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氣缸套高頻振動是柴油發(fā)電機產生穴蝕的根本原因 導讀：發(fā)生穴蝕破壞的除了柴油發(fā)電機氣缸套零件外，還有軸瓦、噴油泵注塞、螺旋槳槳葉及離心泵葉輪等。機件穴蝕破壞問題日益引起人們的關注，尤其是缸套穴蝕已是柴油發(fā)電機的重要問題，引起國內外的重視與研究。氣缸套穴蝕是柴油發(fā)電機普遍存在的嚴重問題。隨著柴油發(fā)電機的功率增加、強載度提高和高速、輕型化，氣缸套穴蝕破壞就成為妨礙柴油發(fā)電機正常運轉的首要問題，嚴重地影響柴油發(fā)電機的工作可靠性和氣缸套的使用壽命。 一般說來，高速、輕型大功率柴油發(fā)電機，不論是開式冷卻還是閉式冷卻，氣缸套都有不同程度的穴蝕。有的柴油發(fā)電機投入運轉不久(僅幾十小時)就會在氣缸套外圓表面上出現穴蝕小孔，甚至柴油發(fā)電機運轉不足千小時缸套就因穴蝕穿孔而報廢，此時缸套內表面尚未磨損。二沖程十字頭式低速柴油發(fā)電機氣缸套基本不發(fā)生穴蝕破壞。 1．穴蝕部位：缸套穴蝕發(fā)生在濕式氣缸套外圓表面上，一般集中在柴油發(fā)電機的左右側方向，特別是承受側推力 一側的偏上方；冷卻水進口、水流轉向處和水腔狹窄處對應的缸壁上；缸套下部密封圈附近缸壁。缸套冷卻水腔除缸套穴蝕外，不應忽視氣缸套和氣缸體材料的差異和材料內部的各種電化學不均勻性導致的宏觀和微觀電化學腐蝕。這兩種腐蝕同時存在或交替進行均會加重缸套的腐蝕。此外，冷卻水(海水或淡水)的水質、含氣量、流速等均對穴蝕有影響。 2.氣缸套穴蝕機理 1）一般穴蝕機理：迄今為止，關于穴蝕機理的論述很多，其中較為普遍接受的一種理論認為：機件發(fā)生穴蝕的先決條件是機件浸于液體中，并與液體有相對運動，或機件在液體中受到某種能量的傳遞作用，形成液體中的局部瞬時高壓或瞬時高真空。在瞬時高真空區(qū)，液體汽化形成氣泡，或溶于水中的空氣以空泡形式從液體中分離出來；在另一瞬間形成高壓時，空泡、氣泡被壓縮，泡內氣體迅速液化而使氣泡潰滅，這時周圍液體急速沖向潰滅處，產生極強的沖擊波作用在金屬表面。頻繁地沖擊，使機件表面金屬逐漸剝落。與此同時，金屬表面還產生微觀電化學腐蝕，兩種腐蝕交替進行共同作用致使機件穴蝕破壞。 2) 柴油發(fā)電機氣缸套外圓表面與氣缸體(或機體)構成冷卻水空間，在狹小的環(huán)形通道中流動著淡水或海水。柴油發(fā)電機運轉時，由于缸套和活塞之間的間隙，活塞在側推力作用下不斷地沖撞著缸壁的左、右側，使氣缸套產生高頻振動。缸套高頻振動和缸壁的彈性變形使冷卻水空間的容積交替地增大和減小，冷卻水相應交替地膨脹與被壓縮。膨脹時受拉伸作用形成瞬時低壓，被壓縮時形成瞬時高壓。此外，冷卻水進口和流動時產生渦漩使冷卻水通道內壓力變化，也會形成瞬時高壓或低壓。在瞬時低壓時產生氣泡，瞬時高壓時氣泡潰滅，缸套外圓表面頻繁受到沖擊和微觀電化學腐蝕作用而破壞。 3．影響缸套穴蝕的因素：生產中并非所有的筒狀活塞式柴油發(fā)電機氣缸套都發(fā)生穴蝕破壞，即使是發(fā)生穴蝕破壞其程度也各不相同。