Въпреки че нитрилбутадиеновият каучук (NBR) е доминиращият материал за уплътнения на вятърни турбини в продължение на десетилетия, напредъкът във формулирането, обработката и дизайна на полиуретанови уплътнения бързо ерозира позицията на NBR в индустрията. Оказва се, че най-полезните свойства включват износоустойчивост, съвместимост с флуиди, устойчивост на озон, механична якост и способността да се поддържат всички тези свойства при ниски температури.
Полиуретанът се е превърнал в идеален материал за уплътняване на основни лагери/генератори, надлъжни и напречни лагери. Въпреки това, самото подменяне на материалите в съществуваща конструкция често не е достатъчно. Уплътненията трябва да бъдат проектирани с оглед на полиуретана.
Един от начините за оценка на износоустойчивостта на полиуретаните е чрез стандартизиран барабанен тест за износване, като например ASTM D5963. Този метод обикновено се използва за оценка на каучук, но се прилага и за полиуретан, особено при сравняване на скоростите на износване. По-долу са дадени стойностите на индекса на износване за различни материали, тествани от System Seals в Кливланд. Обърнете внимание, че NBR и HNBR имат ARI от около 1,5, докато полиуретаните имат ARI от 4 до 8. Това е подобрение до шест пъти.
Полиуретанът запазва своите ARI стойности с течение на времето и след излагане на различни течности, особено течности на маслена основа. Един от начините да се определи това е да се подложат пробите за износване по ASTM D5963 в течности при 100°C в продължение на 90 дни (80°C за течности на водна основа) и да се повтаря тестът на всеки 30 дни. По-долу са дадени типични резултати, но се препоръчва потвърждение за всяка течност.
Фигура 3. Задържане на ARI в NBR и хидролизно-устойчив полиуретан след стареене в дестилирано минерално масло при 100°C.
Въпреки че спецификациите показват съвместимост с готови флуиди, ускореното тестване за стареене (или години експлоатация) трябва да определи дългосрочната производителност и стабилност на материалите, изложени на специфични флуиди. System Seals тества за съвместимост с флуидите в продължение на 90 дни, а не стандартния 168-часов тест, тъй като System Seals постоянно открива значителни промени в ключовите свойства на материала след 168 часа излагане на флуид.
Персонализираният полиуретан показва подобрена устойчивост на течности в сравнение с NBR в най-разпространените смазочни материали във вятърната енергетика. По-долу е дадена таблица за съвместимост на тези популярни смазочни материали.
Известно е, че NBR е податлив на озонолиза, при която озоновите молекули разкъсват химичните връзки в ненаситения NBR. Напукването на озона е често срещано явление, когато нитрилбутадиеновият каучук (NBR) е подложен дори на най-малката деформация. Едно от решенията е инжектирането на восък в NBR, създавайки антиозонова бариера, която защитава NBR. За съжаление, восъкът не променя химическата връзка на NBR. Ако NBR е изложен на условия на околната среда, които премахват восъка, той отново става податлив на разграждане. Някои специални полиуретани, използвани в уплътненията за вятърна енергия, са естествено устойчиви на озон.
Модулът на еластичност, якостта и удължението на полиуретана са два до три пъти по-високи от повечето NBR. В резултат на това полиуретановите уплътнения са способни да издържат на по-големи механични деформации и по-високи механични натоварвания.
Типичният NBR има модул на еластичност от 10-15 MPa и якост на опън от 20 MPa. Повечето полиуретани имат модул на еластичност от 45-60 MPa и якост на опън от 50-60 MPa. Това означава, че материалът е по-малко твърд от NBR, което означава по-добро запазване на формата и по-голяма устойчивост на натоварвания под налягане.
Във вятърните турбини високите температури обикновено не са проблем. В зависимост от местоположението и надморската височина обаче, минималните температури от -40°C не са необичайни. Стандартният NBR има минимална работна температура от -20°C, а динамичният механичен анализ показва, че много полиуретани за вятърна енергия не се влияят от температури до -40°C.
Полиуретанът е естествен избор за уплътнения за вятърна енергия поради превъзходните си механични свойства, по-добрата устойчивост на озон, по-ниските нива на износване и по-ниските работни температури. По-долу са показани две семейства приложения, за които полиуретанът е подходящ. Изображението вляво показва симулираните деформационни и контактни характеристики на полиуретаново уплътнение за лагер. Изображението вдясно показва вихровото уплътнение System Seals, уплътнение на основния лагер, което непрекъснато изпомпва смазка обратно в резервоара, докато лагерът се върти.
Ако желаете да допринесете за Windpower, моля, свържете се с нас: https://www.bdseals.com или www.bodiseals.com. NINGBO BODI SEALS CO.,LTD произвежда всякакви видове висококачествени гумени уплътнения.О-пръстени ,Уплътнения .
Време на публикуване: 24 декември 2023 г.