SF6气体已有百年历史，它是法国两位化学家Moissan和Lebeau于1900年合成的人造惰性气体，1940年前后，美国军方将其用于曼哈顿计划（核军事）。1947年提供商用。当前SF6气体主要用于电力工业中。SF6气体用于4种类型的电气设备作为绝缘和/或灭弧；SF6断路器及GIS（在这里指六氟化硫封闭式组合电器，国际上称为“气体绝缘开关设备”（Gas Insulated Switchgear））、SF6负荷开关设备，SF6绝缘输电管线，SF6变压器及SF6绝缘变电站。从用气量讲，80％用于高中压电力设备。因而被广泛应用于3～1000kV各类高压开关设备中。

　　SF6高压开关设备的各项性能指标全靠SF6气体来保证，因此，研究提高气室密封的可靠性，是SF6高压开关设备科研和生产中要考虑的关键技术。

　　本文将就重点介绍磁流体密封技术应用于12kV负荷开关动密封部分的实例

　　为了具体说明问题，现以FLN-12型SF6负荷开关气室的密封状况为例进行分析，如图1所示：

　　该型开关气室有三个环节共五处密封，个环节是气室上、下部绝缘壳体结合面之间的密封，第二个环节是充气阀端面与下部壳体的结合面之间的密封和充气阀与气压表的结合面之间的密封；第三个环节是转动密封组件的连接法兰与下部壳体结合面之间的密封和该组件中转轴与组件壳体配合面之间的密封。有资料显示，12kV SF6负荷开关的静密封部位密封不合格的检出率一般是小于0.5%，并且能在装配调试阶段被及时发现和消除。但是连接气室内主轴和外部操动机构的转动密封组件中，转轴和组件壳体（轴套）配合面之间的密封状况则要复杂得多，现将其单独列出。如图2所示

实物照片：

　　从图中可以清楚地看出，该组件转轴1与轴套）5之间为动配合，它依靠轴套两端的油封3和轴套内中部腔体加注的润滑油4实现密封，即通过两端油封唇口，形成两个密封环将中部腔体中的润滑油封住，从而达到防止气室内SF6气体外泄的密封目的。

　　这种密封方式从结构上看，理想的应该是使润滑油（脂）充满壳体中部整个空间，或者至少应能让润滑油浸没转轴该处横截面顶部，以实现整体“液”封。我们曾专题就此对合作单位提供的样件作过多次充填测试，发现这一要求很难做到，即使勉强做到了，长期维持这一液面的可靠性也不是很高的。因此，它主要还是依靠油封外缘与壳体和唇口与转轴之间的配合质量来实现。而运行寿命则要取决于油封本身的材质状况了。

　　油封之所以能成为密封设计中的常用配件，是因为其材料回弹性能好，加上截面形状的箍紧弹簧的弹性收缩力，可使唇口对径向力获得良好的密封效果。另外，价格便宜，装拆更换容易，也是用户愿意选用的重要原因之一。

　　但是，油封作为一种橡胶制品，也有其材料性能方面的局限性：首先，橡胶制品在常温常压下长期存放会逐渐老化变脆。第二，橡胶制品处在长期被压缩状态，会发生变形或称残余变形，直接影响密封效果。第三，油封浸润于密封油中后，随着时间的推移，橡胶分子与油的亲和性，会使油慢慢浸人橡胶，同时，橡胶中的增塑剂、防老剂、硫化促进剂及其分解生成物亦会从橡胶中被抽出，促使油封的形状尺寸和弹性等发生变化，使密封性能变坏。由于这些材料本身表现出来的物理的、机械的和化学的局限性，加上油封唇口与转轴之间摩擦及磨损问题的存在，因此人们在密封设计中大都将油封列为易损件的范围之列。

　　所以，研究改善SF6负荷开关转轴动密封条件，使其密封效果和密封寿命与静密封在整体上达到相互匹配，很有必要。实践证明，用磁流体动密封取代油封密封是一种有效的选择。

　　应用磁流体密封技术早、多、成功的设备是各种真空设备。其中转轴或摆动杆的真空动密封目前已经达到标准化、通用化的程度。因为将旋转运动从大气侧传递到真空室时，采用这种液体○型密封圈式动密封装置不但可以克服固体密封中易磨损、功耗大、寿命低、易污染等弊病，而且由于液态的磁流体可以充满整个被密封的空间，从而堵塞了一切可以漏气的通道，实现了运转和停车两个过程中的零泄漏。另外，节能效果明显，不受轴偏心振动的影响，密封结构简单不需维修。

　　磁流体应用于密封液体目前虽然尚未达到实用化的阶段，但是由于这种密封所具有的零泄漏特性，在防止固体和液体的阻隔密封中，有极大的应用价值。这类密封存在被密封的液体介质易与磁流体接触而引起乳化、变质从而导致密封失效的缺点。在磁流体材料品种少、稳定性差的初期，研究较早较多的是采用辅助手段将密封液体与磁流体分隔开来，阻止二者直接接触以避免对磁流体的侵害，从而将问题转化为各种各样的组合密封结构，例如磁流体密封与螺旋密封组合，利用螺旋密封有效地将被密封液体与磁流体隔开，保证磁流体密封正常工作，防止向内泄漏和停车泄漏，另外还有磁流体密封与离心密封、端面密封等多种组合形式，一般都是为了充分利用磁流体密封的零泄漏、低摩擦、低功耗等特性，但密封结构偏于复杂。另一条有效的技术途径是选用能与被密封液体接触但不受侵害的磁流体，这依赖于开发出专门针对某种特定被密封液体的高稳定性的磁流体。