缸套穴蝕與柴油發(fā)電機的機型、結構、爆發(fā)壓力、冷卻水腔和冷卻介質、柴油發(fā)電機的工藝參數等有關。 1）缸套振動。柴油發(fā)電機運轉中氣缸套高頻振動是產生穴蝕的根本原因，缸套振動強度與以下各點有關：（1）活塞與氣缸套之間的配合間隙：活塞在氣缸中運動時，活塞對氣缸壁的沖擊能量的大小取決于活塞質量和活塞在氣缸中橫擺時的速度?；钊|量固定不變，但速度隨著活塞與缸套之間的配合間隙的增加而增大。所以，活塞對缸壁的沖擊能量取決于活塞與缸套配合間隙的大小。配合間隙大，活塞橫擺加速度大，沖擊前壁能量大，則缸套振動增強。（2）缸套剛度：缸套剛度直接影響缸套的振動。剛度大，受活塞沖擊時缸套變形小，振動小，可有效地防止穴蝕。缸套剛度除與其材料有關外，還與缸套壁厚和縱向支承跨距的大小有關，缸壁厚度增加，支承跨距縮短，缸套剛度增大。氣缸套與氣缸體(機體)之間的配合間隙對缸套的剛度亦有影響。如果柴油發(fā)電機缸套與缸體鑄成一體，缸套剛度增大，可有效地防止穴蝕。（3）冷卻水腔結構 冷卻水腔通道太窄，水流速度增高，容易產生空泡。柴油發(fā)電機設計時要求冷卻水腔內水流速度應小于2m/s，水腔寬度t為14%D (D為氣缸套內徑)或不小于10mm，各處均勻一致，水流暢通不形成死水區(qū)和渦流區(qū)，有利于降低缸套穴蝕。柴油發(fā)電機把冷卻水腔窄處由1.5mm增至7mm，大大降低缸套穴蝕。 2）冷卻水溫度與壓力：冷卻水溫度過高將加速腐蝕的進程，但也不宜長期水溫過低。實驗表明，鋼鐵和鋁等金屬材料在淡水溫度為50～60oC時穴蝕嚴重，隨著水溫的升高，穴蝕破壞減輕。從發(fā)揮柴油發(fā)電機的效能和降低腐蝕、穴蝕出發(fā)，冷卻水腔淡水溫度在80～90oC為好。冷卻水壓力高可以抑制空泡的形成，減少穴蝕的發(fā)生。但冷卻水壓力提高將使其溫度升高而加速穴蝕。 4．防止缸套穴蝕的措施 除從材料和結構上的改進來防止和降低缸套穴蝕外，對柴油發(fā)電機氣缸套穴蝕，還可采用以下措施： （1）缸套外圓表面覆蓋保護層或強化層。采用鍍鉻、滲氮、噴陶瓷、涂環(huán)氧樹脂或涂尼龍等工藝使金屬表面與冷卻水隔開，或使缸套外圓表面強化，可有效地防止電化學腐蝕與穴蝕。 （2）在冷卻水腔內安裝鋅塊實施陰極保護防止電化學腐蝕；例如柴油發(fā)電機氣缸套外表面安裝鋅帶并堅持定期更換取得防止穴蝕的良好效果。 （3）在冷卻水中加入緩蝕劑；例如乳化油緩蝕劑或被膜緩蝕劑，使在缸套外表面上形成一層較薄的連續(xù)保護膜，不僅可以防止電化學腐蝕，而且可以減弱空泡破裂時的沖擊波對缸套外表面的沖擊作用，從而減輕穴蝕。 結論：在實踐中防止或減輕穴蝕的方法很多，選用時依具體機型、結構和產生穴蝕的原因而定，以取得良好效果。

柴油發(fā)電機組保護系統 一、溫度及壓力保護系統 1.系統簡介 　　溫度及壓力的控制在柴油機運行中非常關鍵。 　　潤滑油壓力、燃油壓力不足，柴油機將無法運行。目前的大功率中速柴油機大都有一套比較完整的監(jiān)控檢測系統，對柴油機的一些重要參數(如溫度、壓力等)進行監(jiān)控，一旦這些參數超出設定范圍就聲光報警或自動停機。 　　