大型500kV变压器主密封法兰系统受力分析

发布时间：2021-07-22 06:41

　　利用有限元分析软件ABAQUS对油浸式变压器的主密封界面的螺栓、垫片、法兰系统进行建模,分析预紧状态下法兰螺栓受力及变形情况,探讨接触应力随橡胶垫片压缩率、流体压力、橡胶垫片硬度的变化规律。结果表明:在螺栓预紧载荷作用下,法兰偏转使螺栓受力不均,箱沿连接处为法兰最易损坏位置,可在箱沿与箱体处加额外刚性固定来增加强度;随着压缩率与流体压力的增大,橡胶垫片的接触应力和von Mises应力均增大;橡胶垫片硬度越大,相同流体压力下的接触应力和von Mises应力也越大,因此当密封界面承受较大流体压力时,应选用硬度大的橡胶垫片。 

【文章来源】：润滑与密封. 2020,45(10)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

法兰螺栓系统有限元模型

图2(a)示出了法兰螺栓系统在预紧力为100 980 N时施加内压0.3 MPa后的整体变形及应力分布情况。在施加预紧力后上法兰向下运动并发生顺时针偏转,下法兰沿逆时针发生偏转。法兰螺栓系统在螺栓预紧力的作用下,靠近箱沿与箱体连接处应力呈现出增大趋势,而靠近边缘的法兰处应力变化不大,相对安全。图2(b)示出了下法兰受力情况,法兰受力最大位置为下法兰与箱体连接位置处,应力值为659.9 MPa。由于预紧力的施加导致箱沿发生偏转,因此连接处受力最大且最易毁坏,该处可重点焊接,添加额外固定结构,使箱沿与箱体建立起一个稳固的系统。2.2 螺栓应力分析

图3示出了在100 980 N预紧力与0.3 MPa内压的共同作用下,螺栓的变形及应力分布情况。螺栓左侧为整个系统中受力最大处,该处的应力值为684.6 MPa。螺栓整体应力呈现上下对称分布的形式,但左侧受力明显大于右侧,法兰和垫片的变形引起垫片压紧面上应力分布不均,使螺栓在承受拉应力的同时也承受弯曲应力,正是由于螺栓受到拉伸与弯曲应力的共同作用,导致螺栓左右两侧应力分布不均匀。文献[14]对螺栓周向不同部位进行应力测试实验,表明螺栓的实际受力不是理想的垂直受拉状态,由于弯曲应力导致不同部位应力不同。这一结果与文中模拟结果相一致。2.3 垫片应力和泄漏过程

【参考文献】：
期刊论文
[1]橡胶Mooney-Rivlin超弹性本构模型的参数特性研究[J]. 张良,李忠华,马新强.  噪声与振动控制. 2018(S2)
[2]丁腈橡胶O形圈的静密封及微动密封特性[J]. 吴琼,索双富,刘向锋,黄伟峰,王玉明.  润滑与密封. 2012(11)
[3]往复密封中星型密封圈的密封性能分析[J]. 韩传军,张杰,黄岗,蒋光强.  润滑与密封. 2012(09)
[4]基于Ansys的橡胶O形密封圈的密封性能有限元分析[J]. 杨春明,谢禹钧.  弹性体. 2010(03)
[5]O形橡胶密封圈应力与接触压力的有限元分析[J]. 周志鸿,张康雷,李静,许同乐.  润滑与密封. 2006(04)
[6]法兰、螺栓连接系统的三维有限元分析[J]. 曹占飞.  石油化工设备技术. 2004(06)
[7]考虑垫片非线性时法兰接头性能的三维有限元模拟——法兰接头的应力强度和泄漏过程分析[J]. 任世雄,徐鸿,钱才富,崔文勇.  压力容器. 2004(02)

硕士论文
[1]法兰连接螺栓载荷及垫片压紧力的测试及分析研究[D]. 胡雄.武汉工程大学 2017
[2]O形橡胶密封圈静动态特性研究[D]. 陈士朋.东北石油大学 2016
[3]基于ANSYS的O形密封圈的有限元分析[D]. 徐同江.山东大学 2012



本文编号：3296653