NBR(니트릴 부타디엔 고무)이 수십 년 동안 풍력 터빈 씰의 주요 재료였음에도 불구하고 폴리우레탄 씰 구성, 가공 및 설계의 발전으로 인해 업계에서 NBR의 위치가 빠르게 침식되고 있습니다.가장 유용한 특성에는 내마모성, 유체 호환성, 내오존성, 기계적 강도 및 이러한 모든 특성을 저온에서 유지하는 능력이 포함됩니다.
폴리우레탄은 메인 베어링/발전기, 종방향 및 횡방향 베어링을 밀봉하는 데 이상적인 재료가 되었습니다.그러나 단순히 기존 구조의 재료를 교체하는 것만으로는 충분하지 않은 경우가 많습니다.씰은 폴리우레탄을 염두에 두고 설계해야 합니다.
폴리우레탄의 내마모성을 평가하는 한 가지 방법은 ASTM D5963과 같은 표준화된 드럼 마모 테스트를 이용하는 것입니다.이 방법은 일반적으로 고무를 평가하는 데 사용되지만 특히 마모율을 비교할 때 폴리우레탄에도 적용됩니다.다음은 클리블랜드의 System Seals에서 테스트한 다양한 재료의 마모 지수 값입니다.NBR과 HNBR의 ARI는 약 1.5인 반면, 폴리우레탄의 ARI는 4~8입니다. 이는 최대 6배까지 향상된 수치입니다.
폴리우레탄은 시간이 지나도 다양한 유체, 특히 유성 유체에 노출된 후에도 ARI 값을 유지합니다.이를 결정하는 한 가지 방법은 ASTM D5963 마모 샘플을 100°C의 유체에서 90일 동안 숙성시키고(수성 유체의 경우 80°C) 30일마다 테스트를 반복하는 것입니다.아래는 일반적인 결과이지만 액체별로 확인을 권장합니다.
그림 3. 100°C 증류 미네랄 오일에서 숙성 후 NBR 및 내가수분해성 폴리우레탄에서 ARI의 보유.
사양에는 완성된 유체와의 호환성이 명시되어 있지만 가속 노화 테스트(또는 사용 기간)는 특정 유체에 노출된 재료의 장기적인 성능과 안정성을 결정해야 합니다.System Seals는 표준 168시간 테스트가 아닌 90일 동안 유체 호환성을 테스트합니다. 왜냐하면 System Seals는 168시간의 유체 노출 후 주요 재료 특성의 중요한 변화를 일관되게 감지하기 때문입니다.
맞춤형 폴리우레탄은 풍력 에너지 산업에서 가장 일반적인 윤활제인 NBR에 비해 향상된 유체 저항성을 나타냅니다.아래는 이러한 인기 있는 윤활제에 대한 호환성 표입니다.
NBR은 오존 분해(오존 분자가 불포화 NBR의 화학 결합을 끊는 경우)에 취약한 것으로 알려져 있습니다.오존 균열은 니트릴 부타디엔 고무(NBR)가 약간만 변형될 때 흔히 발생합니다.한 가지 해결책은 NBR에 왁스를 주입하여 NBR을 보호하는 오존 방지 장벽을 만드는 것입니다.불행하게도 왁스는 NBR의 화학적 결합을 변화시키지 않습니다.NBR이 왁스를 제거하는 환경 조건에 노출되면 다시 분해되기 쉽습니다.풍력 에너지 씰에 사용되는 일부 특수 폴리우레탄은 자연적으로 내오존성입니다.
폴리우레탄의 탄성 계수, 강도 및 신율은 대부분의 NBR보다 2~3배 더 높습니다.결과적으로 폴리우레탄 씰은 더 큰 기계적 변형을 견딜 수 있고 더 높은 기계적 부하를 견딜 수 있습니다.
일반적인 NBR의 탄성률은 10-15MPa이고 인장강도는 20MPa입니다.대부분의 폴리우레탄의 탄성률은 45~60MPa이고 인장강도는 50~60MPa입니다.이는 재료가 NBR보다 덜 단단하다는 것을 의미하며, 이는 더 나은 형태 유지와 압력 하중에 대한 더 큰 저항을 의미합니다.
풍력 터빈에서는 일반적으로 고온이 문제가 되지 않습니다.그러나 위치와 고도에 따라 최저 기온이 -40°C인 경우도 드물지 않습니다.표준 NBR의 최소 작동 온도는 -20°C이며 동적 기계 분석에 따르면 많은 풍력 에너지 폴리우레탄은 -40°C 이하의 온도에도 영향을 받지 않는 것으로 나타났습니다.
폴리우레탄은 우수한 기계적 특성, 향상된 내오존성, 낮은 마모율 및 낮은 작동 온도로 인해 풍력 발전용 씰을 위한 자연스러운 선택입니다.다음은 폴리우레탄이 매우 적합한 두 가지 응용 분야입니다.왼쪽 이미지는 폴리우레탄 베어링 씰의 시뮬레이션된 변형 및 접촉 특성을 보여줍니다.오른쪽 이미지는 베어링이 회전할 때 윤활유를 저장소로 지속적으로 다시 펌핑하는 메인 베어링 씰인 시스템 씰 소용돌이 씰을 보여줍니다.
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게시 시간: 2023년 12월 24일