على الرغم من أن مطاط النتريل بوتادين (NBR) كان المادة السائدة في ختم توربينات الرياح لعقود من الزمن، إلا أن التقدم في صياغة مانع تسرب البولي يوريثين ومعالجته وتصميمه يؤدي بسرعة إلى تآكل مكانة NBR في الصناعة.وتبين أن الخصائص الأكثر فائدة تشمل مقاومة التآكل، وتوافق السوائل، ومقاومة الأوزون، والقوة الميكانيكية، والقدرة على الحفاظ على كل هذه الخصائص في درجات حرارة منخفضة.
أصبح البولي يوريثين مادة مثالية لإغلاق المحامل/المولدات الرئيسية والمحامل الطولية والعرضية.ومع ذلك، فإن مجرد استبدال المواد في الهيكل الحالي لا يكفي في كثير من الأحيان.يجب أن يتم تصميم الأختام مع وضع مادة البولي يوريثين في الاعتبار.
إحدى الطرق لتقييم مقاومة التآكل للبولي يوريثان هي من خلال اختبار تآكل الأسطوانة الموحد مثل ASTM D5963.تُستخدم هذه الطريقة عادةً لتقييم المطاط، ولكنها تنطبق أيضًا على البولي يوريثين، خاصة عند مقارنة معدلات التآكل.فيما يلي قيم مؤشر التآكل لمختلف المواد التي تم اختبارها بواسطة System Seals في كليفلاند.لاحظ أن NBR وHNBR لديهما ARI يبلغ حوالي 1.5، في حين أن البولي يوريثان لديه ARI من 4 إلى 8. وهذا تحسن يصل إلى ستة أضعاف.
يحافظ البولي يوريثين على قيم ARI بمرور الوقت وبعد التعرض للسوائل المختلفة، وخاصة السوائل ذات الأساس الزيتي.إحدى الطرق لتحديد ذلك هي تحديد عمر عينات التآكل ASTM D5963 في السوائل عند 100 درجة مئوية لمدة 90 يومًا (80 درجة مئوية للسوائل ذات الأساس المائي) وتكرار الاختبار كل 30 يومًا.فيما يلي النتائج النموذجية، ولكن يوصى بالتأكيد لكل سائل.
الشكل 3. الاحتفاظ بـ ARI في NBR والبولي يوريثين المقاوم للتحلل المائي بعد الشيخوخة في الزيوت المعدنية المقطرة عند 100 درجة مئوية.
على الرغم من أن المواصفات تشير إلى التوافق مع السوائل النهائية، إلا أن اختبار التقادم المتسارع (أو سنوات الخدمة) يجب أن يحدد الأداء طويل المدى واستقرار المواد المعرضة لسوائل معينة.اختبارات أختام النظام لتوافق السوائل لمدة 90 يومًا بدلاً من الاختبار القياسي لمدة 168 ساعة لأن أختام النظام تكتشف باستمرار التغيرات المهمة في خصائص المواد الرئيسية بعد 168 ساعة من التعرض للسوائل.
يُظهر البولي يوريثين المخصص مقاومة محسنة للسوائل مقارنةً بـ NBR في مواد التشحيم الأكثر شيوعًا في صناعة طاقة الرياح.يوجد أدناه جدول توافق لمواد التشحيم الشائعة هذه.
ومن المعروف أن NBR يكون عرضة لتحلل الأوزون، وهو عندما تقوم جزيئات الأوزون بكسر الروابط الكيميائية في NBR غير المشبعة.يعد تكسير الأوزون أمرًا شائعًا عندما يتعرض مطاط النتريل بوتادين (NBR) لأدنى تشوه.أحد الحلول هو حقن الشمع في NBR، مما يخلق حاجزًا مضادًا للأوزون يحمي NBR.لسوء الحظ، الشمع لا يغير الرابطة الكيميائية لـ NBR.إذا تعرض NBR للظروف البيئية التي تزيل الشمع، فإنه يصبح عرضة للتحلل مرة أخرى.بعض البولي يوريثان المتخصصة المستخدمة في أختام طاقة الرياح مقاومة للأوزون بشكل طبيعي.
إن معامل المرونة والقوة والاستطالة للبولي يوريثين أعلى مرتين إلى ثلاث مرات من معظم NBR.ونتيجة لذلك، فإن أختام البولي يوريثين قادرة على تحمل التشوهات الميكانيكية الأكبر وتحمل الأحمال الميكانيكية الأعلى.
يحتوي NBR النموذجي على معامل مرونة يتراوح من 10 إلى 15 ميجا باسكال وقوة شد تبلغ 20 ميجا باسكال.تحتوي معظم البولي يوريثان على معامل مرونة يتراوح بين 45-60 ميجا باسكال وقوة شد تتراوح بين 50-60 ميجا باسكال.وهذا يعني أن المادة أقل صلابة من NBR، مما يعني احتفاظ أفضل بالشكل ومقاومة أكبر لأحمال الضغط.
في توربينات الرياح، لا تمثل درجات الحرارة المرتفعة عادة مشكلة.ومع ذلك، اعتمادًا على الموقع والارتفاع، فإن درجات الحرارة الدنيا التي تصل إلى -40 درجة مئوية ليست غير شائعة.يحتوي NBR القياسي على حد أدنى لدرجة حرارة التشغيل تبلغ -20 درجة مئوية، وقد أظهر التحليل الميكانيكي الديناميكي أن العديد من البولي يوريثانات التي تعمل بطاقة الرياح لا تتأثر بدرجات حرارة تصل إلى -40 درجة مئوية.
يعد البولي يوريثين خيارًا طبيعيًا لأختام طاقة الرياح نظرًا لخصائصه الميكانيكية الفائقة، ومقاومة أفضل للأوزون، وانخفاض معدلات التآكل، وانخفاض درجات حرارة التشغيل.يوجد أدناه مجموعتان من التطبيقات التي يكون البولي يوريثين مناسبًا لها تمامًا.تُظهر الصورة الموجودة على اليسار محاكاة التشوه وخصائص التلامس لختم محمل البولي يوريثين.تُظهر الصورة الموجودة على اليمين الختم الدوامي لأختام النظام، وهو ختم محمل رئيسي يضخ باستمرار مادة التشحيم مرة أخرى إلى الخزان أثناء دوران المحمل.
إذا كنت ترغب في المساهمة في Windpower، يرجى الاتصال بنا: https://www.bdseals.com أو www.bodiseals.com.NINGBO BODI SEALS CO.,LTD تنتج جميع أنواع الأختام المطاطية المختلفة عالية الجودة، orings ,الحشيات .
وقت النشر: 24 ديسمبر 2023