Chociaż kauczuk butadienowo-nitrylowy (NBR) od dziesięcioleci jest dominującym materiałem na uszczelnienia turbin wiatrowych, postęp w formulacji, przetwarzaniu i projektowaniu uszczelnień poliuretanowych szybko podważa pozycję NBR w branży. Okazuje się, że jego najbardziej użyteczne właściwości to odporność na zużycie, kompatybilność z płynami, odporność na ozon, wytrzymałość mechaniczna oraz zdolność do zachowania wszystkich tych właściwości w niskich temperaturach.
Poliuretan stał się idealnym materiałem do uszczelniania łożysk głównych/generatorów, łożysk wzdłużnych i poprzecznych. Jednak sama wymiana materiałów w istniejącej konstrukcji często nie wystarcza. Uszczelnienia muszą być projektowane z uwzględnieniem poliuretanu.
Jednym ze sposobów oceny odporności poliuretanów na zużycie jest znormalizowany test zużycia bębnowego, taki jak ASTM D5963. Metoda ta jest zazwyczaj stosowana do oceny gumy, ale ma również zastosowanie do poliuretanów, zwłaszcza przy porównywaniu szybkości zużycia. Poniżej przedstawiono wartości wskaźników zużycia dla różnych materiałów testowanych przez System Seals w Cleveland. Należy zauważyć, że NBR i HNBR mają wskaźnik ARI na poziomie około 1,5, podczas gdy poliuretany mają ARI od 4 do 8. To nawet sześciokrotna poprawa.
Poliuretan zachowuje swoje wartości ARI z upływem czasu i po ekspozycji na różne płyny, zwłaszcza na bazie oleju. Jednym ze sposobów sprawdzenia tego jest starzenie próbek zużycia zgodnych z normą ASTM D5963 w płynach w temperaturze 100°C przez 90 dni (80°C w przypadku płynów na bazie wody) i powtarzanie testu co 30 dni. Poniżej przedstawiono typowe wyniki, ale zaleca się potwierdzenie ich dla każdej cieczy.
Rysunek 3. Retencja ARI w NBR i poliuretanie odpornym na hydrolizę po starzeniu w destylowanym oleju mineralnym w temperaturze 100°C.
Chociaż specyfikacje wskazują na kompatybilność z gotowymi płynami, przyspieszone testy starzenia (lub lata użytkowania) powinny określić długoterminową wydajność i stabilność materiałów wystawionych na działanie określonych płynów. System Seals testuje kompatybilność z płynami przez 90 dni, a nie standardowo przez 168 godzin, ponieważ System Seals konsekwentnie wykrywa istotne zmiany kluczowych właściwości materiałów po 168 godzinach ekspozycji na płyn.
Dostosowany poliuretan charakteryzuje się lepszą odpornością na płyny w porównaniu z NBR w najpopularniejszych środkach smarnych w branży energetyki wiatrowej. Poniżej znajduje się tabela kompatybilności tych popularnych środków smarnych.
Wiadomo, że NBR jest podatny na ozonolizę, czyli rozpad wiązań chemicznych w nienasyconym NBR pod wpływem cząsteczek ozonu. Pękanie ozonowe jest powszechne, gdy kauczuk butadienowo-nitrylowy (NBR) jest poddawany nawet najmniejszej deformacji. Jednym z rozwiązań jest wstrzyknięcie wosku do NBR, tworząc barierę antyozonową, która chroni NBR. Niestety, wosk nie zmienia wiązań chemicznych NBR. Jeśli NBR zostanie wystawiony na działanie warunków środowiskowych, które powodują utratę wosku, staje się ponownie podatny na degradację. Niektóre specjalistyczne poliuretany stosowane w uszczelnieniach w energetyce wiatrowej są naturalnie odporne na ozon.
Moduł sprężystości, wytrzymałość i wydłużenie poliuretanu są dwa do trzech razy wyższe niż większości NBR. Dzięki temu uszczelki poliuretanowe są w stanie wytrzymać większe odkształcenia mechaniczne i większe obciążenia mechaniczne.
Typowy NBR ma moduł sprężystości 10–15 MPa i wytrzymałość na rozciąganie 20 MPa. Większość poliuretanów ma moduł sprężystości 45–60 MPa i wytrzymałość na rozciąganie 50–60 MPa. Oznacza to, że materiał jest mniej twardy niż NBR, co przekłada się na lepsze zachowanie kształtu i większą odporność na obciążenia ściskające.
W turbinach wiatrowych wysokie temperatury zazwyczaj nie stanowią problemu. Jednak w zależności od lokalizacji i wysokości, minimalne temperatury -40°C nie są rzadkością. Standardowy NBR ma minimalną temperaturę roboczą -20°C, a analiza dynamiki mechanicznej wykazała, że wiele poliuretanów stosowanych w energetyce wiatrowej jest odpornych na temperatury do -40°C.
Poliuretan jest naturalnym wyborem dla uszczelnień w elektrowniach wiatrowych ze względu na swoje doskonałe właściwości mechaniczne, lepszą odporność na ozon, niższe zużycie i niższe temperatury pracy. Poniżej przedstawiono dwie grupy zastosowań, w których poliuretan jest odpowiedni. Zdjęcie po lewej stronie przedstawia symulowane odkształcenia i charakterystykę styku poliuretanowego uszczelnienia łożyska. Zdjęcie po prawej stronie przedstawia uszczelnienie wirowe System Seals, główne uszczelnienie łożyska, które stale pompuje środek smarny z powrotem do zbiornika podczas obrotu łożyska.
Jeśli chcesz wesprzeć rozwój energetyki wiatrowej, skontaktuj się z nami: https://www.bdseals.com lub www.bodiseals.com. Firma NINGBO BODI SEALS CO.,LTD produkuje różnego rodzaju wysokiej jakości uszczelki gumowe., pierścienie uszczelniające ,Uszczelki .
Czas publikacji: 24-12-2023