挑战现状——用于风电主轴承的新型密封圈
2023-07-31
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。
