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    APG技术现状及工艺装备
    发布者:admin 发布时间:2009-12-18 阅读:985

    APG技术现状及工艺装备

    庞鸣崴
    (煤炭科学研究总院上海分院、上海煤科机电技贸有限公司)
     
    APG技术即环氧树脂自动压力凝胶成型技术(The Automatic Pressure Gelation),主要应用于生产中高压环氧绝缘制品。其特点为可将环氧绝缘制品的生产周期,从传统真空浇注所需的十几个小时缩短到十几分钟,并较好地控制放热效应,有利于补偿因固化反应而引起的收缩,且具有极好的尺寸稳定性和很高的机械强度等突出优点。尤其是应用于真空断路器用固封极柱、复杂、薄壁、多方位抽芯的产品更具优势。当前国内外高压开关正向免维护、复合化、小型化、高寿命、高性能发展,采用APG技术生产高压绝缘制品更显示出突出的技术优势和广阔的发展前景。

    一、国内APG技术的发展过程

    环氧树脂全密封绝缘结构,属整体绝缘结构,是保证如固封极柱中真空灭弧室这样的机电部件在复杂环境下正常可靠工作的重要工艺技术。它与其它绝缘处理工艺比较,具有无溶剂污染、内干性能好、固化物综合性能优良、绝缘层无气隙、导热性好(一般能降低温升8~14℃)、耐电弧性良好、保养维护简便等优点,具有良好的综合效益。为此,在过去的几十年里,环氧树脂全密封绝缘结构都采用真空浇铸工艺来实现。九十年代初,由于材料的发展,国外探索研究了一系列环氧树脂全密封的新工艺、新技术。如:加压凝胶法(PG技术)、液态注射成型工艺(LIM技术)、自动压力凝胶工艺(APG技术)、真空压力凝胶工艺(VPG技术)和自动脱模凝胶工艺(CMRD技术)等,使全密封绝缘结构的工艺实现了机械化和自动化,而其中发展最快和应用最广的是自动压力凝胶工艺(APG技术)。

    我国从80年代开始引进自动压力凝胶工艺和设备,同时也引进了环氧树脂系列材料。一九八六年,上海华通开关厂从瑞士ABB公司引进的FSM型自动压力凝胶成套设备,应用于HB30、36型SF6断路器绝缘外壳的生产,采用CIBA—GEIGY公司提供的Araldite环氧树脂注射料体系,经工程技术人员的消化吸收,完全达到技术要求,取得了明显的经济效益。生产实践证明,采用APG技术生产高压绝缘件具有许多优越性,引起国内行业中的重视,认为是一项值得推广应用的新技术。

    国内APG技术的发展经过了三个阶段。

    1.组织研发阶段(一九八七年~一九九七年)

    这个阶段用了整整十年的时间进行APG技术有组织、国产化的攻关工作。自上海华通开关厂引进成功以来,引起国内行业中的重视,纷纷组织出国考察和准备进口成套设备,国外有关厂商也积极宣传,准备占领中国市场。一九八七年机械工业部第七设计研究所也组织工程技术人员经过消化、吸收开始试制国产化的自动压力凝胶液压成型机。国内有些企业也采用普通四柱压机卧放进行采用APG技术生产绝缘件的尝试,环氧树脂企业也开始进行适用于APG工艺的树脂、固化剂及填料的研制。为此,一九九三年十月二十二日在原机械工业部重大装备司李冶副处长的主持下,在山东省淄博市召开“八五”科技攻关项目——“五十万伏封闭式组合电器环氧浇注专用氧化铝填料研制”部级鉴定会之际,召开了一次由行业五大开关厂、部分中压开关厂和西高所,以及桂林电器科学研究所等单位参加的高压开关行业绝缘技术研讨会,并委托北京开关厂负责同各单位的技术联络工作。研讨会发表了一份纪要,其中专门论述到“环氧树脂真空压力注射成型工艺(简称APG)是一种新型的环氧成型工艺,同普通的环氧浇注工艺相比,APG工艺在大批量生产的中、小型环氧浇注绝缘件方面有明显的优越性,它将和环氧浇注工艺一起成为高压开关设备环氧绝缘件生产的必不可少的一种工艺方法。”

    “针对高压开关行业应用APG工艺的现状,会议认为应首先解决环氧注射机的国产化问题。会议指定上海华通开关厂牵头,西高所协助摸清行业及配套件制造厂家等对APG设备的需求,并提出设备研制方案,确定承担设备制造厂,积极开展APG注射机国产化工作,挡住进口,此项工作由上海华通开关厂提出实施计划。报机械部重大装备司,抄送西高所、五大开关厂及有关开关厂……”。由此产生了高压SF6开关用环氧国产化攻关组雏形。