　　磁流体密封技术用于转轴密封，源于针对传统密封中存在的密封件与旋转轴之间摩擦和磨损失效的问题。由于磁流体密封技术在旋转轴无泄漏密封中显示出的独特技术优势，因而得到了越来越广泛的应用。

　　在磁流体密封件初始使用阶段，如果发现有少量的磁液溢出，但真空仍能维持，一般密封效果不受影响。这是因为在加注磁液时，控制加注量比较困难，一旦加注过多，多余的磁液会被抽走，直到保持适量为止。磁液注入量与耐压之间的关系是：开始时增大磁液的注入量，耐压基本上呈线性增大，但注入量达到一定值后，耐压不再增大，而是稳定在一个恒定状态。

　　磁流体密封初是作为一项高新技术在我国得到推广应用的，因此，磁流体密封在我国应用早和多的领域是真空镀膜、真空热处理、单晶硅炉、空间环境模拟等对气体密封要求十分严格的设备上。特别是我国部磁流体动密封装置标准JB/T10463-2004的颁发，标志着我国磁流体密封件的开发、设计与生产已经步人了标准化、规范化的发展轨道。

　　磁流体动密封是利用磁流体对磁场的响应特性来实现密封的。如图3所示：

　　磁流体动密封装置由永磁体1、极靴2、转轴3和磁流体4等组成。在磁场的作用下，磁流体充满极靴与转轴之间的间隙，沿轴横截面四周形成一个个“O”形密封环，从而实现对被密封介质的阻断。磁流体动密封特点，主要表现在以下几点：

　　磁流体密封破坏机理的研究表明，因磁流体材料蒸发、沉淀而造成密封失效的情况较少。主要的破坏机理是由于被密封物质的内外压差过高，密封件本身不能提供足够的总耐压能力，从而使被密封物质冲破各流体密封环，造成磁流体的喷射状泄漏，同时携带走大量磁流体，因此无法自动恢复耐压能力，造成磁流体密封的彻底失败。为此，计算磁流体密封结构的实际耐压能力是保证密封可靠工作的基本条件。磁流体密封结构的实际许用耐压能力Δp（单位为Pa）可由下式给出：Δp=MB0ΔλβNn,式中M为磁流体平均磁化强度（A/m）；B0为工作磁感应强度；Δλ为相对导磁率差；β为偏心影响系数；N为密封级数；n为安全系数。

　　、寿命长。这是一种非接触式密封，或称液－固接触式密封。它不存在传统密封中，密封件与旋转轴固－固两相界面之间的磨损失效问题，可以长时间维持初的密封状态。并且气体密封用磁流体一般都采复合油基的磁流体，这是目前应用于气体动密封中工艺技术为成熟、饱和蒸气压的一种磁流体。80℃时测得蒸发量小于8.5x10－6g/cm2·h。

　　第二、基本无泄漏，通常称磁流体密封为“零泄漏”密封。使用氦质谱检测仪动、静态测试表明泄漏率达到l×10-12Pa·m3/s。

　　第三、耐压差性能好。据测定，每“O”形密封环耐压差为0.02～0.035MPa，总密封耐压差可达0.12～0.5MPa，真空度可满足1×10-6Pa超高真空技术的要求。

　　第四、适用温度宽。通常应用于-40℃～100℃环境条件下。超过此温度范围亦可在结构设计上采用相应的升（降）温措施来适应环境条件的要求。

　　磁流体动密封取代SF6负荷开关传统的转轴动密封在技术上的先进之处在于：首先，它消除了动密封件之间相互摩擦造成磨损失效的原因，可以成倍地延长其使用寿命；其次，由于磁流体动密封适用温度宽，对拓展SF6负荷开关的使用环境是十分有利的。从已实施这一技改的企业产品的情况来看，尽管产品各有特点，组件装配连接各有所异，但基本结构和密封处空间等都相当接近，改进设计一般只需在组件内部进行，无需对设备其它零部件作任何变动。可以做到只将原转动密封组件取下，换上磁流体动密封组件即可。

　　为了验证磁流体在SF6负荷开关动密封上的可靠性，我们和各合作厂家多次对该组件分别做过单组件和装机后的条件试验。经过试验，都取得了较好的效果：

　　l、按标准要求进行合、分闸操作，寿命试验后。产品动作灵活正常、无卡滞、泻漏率远低于标准的规定。

　　2、组件放入60℃烘箱，保温4小时后，检测机械特性和SF6气体泄漏率，均达到设计要求。

　　3、将装配好组件的设备整体置入冷冻室，均匀降温至-40℃，保持2小时再测机械特性和SF6泄漏率，均合格