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派克漢尼汾無泄漏液壓連接技術(shù)輕松應(yīng)對振動應(yīng)用環(huán)境
Parker Hannifin no leakage hydraulic fittings technology easy to deal with vibration application environment
近年來，美國風電裝機量大幅增加、大批的風機即將出保，越來越多的業(yè)主希望風力渦輪機制造商配備持久耐用的組件，并要求質(zhì)保期延長至7年，而目前大多數(shù)廠商僅提供2-5年的保修。
新的行業(yè)趨勢下，派克漢尼汾獨特的高壓連接形式，如O形圈彈性密封和F37非焊法蘭連接，憑借多樣性的設(shè)計和材料選擇使它們特別適合對安全性、耐腐蝕、無泄漏和易安裝性具有很高要求的風電應(yīng)用。目前，這些接頭正廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域的液壓系統(tǒng)。
系統(tǒng)設(shè)計是防止泄漏的第一道防線
一般來講，振動會導(dǎo)致風力渦輪機液壓組件的失效，而在渦輪機各個液壓環(huán)節(jié)安裝液壓接頭連接系統(tǒng)，可以有效克服該問題。而且這種高壓連接形式還適用于風電機組的變槳、偏航和制動系統(tǒng)之中，以及齒輪箱潤滑系統(tǒng)中的連接。不過在風力渦輪機持續(xù)振動的運行環(huán)境中，液壓連接系統(tǒng)的泄漏一直是難以克服的問題。
派克漢尼汾工程師介紹，引起泄漏的主要原因及發(fā)生的頻率主要有四方面，安裝不當占60%、系統(tǒng)設(shè)計不佳占20%、組件質(zhì)量占15%、系統(tǒng)損傷占5%。他同時強調(diào)，雖然泄漏原因可以查明，但是泄漏可能造成的后果則不盡相同。可以肯定的是，如果未得到及時糾正，任何一個小的泄漏點都可能造成巨大的經(jīng)濟損失。假設(shè)一臺風力渦輪機每天運行24h，每加侖潤滑油的費用10美元，每1分鐘泄漏1滴，則每年損失67美元，每5秒泄漏1滴每年損失800美元。
除了油液損失之外，泄漏還會帶來能量損失、安全隱患、維修費用、保修問題、環(huán)保責任、設(shè)計考量等一系列間接損失。
“系統(tǒng)設(shè)計是防止泄漏的第一道防線。”派克漢尼汾工程師表示，在渦輪機液壓系統(tǒng)的設(shè)計階段，在選擇液壓元件時應(yīng)該考慮以下方面。
一是應(yīng)用。在接頭的設(shè)計和選擇時，設(shè)計者需要考慮風力渦輪機的工作環(huán)境。通常在碳鋼接頭表面涂上防護層，以延長其在腐蝕環(huán)境下的使用壽命。常見的方法是電鍍鋅，這種表面處理方式，是利用電化學(xué)防腐原理，保護了金屬基本在氧氣、水分及酸性氣體環(huán)境中免受腐蝕。不銹鋼材料通常適用于海上風力發(fā)電裝置的高腐蝕性環(huán)境。
二是壓力。在接頭的額定工作壓力應(yīng)等于或高于系統(tǒng)壓力。一般來說，接頭設(shè)計的安全系數(shù)為4:1。安全系數(shù)是指最小爆破壓力與最大工作壓力的比值。在沒用特別沖擊振動的一般應(yīng)用環(huán)境下，可以選取4:1的安全系數(shù)。但是在風力渦輪機應(yīng)用中，操作中有嚴重的振動沖擊工況中，可參照表1中的“修正系數(shù)”。
表1修正系數(shù)
使用環(huán)境 |
設(shè)計 |
|
安全系數(shù) |
修正系數(shù) |
A（普通） |
中等機械強度和液壓沖擊 |
4:1 |
1.00 |
B（嚴重） |
嚴重液壓沖擊和機械拉力 |
6:1 |
0.67 |
C（危險性） |
危險性應(yīng)用環(huán)境，嚴酷的運行條件 |
8:1 |
0.5 |
此外，考量因素還要包括沖擊、振動、溫度（環(huán)境溫度和流體溫度）、環(huán)境、污染、液體流速、尺寸、介質(zhì)以及系統(tǒng)壓力、流量、溫度和運行環(huán)境等。
適用于振動應(yīng)用的彈性密封形式接頭