柴油機組設有氣缸排氣、透平排氣、主軸承、發(fā)電機定子、缸套水、潤滑油等溫度監(jiān)測及燃油、起動空氣、潤滑油、生水、缸套水、油嘴水、進氣等壓力監(jiān)測。這些溫度及壓力監(jiān)測、報警及停機系統主要由裝在控制屏上的CMR424、CMR524單元組成。 　　2.優(yōu)缺點。這套系統體積小、元件少(每一種信號由一個獨立的電路板轉化)、布局集中、便于監(jiān)視，而且有一部分溫度(如缸套水溫度、潤滑油溫度等)的控制采用PLC微電腦控制，自動化程度比較高。潤滑油壓力和缸套水壓力的控制就地直接采用壓力開關作用于跳機。盡管如此，該系統仍有一定的局限性。對于排氣溫度而言，只有單缸和平均溫度的差值報警，沒有單缸溫度超過設定值的報警，溫度無法實時顯示。傳統的自動記錄儀需要大量的打印紙，打印間隔太長，多種曲線擠在一起不易辯別，且無法數字化等。幾次渦輪增壓器損壞就是因為沒有及時發(fā)現溫度上升趨勢致使氣閥損壞而打壞渦輪增壓器的。 　　3.常見故障及防范改進對策。溫度顯示波動且幅度大，有時顯示-1或1該故障原因有： ，連接插頭接觸不良，可以擰緊，當插頭松脫時CMR424顯示-1；第二，探頭特性變壞，可以更換探頭，特別當熱電阻探頭短路時CMR424顯示1；第三，電子板需要重新調整。 　　二、全自動保護系統 1.工作原理 　　柴油發(fā)電機組油霧保護系統的主要保護元件是油霧探測器，它能及時檢測出有否因軸承過熱或活塞環(huán)損傷造成過量漏氣等故障而導致在曲軸箱內形成油霧，從而監(jiān)視柴油機的主要運行部件——曲軸和氣缸的工作狀況是否正常。在柴油機運行過程中它通過采樣管系不停地抽出曲軸箱內的油氣，并送至一個靈敏且準確的濃度測量裝置。該濃度測量裝置包括一個紅外線發(fā)射二極管和對側一個光電接收二級管。光電二級管感受紅外線產生的光強度，并將光強度信號轉換為電信號送至電子鑒定裝置。 　　2.優(yōu)缺點 　　該保護裝置的快速性、靈敏性無可厚非，但經過幾年的運行檢修發(fā)現，由于外界或裝置自身的原因，使得其選擇性和可靠性大大降低。比如由于潤滑油冷卻器的泄漏(水進入并污染了潤滑油)，油霧探測器將會感受到由于水份的增加而引起的不透明度的增加，繼而發(fā)生跳機。油霧探測器的電子元件屬于高精度元件，但因其安裝在柴油機本體上，溫度高、振動大，工作環(huán)境極為惡劣，由此使得電子元件的老化加劇，產生溫度漂移，跳機的靈敏度增加，誤動率也增加。而且該保護有時出現指示燈全無指示，使得保護經常處于脫離狀態(tài)等。頻繁的保護誤動及保護的無法就緒，不僅會造成因甩負荷而引起的材質疲勞，壽命縮短，而且會使生產人員產生麻痹心理，認為該裝置不可靠，是誤動，這樣大大限制并誤導了生產人員的思維，而在真正出現“高油霧”時就會發(fā)生事故。 　　3.常見故障及防范改進對策 　　元件老化，溫度漂移等引起靈敏度改變,結合電廠的實際并經有關專家同意，將報警閥值S開關調至第4級，運行至今未發(fā)生跳機現象。 　　4.電子板故障 　　當油霧探測器出現紅、綠指示燈全部熄滅的現象，且檢查24VDC電源正常、插頭無松動時，基本上就可判斷為電子板故障，也可以采用對換其它機組的電子板來進行判斷。如確屬電子板故障，就應該及時檢修或更換。