CN108708905A - 一种抽水蓄能机组聚醚醚酮复合材料推力瓦 - Google Patents

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Abstract

一种抽水蓄能机组聚醚醚酮复合材料推力瓦，本发明涉及一种抽水蓄能机组聚醚醚酮复合材料推力瓦，本发明的目的是为了解决现有推力瓦易磨损需要配备的高压油顶起系统、设备系统复杂的问题，本发明推力瓦由钢瓦块和聚醚醚酮复合材料瓦面组成，钢瓦块上开有粗糙工艺槽，所述聚醚醚酮复合材料瓦面距钢瓦块表面的厚度为3～6mm，距粗糙工艺槽底部的厚度为7～14mm，所述的聚醚醚酮复合材料是由聚醚醚酮、短碳纤维、石墨、聚四氟乙烯制成。本发明推力瓦具有良好的自润滑性和耐磨性；本发明应用抽水蓄能领域。

Description

一种抽水蓄能机组聚醚醚酮复合材料推力瓦
技术领域
本发明涉及一种抽水蓄能机组聚醚醚酮复合材料推力瓦。
背景技术
抽水蓄能机组是电网调节系统的首选关键设备，根据电网调节要求，经常处于频繁启停的运行工况。重载推力瓦是大型抽水蓄能机组的关键部件，其工作性能直接影响到机组的安全稳定运行，而大型抽水蓄能机组一般采用钨金推力瓦，在启停机、低速运行等自润滑性能较差的工况，易于发生轴承损坏等故障，钨金瓦面损坏产生的积屑瘤还经常损伤推力瓦对磨副表面。钨金推力瓦配备的高压油顶起系统，则增加了设备系统复杂程度，且带来很高的故障隐患。
随着抽水蓄能机组向大容量、高转速方向发展，现有钨金推力瓦技术不适应抽水蓄能机组的发展要求。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有推力瓦易磨损需要配备的高压油顶起系统、设备系统复杂的问题，提供了一种抽水蓄能机组聚醚醚酮复合材料推力瓦。
本发明一种抽水蓄能机组聚醚醚酮复合材料推力瓦由钢瓦块和聚醚醚酮复合材料瓦面组成，钢瓦块上开有粗糙工艺槽，所述聚醚醚酮复合材料瓦面距钢瓦块表面的厚度为3～6mm，距粗糙工艺槽底部的厚度为7～14mm，所述的聚醚醚酮复合材料按质量份数是由70～80份聚醚醚酮、20～30份短碳纤维、0～10份石墨、1～10份聚四氟乙烯制成。
本发明的工作面为聚醚醚酮复合材料，其中加入了短碳纤维和球形石墨，短碳纤维可以提高推力瓦的耐磨性，球形石墨和聚四氟乙烯可以提高推力瓦的自润滑性，四种材料的相互配合使本发明的推力瓦具有良好的自润滑性和耐磨性，更适用于频繁启停等润滑不充分的工况；由于聚醚醚酮复合材料为非金属材料，可大大减少了事故状态对推力瓦对磨副的损伤，在试验工况为：试样浸泡在润滑油中，运行过程对试样施单位压力0.5MPa，进行1200次启停试验，每次启停过程为，转速由0升至1500r/min为10S，转速为1500r/min稳定运行180S，转速由1500r/min降至0为300S，间隔420S后进行下一次启停，磨损量仅为0.007mm；采用本发明后，可以取消抽水蓄能机组的高压油顶起系统，有效降低系统复杂度并消除故障隐患。与传统热模压技术相比，本发明更加适用于大尺寸推力瓦的制造加工，避免了对大型热压设备的依赖。
附图说明
图1为抽水蓄能机组聚醚醚酮复合材料推力瓦结构示意图；
图2为粗糙工艺槽结构示意图；
图3为钢瓦块表面的粗糙工艺槽布置示意图。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式一种抽水蓄能机组聚醚醚酮复合材料推力瓦由钢瓦块2和聚醚醚酮复合材料瓦面1组成，钢瓦块2上开有粗糙工艺槽3，所述聚醚醚酮复合材料瓦面1距钢瓦块2表面的厚度为3～6mm，距粗糙工艺槽3底部的厚度为7～14mm，所述的聚醚醚酮复合材料按质量份数是由70～80份聚醚醚酮、20～30份短碳纤维、0～10份石墨、1～10份聚四氟乙烯制成。
本实施方式的工作面为聚醚醚酮复合材料，其中加入了短碳纤维和球形石墨，短碳纤维可以提高推力瓦的耐磨性，球形石墨和聚四氟乙烯可以提高推力瓦的自润滑性，四种材料的相互配合使本实施方式的推力瓦具有良好的自润滑性和耐磨性，更适用于频繁启停等润滑不充分的工况；由于聚醚醚酮复合材料为非金属材料，可大大减少了事故状态对推力瓦对磨副的损伤，在试验工况为：试样浸泡在润滑油中，运行过程对试样施单位压力0.5MPa，进行1200次启停试验，每次启停过程为，转速由0升至1500r/min为10S，转速为1500r/min稳定运行180S，转速由1500r/min降至0为300S，间隔420S后进行下一次启停，磨损量仅为0.007mm；采用本实施方式的推力瓦后，可以取消抽水蓄能机组的高压油顶起系统，有效降低系统复杂度并消除故障隐患。与传统热模压技术相比，本实施方式更加适用于大尺寸推力瓦的制造加工，避免了对大型热压设备的依赖。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：聚醚醚酮复合材料瓦面3与粗糙工艺槽2通过热模压成型工艺结合。其他与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：热模压成型工艺如下所述：
