Промышленное приложение

Введение в применение сальников в ветроэнергетическом оборудовании

В ветроэнергетической отрасли оборудование сталкивается с суровыми условиями эксплуатации, включая экстремальные перепады температур, сильный ветер и песок, влажные солевые брызги, постоянную вибрацию и длительные периоды работы без присмотра. Поэтому надежность сальников, которые выполняют роль «хранителей» ключевых компонентов, напрямую связана с эффективностью выработки электроэнергии, затратами на техническое обслуживание и сроком службы ветряных турбин.

Основные функции и важность

Сальники в ветроэнергетическом оборудовании выполняют две основные задачи:

1. Сохранение смазки: Предотвращение утечки смазочного масла или смазки из коробки передач, главного вала, подшипников рыскания и наклона, обеспечение полной смазки шестерен и подшипников и снижение износа.
2. Исключение загрязнений: эффективно блокирует попадание внешних загрязнений, таких как пыль, влага и солевые брызги, во внутренние компоненты прецизионной трансмиссии, предотвращая коррозию, износ и ухудшение качества смазки.

Поскольку турбины часто расположены в отдаленных или морских районах, стоимость одной операции технического обслуживания чрезвычайно высока. Выход из строя сальника стоимостью всего несколько сотен долларов может привести к повреждению коробки передач, стоимость которого составит сотни тысяч или даже миллионы потерянных доходов от простоя. Таким образом, надежность уплотнения имеет решающее значение для обеспечения окупаемости инвестиций в ветряную турбину.

Основные точки применения и требования

1. Подшипник главного вала

Условия: Скорость от средней до низкой, большая нагрузка, выдерживает значительные изгибающие моменты и ударные нагрузки от ротора.
Требования к уплотнению:

◦ Превосходная стойкость к истиранию и усталостная прочность.

◦ Хорошая кромка - способность приспосабливаться к незначительным отклонениям и вибрациям вала.

◦ Эффективное уплотнение смазок на основе лития.

Распространенные типы: Большие резиновые уплотнения в металлическом корпусе, часто с двойной кромкой (основные манжеты смазываются, вспомогательная кромка исключает попадание пыли).

2.Коробка передач

Это одна из самых технологически сложных и суровых сред для сальников.

Высокоскоростной конец вала:

◦ Условия: Высокая скорость вращения (более 1500 об/мин), высокая температура.

◦ Требования: Очень низкие потери мощности на трение, отличная устойчивость к высоким температурам, устойчивость к высыханию губ, вызванному высокой центробежной силой.

◦ Распространенные типы: пружинные уплотнения из ПТФЭ (политетрафторэтилена). Они стали основным выбором из-за их низкого коэффициента трения, устойчивости к высоким температурам и превосходной химической стойкости.

Низкоскоростной конец вала и промежуточные ступени:

◦ Условия: более низкая скорость, но высокий крутящий момент.

◦ Требования: Хорошая герметичность и долговечность.

◦ Распространенные типы: высокоэффективные уплотнения из гидрированного нитрилового каучука или уплотнения из ПТФЭ.

3. Подшипники отклонения от курса и тангажа

Условия: низкая скорость, большая нагрузка, прерывистое движение, прямое воздействие внешней среды, постоянное солнце, дождь и коррозия.
Требования к уплотнению:

◦ Исключительная устойчивость к погодным условиям (устойчивость к ультрафиолету, озону, высоким и низким температурам).

◦ Превосходная устойчивость к коррозии и морской воде (для морских турбин).

◦ Хорошая износостойкость, позволяющая противостоять абразивному износу вследствие вращения подшипников и загрязнений.

Распространенные типы: Часто многогубчатые, цельно-резиновые или резиново-металлические композитные уплотнительные кольца. Материалом обычно является EPDM (этилен-пропилен-диеновый мономер), известный своей превосходной устойчивостью к атмосферным воздействиям.

4. Подшипник генератора

Условия: Высокая скорость вращения, относительно высокая температура.
Требования: Термостойкость, износостойкость, совместимость с охлаждающими средами генераторов.
Распространенные типы: Стандартные или высокопроизводительные резиновые сальники.

Общие материалы сальников

Гидрогенизированный нитриловый каучук: отличные общие характеристики, термостойкость (до 150°C), износостойкость и маслостойкость. Экономичный выбор, обычно используемый в коробках передач и других областях.
Политетрафторэтилен: Устойчив практически ко всем химикатам, очень низкий коэффициент трения, термостойкий (до 200°C+). Предпочтительный выбор для высокоскоростных уплотнений вала, часто используется с пружиной для обеспечения стабильного движения кромки.
Этилен-пропилен-диеновый мономер: отличная устойчивость к атмосферным воздействиям, озону, старению и пару. Основной выбор для уплотнений подшипников отклонения и тангажа, но не устойчив к воздействию минеральных масел.
Фторэластомер: обеспечивает лучшую термо- и маслостойкость, чем HNBR, используемый в более тяжелых условиях, но стоит дороже.

Вызовы и тенденции развития

1. Проблемы:

Требования к долговечности: Современные турбины рассчитаны на срок службы более 20 лет, требуя соответствующего срока службы уплотнений для работы без обслуживания или с минимальным обслуживанием.
Требования к энергопотреблению: Крутящий момент трения уплотнений потребляет энергию, снижая общую эффективность. Снижение трения является ключевым моментом.
Экстремальные условия: высокое содержание соли и влажность на море, сильный холод в северных регионах и песок в пустынных районах предъявляют к тюленям более строгие требования.

2.Тенденции:

Инновации в материалах: разработка новых композитных материалов и эластомеров, которые сочетают в себе более низкое трение, более высокую износостойкость и более длительный срок службы.
Структурная оптимизация: применение гидродинамической конструкции кромок. Крошечные узоры или выступы на уплотнительной кромке создают эффект перекачивания во время вращения вала, выталкивая любую случайно попавшую жидкость обратно в корпус, что значительно повышает надежность уплотнения.
Интеграция и модульность: интеграция функции уплотнения в подшипниковые узлы или редукторы как часть комплексного решения, упрощающая установку и повышающая общую надежность.
Мониторинг состояния: разработка «умных уплотнений» с сенсорными интерфейсами для мониторинга состояния смазки или состояния уплотнений в режиме реального времени, что позволяет проводить профилактическое обслуживание.

3.Резюме

Несмотря на небольшой размер, сальники являются краеугольным камнем надежной работы ветроэнергетического оборудования. От главного вала и коробки передач до систем поворота и наклона — высокопроизводительные сальники являются ключом к обеспечению стабильной работы турбины в суровых условиях и снижению общей стоимости владения. По мере того, как ветряные турбины развиваются в сторону увеличения размеров, повышения эффективности и использования на море, требования к технологии сальников будут продолжать расти, что приведет к постоянным инновациям в этой области.