王欢、吴俊——浅析风电设备主轴密封泄露在线改造

　　泄露的油脂洒落在机舱各个角落，甚至“流向”塔筒。2008年在新疆达坂城发电一场调研时发现，至少1/3风力发电装备立柱是由于泄漏变黑的。这些泄露的油脂不仅难以清理，影响美观，更重要的是，没能及时清理的油脂堆积在机舱各处，极有可能引发电气设备故障，从而导致火灾的发生，给安全生产带来极大隐患，见图1。

　　图1：主轴密封泄露现场

　　泄露的油脂加大了维护人员的安全风险。油脂洒落在机舱，使得维护人员更易滑倒摔伤，同时，触电的可能性也加大。

　　最根本的，泄露的油脂必须尽快清除，而现时油脂清除基本依靠人工。这就增加维护人力资源尹入，从而增加了风机运行维护的整体成本。

　　主轴密封泄漏的危害性不一而足。但是可以确定的是，研发长寿命的密封元件，实施有效的在线改造，解决泄露问题，延长风力发电装备的工作时间是十分必要且紧迫的。

　　2.主轴密封失效原因

　　造成主轴密封泄漏这一“表象”的原因归根结底是密封失效，而造成密封失效是多个因素综合作用的结果。

　　2.1进口密封产品“水土不服”

　　风电行业在我国真正发展时间较短，初期整体设计方案、配件等均来自欧美风电产业发达国家。而一般欧洲国家风电机组供应厂商提供的产品都是按IEC标准、II级风况、-20 -+40 0C温度范围设计。我国幅员辽阔，南北气候差异较大，欧洲等国外生产的配件不一定能完全适合我国的所有气候条件。比如考虑到我国风力资源丰富的西北方地区，冬季气温很长一段时间维持在一30。C以下。这些情形是相关风电机组设计从业人员必须从设计之初就应该考虑的，即研制与气温要求相符合的低温型机组及相关配件。低温型机组的关键部件是低温型密封系统，因此更优的耐低温能力成为目前主轴密封在线改造项目密封材料研发的方向之一。

　　2.2密封系统结构缺陷

　　密封系统的结构缺陷是密封失效的根本原因，以V型密封圈作为唯一的主密封使用的密封结构系统就存在明显的缺陷。

　　2.2.1V型密封圈密封机理

　　V型密封圈又称水封，是一种旋转轴端面用纯胶密封，用于防止外界的灰尘、粉末、水及它们的混合物和油脂等进入轴承或密封系统。其更多的应用于防尘、防水，或者作为二道密封以保护住密封在恶劣的工况下正常工作。V型密封圈通常是利用橡胶固有的伸缩性拉伸后直接箍紧在轴上，与轴一起旋转，从而产生一个离心力。由于离心力的影响，唇口的接触压力随速度增加而增加，这就意味着，摩擦损失和热量保持在较小的值，因此达到优良的磨损性能，从而延长密封寿命。不同轴径的线速度和能量损耗的关系如图2所示。

　　图2:不同轴径／线速度和能量损耗的关系

　　V型密封圈的结构特点使得其不抗压，在轴承内部存在压力的情况下，油脂泄露必然发生。这种泄露与产品自身的产品属性没有多大关系，完全由密封系统结构决定。