(1)对70～80份聚醚醚酮、20～30份短碳纤维、0～10份石墨和1～10份聚四氟乙烯进行干燥处理，干燥温度120℃，干燥时间12h，自然冷却后放入高速搅拌机中进行充分搅拌混合，得到混合物；料温度低于35度；
(2)把钢瓦块(2)放入热模压模具中，然后将混合物均匀装入热模压模具中并刮平，合模；
(3)在压力机上对模具施加30～80MPa的压力，并保压10～30min；
(4)将模具整体放进加热炉中，并加热到350～450℃，加热至粉料完全熔融；
(5)利用压力机对步骤(4)处理后的模具施加30～60MPa压力，同时保压10～30min，并按照每小时30～60℃冷却速率进行冷却，待模具温度降到60℃以下后脱模；
(6)通过机械加工聚醚醚酮复合材料推力瓦的尺寸。与具体实施方式一或二相同。
本实施方式步骤(3)中对模具施压的速度为达到30～80MPa的时间不少于10min。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述粗糙工艺槽(3)由多条周向和径向的燕尾槽或矩形槽构成其他与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：所述钢瓦块2上表面的四周边缘均布置燕尾槽或矩形槽。其他与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：燕尾槽或矩形槽的深度为4～8mm，等效宽度为30～120mm。其他与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：聚醚醚酮为粒径70～80μm的聚醚醚酮粉。其他与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：短碳纤维为纤维直径7μm、长度为30～70μm的短碳纤维。其他与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式七或八不同的是：聚四氟乙烯为粒径小于25μm的聚四氟乙烯粉。其他与具体实施方式七或八相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式七至九之一不同的是：石墨为粒径小于25μm的球形石墨粉。其他与具体实施方式七至九之一相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例一：一种抽水蓄能机组聚醚醚酮复合材料推力瓦由钢瓦块2和聚醚醚酮复合材料瓦面1组成，钢瓦块2上开有粗糙工艺槽3，所述聚醚醚酮复合材料瓦面1距钢瓦块2表面的厚度为5mm，距粗糙工艺槽2底部的厚度为9mm，所述的聚醚醚酮复合材料按质量份数是由60份聚醚醚酮、30份短碳纤维、10份聚四氟乙烯制成。
实施例二：一种抽水蓄能机组聚醚醚酮复合材料推力瓦由钢瓦块2和聚醚醚酮复合材料瓦面1组成，钢瓦块2上开有粗糙工艺槽3，所述聚醚醚酮复合材料瓦面1距钢瓦块2表面的厚度为5mm，距粗糙工艺槽2底部的厚度为9mm，所述的聚醚醚酮复合材料按质量份数是由50份聚醚醚酮、40份短碳纤维、4份石墨、6份聚四氟乙烯制成。
实施例三：一种抽水蓄能机组聚醚醚酮复合材料推力瓦由钢瓦块2和聚醚醚酮复合材料瓦面1组成，钢瓦块2上开有粗糙工艺槽3，所述聚醚醚酮复合材料瓦面1距钢瓦块2表面的厚度为5mm，距粗糙工艺槽2底部的厚度为9mm，所述的聚醚醚酮复合材料按质量份数是由55份聚醚醚酮、35份短碳纤维、6份石墨、4份聚四氟乙烯制成。
采用实施例1—3制造的推力瓦磨损试样，进行启停磨损试验。推力瓦磨损试样尺寸为：径向等效长度为70mm，周向等效宽度为52mm。试验工况为：试样浸泡在润滑油中，运行过程对试样施单位压力0.5MPa，进行1200次启停试验，每次启停过程为，转速由0升至1500r/min为10S，转速为1500r/min稳定运行180S，转速由1500r/min降至0为300S，间隔420S后进行下一次启停。试验结果如表1：
表1
试样编号 1# 2# 3#
磨损量(mm) 0.011 0.007 0.009
由表1可知，本实施例制备的推力瓦耐磨损性能良好，聚醚醚酮和短碳纤维相配合，提高了推力瓦的磨损性能。采用本实施例的推力瓦后，可以取消抽水蓄能机组的高压油顶起系统，有效降低系统复杂度并消除故障隐患。与传统热模压技术相比，本实施例更加适用于大尺寸推力瓦的制造加工，避免了对大型热压设备的依赖。

