接觸式密封在大功率半直驅永磁風力發電機應用探討123

尤佰朋 馮姣

摘要：電機大流量稀油潤滑軸承室密封結構，包括軸承室、軸承、外軸承蓋、內封環、內軸承蓋、擋油環，內軸承蓋和內封環之間設有迷宮密封結構;所述的迷宮密封結構為階梯式迷宮密封結構，即內封環的外柱面和內軸承蓋的內柱面從外向內方向呈階梯上升且相互咬合，以此延長密封回路，更充分地使潤滑油被甩入迷宮密封槽內。

關鍵詞：接觸式密封環;1：1模擬試驗;油膜;摩擦;流場

Abstract：thesealingstructureofbearingroomwithlargeflowofthinoillubricationofmotor，includingbearingroom，bearing，outerbearingcover，innersealingring，innerbearingcover，oilretainingring，labyrinthsealingstructureissetbetweentheinnerbearingcoverandinnersealingring;Thelabyrinthsealingstructureisasteppedlabyrinthsealingstructure，thatis，theoutercylinderoftheinnersealingringandtheinnercylinderoftheinnerbearingcoverrisestepbystepfromtheoutsidetotheinsidedirectionandoccludeeachother，soastoextendthesealingloopandmakethelubricatingoilbethrownintothelabyrinthsealinggroovemorefully.

Keywords：contactsealingring;1：1simulationtest;Theoilfilm;Friction;Theflowfield

0引言

隨著風力發電機技術的發展，風力發電機組性能的逐步提高，風力發電會越來越高效，越來越經濟，隨著國家政策的調整，風電項目開發成本和運行費用正在逐步降低，在風電傳動系統中采用集成化設計和緊湊型結構是未來大型風機的發展趨勢，隨著半直驅風力發電系統的完善和成熟，其在風電領域將得到廣泛應用，具有巨大的市場需求。

半直驅永磁風力發電機的軸承與齒輪箱采用同一套稀油潤滑系統，因此軸承室的密封結構成為電機重要結構之一。目前風力發電機的軸承室密封結構包括與電機端蓋固定的軸承室，軸承室內套固定有位于轉軸軸端的軸承，軸承室外端面固定有外軸承蓋，軸承內側的轉軸上套固有內封環，內封環上套有與軸承室內端面固定的內軸承蓋，內軸承蓋與軸承之間設有套于內封環上且固定于內軸承蓋上的擋油環，內軸承蓋的與內封環接觸的內圓柱面上開有多個軸向排列的迷宮密封槽，從而在內軸承蓋和內封環之間形成迷宮密封結構。目前只依靠迷宮密封的方式，容易造成潤滑油的滲漏，潤滑油進入電機內部，最終會影響電機的絕緣性能，降低電機的使用壽命。

1半直驅風力發電機軸系密封系統方案

本文章著重分析我公司為3MW半直驅發電機設計的一種軸承密封結構。該軸承室密封結構包括軸承室、軸承、外軸承蓋、內封環、內軸承蓋、擋油環，內軸承蓋和內封環之間設有階梯式迷宮密封結構，即內封環的外柱面和內軸承蓋的內柱面從外向內方向呈階梯上升且相互咬合;內軸承蓋上開有與任一迷宮密封槽相通的泄壓孔，泄壓孔上連接有泄壓管;在內封環與內軸承蓋接觸面靠外端增加接觸式密封環;外軸承蓋與軸承之間、擋油環與軸承之間、內軸承蓋與軸承室之間裝有O型密封圈。詳細結構如圖1所示：

2模型建立

2.1原理分析

電機大流量稀油潤滑軸承室密封結構，包括軸承室、軸承、外軸承蓋、內封環、內軸承蓋、擋油環，內軸承蓋和內封環之間設有迷宮密封結構;所述的迷宮密封結構為階梯式迷宮密封結構，即內封環的外柱面和內軸承蓋的內柱面從外向內方向呈階梯上升且相互咬合，以此延長密封回路，更充分地使潤滑油被甩入迷宮密封槽內。進一步地，內軸承蓋上開有與任一迷宮密封槽相通的泄壓孔，泄壓孔上連接有泄壓管，泄壓管引至電機外側，以此可使軸承室內的壓力保持與外界平衡，有力阻止潤滑油的滲漏。再進一步，在內封環與內軸承蓋接觸面靠外端增加接觸式密封環，有效地阻擋大部分潤滑油進入內軸承蓋的迷宮密封槽內，降低了內軸承蓋回油孔回油的壓力;外軸承蓋與軸承之間、擋油環與軸承之間、內軸承蓋與軸承室之間裝有O型密封圈，對潤滑油進行防滲漏密封。更進一步，內軸承蓋的外側端面下部且位于軸承與內軸承蓋之間的位置開有分別與各迷宮密封槽相通的泄油