Хоча нітрилбутадієновий каучук (NBR) був домінуючим матеріалом для ущільнень вітрових турбін протягом десятиліть, досягнення у розробці, обробці та проектуванні поліуретанових ущільнень швидко підривають позиції NBR у галузі. Виявляється, що найкорисніші властивості включають зносостійкість, сумісність з рідинами, стійкість до озону, механічну міцність та здатність зберігати всі ці властивості за низьких температур.
Поліуретан став ідеальним матеріалом для герметизації головних підшипників/генераторів, поздовжніх та поперечних підшипників. Однак простої заміни матеріалів у існуючій конструкції часто недостатньо. Ущільнення повинні бути розроблені з урахуванням поліуретану.
Один із способів оцінки зносостійкості поліуретанів – це стандартизоване випробування на знос у барабані, таке як ASTM D5963. Цей метод зазвичай використовується для оцінки гуми, але він також застосовується до поліуретану, особливо при порівнянні швидкостей зносу. Нижче наведено значення індексу зносу для різних матеріалів, протестованих компанією System Seals у Клівленді. Зауважте, що NBR та HNBR мають показник ARI близько 1,5, тоді як поліуретани мають показник ARI від 4 до 8. Це покращення до шести разів.
Поліуретан зберігає свої значення ARI з часом та після впливу різних рідин, особливо рідин на масляній основі. Один зі способів визначити це – витримувати зразки зносу за стандартом ASTM D5963 у рідинах при температурі 100°C протягом 90 днів (80°C для рідин на водній основі) та повторювати випробування кожні 30 днів. Нижче наведено типові результати, але підтвердження рекомендується для кожної рідини.
Рисунок 3. Збереження ARI в NBR та гідролізостійкому поліуретані після старіння в дистильованій мінеральній олії при 100°C.
Хоча специфікації вказують на сумісність з готовими рідинами, прискорені випробування на старіння (або роки служби) повинні визначати довгострокову експлуатаційну здатність та стабільність матеріалів, що піддаються впливу певних рідин. System Seals проводить випробування на сумісність з рідинами протягом 90 днів, а не стандартного 168-годинного випробування, оскільки System Seals постійно виявляє значні зміни ключових властивостей матеріалу після 168 годин впливу рідини.
Поліуретан, виготовлений на замовлення, демонструє покращену стійкість до рідин порівняно з NBR у найпоширеніших мастильних матеріалах у вітроенергетичній галузі. Нижче наведено таблицю сумісності цих популярних мастильних матеріалів.
Відомо, що NBR схильний до озонолізу, тобто коли молекули озону розривають хімічні зв'язки в ненасиченому NBR. Розтріскування озону є поширеним явищем, коли нітрилбутадієновий каучук (NBR) піддається навіть найменшій деформації. Одним із рішень є введення воску в NBR, створюючи антиозоновий бар'єр, який захищає NBR. На жаль, віск не змінює хімічний зв'язок NBR. Якщо NBR піддається впливу умов навколишнього середовища, які видаляють віск, він знову стає схильним до деградації. Деякі спеціальні поліуретани, що використовуються в ущільненнях для вітроенергетики, є природно стійкими до озону.
Модуль пружності, міцність та подовження поліуретану в два-три рази вищі, ніж у більшості NBR. В результаті поліуретанові ущільнювачі здатні витримувати більші механічні деформації та вищі механічні навантаження.
Типовий NBR має модуль пружності 10-15 МПа та міцність на розтяг 20 МПа. Більшість поліуретанів мають модуль пружності 45-60 МПа та міцність на розтяг 50-60 МПа. Це означає, що матеріал менш твердий, ніж NBR, що означає краще збереження форми та більшу стійкість до навантажень тиску.
У вітрових турбінах високі температури зазвичай не є проблемою. Однак, залежно від місця розташування та висоти, мінімальні температури -40°C не є рідкістю. Стандартний NBR має мінімальну робочу температуру -20°C, а динамічний механічний аналіз показав, що багато поліуретанів для вітроенергетики не піддаються впливу температур до -40°C.
Поліуретан є природним вибором для ущільнень вітрової енергетики завдяки своїм чудовим механічним властивостям, кращій стійкості до озону, нижчим швидкостям зносу та нижчим робочим температурам. Нижче наведено два сімейства застосувань, для яких поліуретан добре підходить. На зображенні ліворуч показано змодельовані деформаційні та контактні характеристики поліуретанового ущільнення підшипника. На зображенні праворуч показано вихрове ущільнення System Seals, головне ущільнення підшипника, яке безперервно перекачує мастило назад у резервуар під час обертання підшипника.
Якщо ви хочете зробити свій внесок у Windpower, будь ласка, зв'яжіться з нами: https://www.bdseals.com або www.bodiseals.com. NINGBO BODI SEALS CO., LTD виробляє всі види високоякісних гумових ущільнювачів.,кільця ,Прокладки .
Час публікації: 24 грудня 2023 р.