目前，許多新型工業(yè)和風力渦輪機在液壓系統(tǒng)連接上會使用公制24°錐卡套接頭（DIN2353，一種金屬密封形式）。與傳統(tǒng)的金屬密封形式接頭相比，使用彈性密封的接頭，能夠減少不當安裝或者疲勞損壞的可能性，從而有可能使設(shè)備供應(yīng)商延長渦輪機液壓系統(tǒng)的保修期。另外，彈性密封形式的接頭承壓能力也更高，一般工作壓力可以達到11000psi（758.4bar）。
針對風電行業(yè)，派克漢尼汾推出了英制O型圈平面密封（SAE J1453）接頭。該接頭由接頭體、螺母、襯套和O形圈組成。O形圈置于接頭端面的凹槽內(nèi)，與管子連接方式有兩種，機械連接（鋼管翻邊）以及使用釬焊襯套焊接在鋼管上。即使面臨嚴重的機械沖擊和振動，O形圈端面密封也可以保證高壓系統(tǒng)中無泄漏。
據(jù)了解，O形圈的工作溫度取決于它的材料。丁腈橡膠是常見的密封圈材料，溫度范圍一般為-30~250°F（-34~121.1°C）。氟橡膠O形圈的最高耐受溫度可達400°F（204.4°C），其他材料適合不同的流體和溫度。
擰緊螺母后，O形圈被接頭體和翻邊的鋼管表面（或釬焊襯套）壓緊實現(xiàn)密封。盡管對介質(zhì)和溫度都有一定的限制，但是較之于傳統(tǒng)的金屬密封，這種形式的接頭更加可靠。在工作壓力不超過11000psi（758.4bar），并且振動和機械脈沖恒定的情況下，這種O形圈端面密封的接頭能夠有效消除泄漏現(xiàn)象的產(chǎn)生。
另外，配合派克漢尼汾獨特的EO-2的卡套技術(shù)，O形圈斷面密封的接頭還具備多種優(yōu)勢，如彈性密封、長期的可靠性（使用數(shù)年也無需再擰緊）、完全無泄漏（即使空氣也能被完全密封）、易于裝配檢查（密封圈損壞時只需更換DOZ密封環(huán)）、可多次重復(fù)安裝、降低了裝配時螺母過擰緊的可能性。
各種類型和樣式的軟密封接頭。在渦輪機中使用，可以幫助廠商延長質(zhì)保期
Parflange F37:無焊接、無泄漏的管路連接
對于大于2英寸（50.8mm）高可靠性無泄漏風力渦輪機管道系統(tǒng)，派克的Parflange F37法蘭連接系統(tǒng)則是一個理想的選擇方案。它更節(jié)約時間，并消除了焊接成本。這種連接形式可以讓工程師能夠快速進行液壓管路連接，具有極高的可靠性，可滿足高工作負荷風力發(fā)電機組的應(yīng)用要求。
該系統(tǒng)具備兩種連接形式：F37擴口式及F37保持環(huán)。擴口系統(tǒng)提供光滑、清潔、高強度的擴口管端，配合法蘭內(nèi)芯使用。對于高壓系統(tǒng)，保持環(huán)可以更牢固地固定法蘭，高機械性能的密封件保證系統(tǒng)無泄漏。
ParflangeF37法蘭連接系統(tǒng)具有多個特點，鋼管可以進行預(yù)處理、減少焊接形式連接、無熱源、減少系統(tǒng)沖洗時間、承壓能力可達到6000psi（420bar）、減少焊接點應(yīng)力腐蝕的可能性。該系統(tǒng)符合ISO 6162-1/-2和ISO 6164標準（尺寸及法蘭模式），并通過了DNV和ABS認證。
關(guān)于派克漢尼汾Parker Hannifen公司
派克漢尼汾公司年銷售額超過120億美元，是傳動與控制元件、系統(tǒng)制造企業(yè)。派克漢尼汾中國成立于20世紀80年代，是中國對外開放及允許國外直接投資以來，三家外國合資企業(yè)之一。派克漢尼汾在中國擁有2000多條產(chǎn)品線，產(chǎn)品涵蓋50多個市場，為企業(yè)提供航天航空、環(huán)境控制、機電、過濾、流體與氣體處理、液壓、氣動、過程控制、密封九大技術(shù)解決方案和服務(wù)。產(chǎn)品應(yīng)用及解決方案主要涉及柴油發(fā)動機、風力發(fā)電、船舶制造、海洋勘探、鋼鐵、大型工程機械、高速鐵路和工廠自動化等。派克漢尼汾中國總部設(shè)在上海，在中國設(shè)有14個成產(chǎn)基地及多個銷售點和區(qū)域辦事處。迄今為止派克漢尼汾在華營業(yè)額已超過6億美元，在華已經(jīng)擁有3000多名員工。
可根據(jù)要求提供定制配置和尺寸。有關(guān)其他信息，請聯(lián)系派克低壓流體連接件事業(yè)部010-84282935或fcg.cnmec@parkerdistribution.com.cn。
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fcg.cnmec@parkerdistribution.com.cn