    按会议纪要,西高所、北京开关厂、上海华通开关厂相关工程技术人员,积极寻求APG技术的合作伙伴,先后同煤炭科学研究总院上海分院液压研究所、岳阳化工厂研究所、南京林业研究所等单位合作,开始进行自动压力凝胶成型机和环氧树脂国产化研究工作。并于一九九七年开始全面对项目攻关进行鉴定。

    一九九七年四月七日~十日在平顶山高压开关厂对注射环氧树脂在GIS盘式绝缘子的应用进行了考察,“……参加了从注射成型到测试试验的全过程,并一致认为:注射工艺性能良好,性能测试试验结果满意。……”

    同年五月十日~十一日在上海对煤科总院上海分院液压研究所上海煤科机电技贸有限公司承担的三项有关APG装备的项目进行了鉴定。“HAG型环氧树脂自动压力凝胶液压成型机”、“AH型环氧树脂搅拌式混料成套装置”和“应用在HAG型液压成型机电控系统中的RISC指令结构单片机”。对已生产的HAG884型、HAG887型、HAG552型和正在研制的HAG864型进行了考察,并观看了注射成型的生产过程。与会专家一致认为经过三年年努力,项目组已完成了APG设备国产化的初步工作,成绩可喜,需再接再厉,不断提高设备的性能,并进行小批量试生产,以满足市场的需要。

    同年六月二十八日~二十九日在岳阳市召开了高压SF6开关用环氧树脂国产化研究项目鉴定会。会议纪要表明,“会议期间机械工业部重大装备司召集与会代表研究讨论了电工用环氧树脂及应用技术的现状……”“……在部重大装备司的直接领导下,组织了以高压开关行业为基础的跨行业的联合攻关,先后完成了高压SF6开关用氧化铝填料、浇注环氧树脂体系、注射环氧树脂体系以及自动压力凝胶液压成型机等产品的国产化攻关,取得了显著的效果。经部级鉴定,达到了国际同类产品的水平,可以替代进口。此外,随着注射环氧树脂和注射机的国产化,环氧注射技术将会在开关行业得到进一步发展,对注射环氧树脂的需求量将会有较大的增长。”会议纪要还指出:“环氧注射模具的设计、制造技术应尽快跟上。建议在部重大装备司的直接领导下组织联合攻关,尽快为开关行业或其它单位提供设计合理、品质优良、价格适中的环氧注射模具。”会议纪要还颇有远见的指出:“户外型环氧绝缘技术,包括户外环氧树脂材料体系、工艺技术及应用技术等在国外已有比较成熟的经验。在国内电工产品中有一定的应用前景,近年来,国外有些厂商已经在国内开展此项工作,已有初步应用,但价格较高,户外环氧绝缘件的国产化应加快进行。”

    正是有了这段努力,才有国内今天如此快速发展的APG技术形势,饮水思源,我们决不应该忘记一批曾经为我国AGP技术发展作出贡献的领导和工程技术人员,正是因为他们的不懈努力,才有今天的大好局面。

    2.积极推广阶段(一九九八年~二○○一年)

    有了前面多年的不懈努力和拼搏,APG技术的国产化中的各个关键环节已经有了雏形,在推广过程中研究所、开关厂、设备、树脂、填料共同努力,进行国产化工作。加之全国推行的农网改造工作,使中压开关相关的绝缘件需求量大增,大大促进了APG技术的使用,这期间许多以生产SMC、DMC绝缘件为主的企业,开始进行APG技术的尝试。国内市场逐渐成熟,设备、模具、填料等相关企业也不断进行技术研究和改造,以适应变化中的市场,为APG技术后来的迅猛发展做了许多储备工作。

    3.迅速发展阶段(二○○二年~二○○四年)

    二○○二年至今的二年多内,是我国APG技术迅速发展的阶段,无论是开关产品上的使用、设备的数量、模具的副数、树脂的提供、均创出新高。APG技术被普遍认识、广泛应用,尤其是森源电气技术论坛2002·上海会议之后,更是抛起了一个高潮。随着免维护、高寿命、复合化、小型化等一系列的新理念推出,大大推动了中高压绝缘件采用APG技术生产的热潮。企业向规模化发展,逐渐形成像浙江玉环华通电器这样拥有十几台APG设备、具有较完善检测手段、注重产品内外在质量、有规模讲信誉的企业。产品逐渐被国内外大型企业所认可,并开始外销。目前已提供近200台套成套设备,分布十六个省市地区。可以说经过十几年三个阶段的努力,我国的APG技术终于走向大发展的开始,在这种关键时刻森源电气技术论坛继承了原机械部重大装备司等初期阶段的作风,组织各方面专家、企业家共同研究和讨论相关的问题,统一思想,共同奋斗,使我国的APG技术发展的更快、更有序,尽快达到世界的先进水平。

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