Claims (10)

1.一种抽水蓄能机组聚醚醚酮复合材料推力瓦，其特征在于推力瓦由钢瓦块(2)和聚醚醚酮复合材料瓦面(1)组成，钢瓦块(2)上开有粗糙工艺槽(3)，所述聚醚醚酮复合材料瓦面(1)距钢瓦块(2)表面的厚度为3～6mm，距粗糙工艺槽(3)底部的厚度为7～14mm，所述的聚醚醚酮复合材料按质量份数是由70～80份聚醚醚酮、20～30份短碳纤维、0～10份石墨、1～10份聚四氟乙烯制成。
2.根据权利要求1所述的一种抽水蓄能机组聚醚醚酮复合材料推力瓦，其特征在于聚醚醚酮复合材料瓦面(1)与粗糙工艺槽(3)通过热模压成型工艺结合。
3.根据权利要求1或2所述的一种抽水蓄能机组聚醚醚酮复合材料推力瓦，其特征在于所述热模压成型工艺如下所述：
(1)对70～80份聚醚醚酮、20～30份短碳纤维、0～10份石墨和1～10份聚四氟乙烯进行干燥处理，干燥温度120℃，干燥时间12h，自然冷却后放入高速搅拌机中进行充分搅拌混合，得到混合物；料温度低于35度；
(2)把钢瓦块(2)放入热模压模具中，然后将混合物均匀装入热模压模具中并刮平，合模；
(3)在压力机上对模具施加30～80MPa的压力，并保压10～30min；
(4)将模具整体放进加热炉中，并加热到350～450℃，加热至粉料完全熔融；
(5)利用压力机对步骤(4)处理后的模具施加30～60MPa压力，同时保压10～30min，并按照每小时30～60℃冷却速率进行冷却，待模具温度降到60℃以下后脱模；
(6)通过机械加工聚醚醚酮复合材料推力瓦的尺寸。
4.根据权利要求1所述一种抽水蓄能机组聚醚醚酮复合材料推力瓦，其特征在于所述粗糙工艺槽(3)由多条周向和径向的燕尾槽或矩形槽构成。
5.根据权利要求1所述的一种抽水蓄能机组聚醚醚酮复合材料推力瓦，其特征在于所述钢瓦块(2)上表面的四周边缘布置燕尾槽或矩形槽。
6.根据权利要求1所述的一种抽水蓄能机组聚醚醚酮复合材料推力瓦，其特征在于燕尾槽或矩形槽的深度为4～8mm，等效宽度为30～120mm。
7.根据权利要求1所述的一种抽水蓄能机组聚醚醚酮复合材料推力瓦，其特征在于聚醚醚酮为粒径70～80μm的聚醚醚酮粉。
8.根据权利要求1所述的一种抽水蓄能机组聚醚醚酮复合材料推力瓦，其特征在于短碳纤维为纤维直径7μm、长度为30～70μm的短碳纤维。
9.根据权利要求1所述的一种抽水蓄能机组聚醚醚酮复合材料推力瓦，其特征在于聚四氟乙烯为粒径小于25μm的聚四氟乙烯粉。
10.根据权利要求1所述的一种抽水蓄能机组聚醚醚酮复合材料推力瓦，其特征在于石墨为粒径小于25μm的球形石墨粉。
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