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轴承知识

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挑战现状——用于风电主轴承的新型密封圈

编译:洛阳LYC轴承有限公司技术中心 侯俊

通过设计和制造独特的密封系统来保护风力涡轮机轴承,可以限度地提高关键系统和部件的性能和寿命。目前这些密封件基本上都是通用的现成产品,主要用于一般工业用途。使用这些密封件的结果往往是导致主轴损坏,油脂过早泄漏,进而导致不及时的维护和油脂清理。根据应用设计和制造独特的密封系统,应以化性能和可靠性为目标。定制密封系统防止了现有设备上昂贵的泄漏。这样做的结果是,无论是损失的机会成本,还是频繁的或计划外的维护,都可以节省数千美元。

应用于风电轴承

风力涡轮机中使用的密封件通常是现成的商品零件,或金属迷宫式密封件。而绝大多数风电轴承制造商正在寻求延长密封圈寿命,因此风电轴承用密封件需要超越传统的弹性体,转而选择低摩擦材料,如聚氨酯和聚四氟乙烯。目前有一些早期生产的聚四氟乙烷制的长寿命密封圈,在运行14年后可以达到无泄漏。

不像密封圈的密封圈

目前,一种用于风电主轴承的新型密封圈开发面市,其设计方式是它有一个螺旋形的唇缘,当密封件随轴承座旋转或主轴逆着密封件旋转时,该螺旋形起到螺旋钻的作用,就像泵一样,不断地将润滑脂推回轴承。随着风电行业的持续发展,该行业的零部件也在不断增大,这意味着需要保护更大的零部件。随着新风力涡轮机尺寸的增长,我们看到轴承越来越大,这意味着偏转越来越大、间隙越来越大。这伴随着一系列与润滑性和添加剂技术相关的问题,我们需要从密封设计和材料的角度考虑这些问题。这是制造技术和流体兼容性研究持续增长的主要推动力。

专注于解决问题

随着风电行业产业规模的不断增长之外,涡轮机也在更新换代,通过改良设备、零件等方式,以提高功率输出。与此同时,有机会安装更高质量的密封件并更换传统的单唇式密封件。或者可根据风力涡轮机制造商、轴承制造商的实际情况能够创建定制的密封解决方案,适用于原本没有设计密封件的现有金属制品。从而为涡轮机轴承制造商公司提供一定的可靠性,改良现有的密封件,而不必增加现有金属制品或设计的调整成本。”

下图为目前生产加工的几种新型密封圈类型:

展望未来

随着风力涡轮机容量和部件尺寸的不断增加,润滑要求也将不断改变,因此对于主轴承密封性能要求也会更加严苛。根据调查研究表明,绝大多数涡轮机轴承制造商都有改用主轴承润滑油的意愿愿望,这一直是一项艰巨的任务,其原因就是能够让轴承可以在更极端的环境中运行。

对于系统密封件领域,这是一项巨大的挑战,如:直径大于5米的无端密封件。此外,在与新润滑油脂的适配性上还需不断的进行优化和提升。

(编译自《wind  systems》)

本文刊登于中国轴协会刊《轴承工业》2022年第12期“技术前沿”栏目。

发布时间:2023-07-31
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