挑戰現狀——用于風電主軸承的新型密封圈
2023-07-31
編譯：洛陽LYC軸承有限公司技術中心 侯俊
通過設計和制造獨特的密封系統來保護風力渦輪機軸承，可以限度地提高關鍵系統和部件的性能和壽命。目前這些密封件基本上都是通用的現成產品，主要用于一般工業用途。使用這些密封件的結果往往是導致主軸損壞，油脂過早泄漏，進而導致不及時的維護和油脂清理。根據應用設計和制造獨特的密封系統，應以化性能和可靠性為目標。定制密封系統防止了現有設備上昂貴的泄漏。這樣做的結果是，無論是損失的機會成本，還是頻繁的或計劃外的維護，都可以節省數千美元。
應用于風電軸承
風力渦輪機中使用的密封件通常是現成的商品零件，或金屬迷宮式密封件。而絕大多數風電軸承制造商正在尋求延長密封圈壽命，因此風電軸承用密封件需要超越傳統的彈性體，轉而選擇低摩擦材料，如聚氨酯和聚四氟乙烯。目前有一些早期生產的聚四氟乙烷制的長壽命密封圈，在運行14年后可以達到無泄漏。
不像密封圈的密封圈
目前，一種用于風電主軸承的新型密封圈開發面市，其設計方式是它有一個螺旋形的唇緣，當密封件隨軸承座旋轉或主軸逆著密封件旋轉時，該螺旋形起到螺旋鉆的作用，就像泵一樣，不斷地將潤滑脂推回軸承。隨著風電行業的持續發展，該行業的零部件也在不斷增大，這意味著需要保護更大的零部件。隨著新風力渦輪機尺寸的增長，我們看到軸承越來越大，這意味著偏轉越來越大、間隙越來越大。這伴隨著一系列與潤滑性和添加劑技術相關的問題，我們需要從密封設計和材料的角度考慮這些問題。這是制造技術和流體兼容性研究持續增長的主要推動力。
專注于解決問題
隨著風電行業產業規模的不斷增長之外，渦輪機也在更新換代，通過改良設備、零件等方式，以提高功率輸出。與此同時，有機會安裝更高質量的密封件并更換傳統的單唇式密封件。或者可根據風力渦輪機制造商、軸承制造商的實際情況能夠創建定制的密封解決方案，適用于原本沒有設計密封件的現有金屬制品。從而為渦輪機軸承制造商公司提供一定的可靠性，改良現有的密封件，而不必增加現有金屬制品或設計的調整成本。”
下圖為目前生產加工的幾種新型密封圈類型：
展望未來
隨著風力渦輪機容量和部件尺寸的不斷增加，潤滑要求也將不斷改變，因此對于主軸承密封性能要求也會更加嚴苛。根據調查研究表明，絕大多數渦輪機軸承制造商都有改用主軸承潤滑油的意愿愿望，這一直是一項艱巨的任務，其原因就是能夠讓軸承可以在更極端的環境中運行。
對于系統密封件領域，這是一項巨大的挑戰，如：直徑大于5米的無端密封件。此外，在與新潤滑油脂的適配性上還需不斷的進行優化和提升。
（編譯自《wind systems》）
本文刊登于中國軸協會刊《軸承工業》2022年第12期“技術前沿”欄目。
