談風電齒輪箱中的迷宮密封 | 安維士

　　

　　風電齒輪箱中的齒輪和軸承在運轉過程需要潤滑油進行潤滑，故而必須考慮潤滑油的密封，防止?jié)櫥托孤段廴经h(huán)境甚至造成故障。

　　

　　由于風電齒輪箱中的齒輪和軸承運轉時，會使油溫升高，同時存在箱內(nèi)外不均的氣壓，潤滑油很容易發(fā)生漏油、甩油等問題。為了減小泄露損失，保證齒輪箱高效工作，常見的一種齒輪箱的軸端密封就是非接觸式迷宮密封。

　　

　　

　　迷宮密封是在轉軸周圍設若干個依次排列的環(huán)行密封齒，齒與齒之間形成一系列截流間隙與膨脹空腔，被密封介質在通過曲折迷宮的間隙時產(chǎn)生節(jié)流效應而達到阻漏的目的。

　　

　　流體通過迷宮產(chǎn)生阻力并使其流量減少的機能稱為“迷宮效應”。對液體，有流體力學效應，其中包括水力磨阻效應、流束收縮效應；對氣體，還有熱力學效應，即氣體在迷宮中因壓縮或者膨脹而產(chǎn)生的熱轉換；此外，還有“透氣效應”等。而迷宮效應則是這些效應的綜合反應。

圖(1) 流體通過迷宮產(chǎn)生節(jié)流效應

　　

　　由于迷宮密封的轉子和機殼間存在間隙，無固體接觸，毋須潤滑，并允許有熱膨脹，適應高溫、高壓、高轉速頻率的場合，這種密封形式被廣泛用于汽輪機、燃汽輪機、壓縮機、鼓風機的軸端和各級間的密封，其他的動密封的前置密封。

　　

　　

　　理想的迷宮流道模型，它是由一個個環(huán)形齒隙和齒間空腔串聯(lián)而成的。實際設計的迷宮密封有各種形式，如圖(2)所示。

圖(2) 迷宮密封的常見形式

　　

　　

　　由于風電齒輪箱的潤滑油是液態(tài)流體，潤滑油經(jīng)過迷宮結構時，主要受摩阻效應和流束收縮效應影響。

　　

　　摩阻效應是指泄漏液體在迷宮中流動時，因液體粘性而產(chǎn)生的摩擦，使流速減慢流量（泄漏量）減少。簡單說來，流體沿流道的沿程摩擦和局部磨阻構成了磨阻效應，前者與通道的長度和截面形狀有關，后者與迷宮的彎曲數(shù)和幾何形狀有關。一般是：在流道截面一定的情況下，當流道長、拐彎急、齒頂尖時，壓差損失顯著，泄漏量減小。流束收縮效應是指流體通過迷宮縫口，會因慣性的影響而產(chǎn)生收縮，流束的截面減小，主要受縫口面積影響。

　　

　　因此，要想達到良好的密封效果，迷宮密封結構應設計合理的環(huán)齒密封，使得液體經(jīng)過的迷宮滿足縫口小、流道長、拐彎急、齒頂尖的特點。

　　

　　

　　風電齒輪箱的軸端密封的實際密封效果不僅與密封結構相關，還與潤滑油量、油壓、回油結構以及內(nèi)外腔氣壓差等相關。因此，為保證齒輪箱的軸端密封，除了應設計良好的密封結構，還應控制合適的油量和油壓、保證潤滑油回油通道順暢、采用合適的裝置平衡內(nèi)外腔氣壓等。