种是采用金属弹性元件作为补偿器的储油柜，其又分为
外油式和内油式两大类。
内油立式储油柜是以波纹管为装油容器，根据补偿油量大小采用一个或多个波纹管将油管并联立式放在一
个底盘上，外部加防尘罩，依靠波纹管上下移动进行绝缘油体积补偿，外观形状多为长方体。 外油卧式储油柜是以波纹管为气囊，卧式放置于储油柜筒体之内，波纹管外侧与筒体之间盛装绝缘油，而波纹管内是与外界相通的空气，依靠波纹管伸缩改变储油柜内部容积实现绝缘油体积补偿，外观形状为横
置圆柱体。
1 开启式储油柜(油枕)或低压小容量变压器铁桶油箱
这一种是最原始的，即采用与外界空气相通的油箱作为储油柜，这种储油柜由于不密封，因此绝缘油易氧化、受潮，长期运行后变压器油质氧化，劣化的变压器油微水和含气量严重超标，对变压器的安全、经济和可靠运行构成极大威胁，严重地降低了变压器的安垒性和绝缘油的寿命。目前这种储油柜(油枕)基本淘汰了，市面所见极少，或者只在电压等级较低的变压器上采用。
2 胶囊式储油柜
胶囊式储油柜(图1)是在传统储油柜内部装一个耐油的尼龙胶囊袋，将变压器本体内的变压器油与空气隔离开。随着变压器内油温升降，其进行呼吸，在油的体积发生变化时有一个足够的空间。其工作原理为胶囊袋内气体通过呼吸管及吸湿器与大气相通，胶囊袋底面紧贴在储油柜的油面上，当油面变化时，胶囊袋也会随之膨胀或压缩。由于胶囊袋可能因材质问题出现龟裂微孔，使空气和水分渗入油内进入变压器油箱，造成油内含水量增高，绝缘性能下降，油介损增大，而加速绝缘油的老化过程。因此，变压器需要更换硅胶粒，情况严重时需要被迫滤油或停电检修。
3 隔离式储油柜
http://m.zhuodaoren.com/shenghuo338219/
推荐访问:气囊式油枕工作原理 金属波纹管成型原理
