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氣缸套高頻振動是柴油發電機產生穴蝕的根本原因 導讀：發生穴蝕破壞的除了柴油發電機氣缸套零件外，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電機普遍存在的嚴重問題。隨著柴油發電機的功率增加、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電機正常運轉的首要問題，嚴重地影響柴油發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電機氣缸套基本不發生穴蝕破壞。 1．穴蝕部位：缸套穴蝕發生在濕式氣缸套外圓表面上，一般集中在柴油發電機的左右側方向，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，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，在狹小的環形通道中流動著淡水或海水。柴油發電機運轉時，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電機氣缸套都發生穴蝕破壞，即使是發生穴蝕破壞其程度也各不相同。缸套穴蝕與柴油發電機的機型、結構、爆發壓力、冷卻水腔和冷卻介質、柴油發電機的工藝參數等有關。 1）缸套振動。柴油發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。活塞質量固定不變，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和渦流區，有利于降低缸套穴蝕。柴油發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。從發揮柴油發電機的效能和降低腐蝕、穴蝕出發，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。

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高原條件下柴油機發電機組排除故障及維修保養的方法 摘要分析增壓工頻柴油發電機組在地處高寒、缺氧地區難啟動，故障率高，可靠性不易保證的原因，簡要介紹高原條件下柴油機發電機組排除故障及維修保養的方法。 增壓工頻發電機組構成 （1 )傳動系統機組以柴油機為動力，通過彈性圈、柱銷、聯軸器驅動發電機，由控制屏控制、監視、調整發電機的輸出電壓，并向外供電。 （2）電氣系統機組電氣系統視所配發電機的電氣原理（或發電機組型號）而定。 主電路作為機組電能輸送電路，由發電機定子輸出端（U、V、W、N）引出于接線板上。 測量電路由工頻電流表、工頻電壓表、頻率表、轉換開關等組成，用于量測電路中的電流、電壓和頻率值，轉換開關的手柄轉至不同位置，可以從電壓表上量得主電路中對應相位上的線電壓值。 柴油機電路由蓄電池、起動電動機、充電發電機、繼電調節器、電鎖開關、啟動按鈕等部件經導線連接組成，用做機組的啟動和正常工作時自動穩壓、過載保護和對蓄電池充電。 發電機組工作條件 機組在下述高原條件下能輸出額定功率的47％，并能可靠工作：海拔4000、4800m；環境溫度為4℃；機組應可靠接地，接地線應和發電機接地螺釘連接牢固。檢查各電氣連接部位接觸是否良好，并排除發柴油機應采取低溫啟動措施，發電機低速運轉min左右，待機油油溫高于45℃、水溫升至55℃時，發電機才能正常工作 冷機啟動前的準備和檢查機組如果幾小時或幾天沒有啟動，必須檢查蓄電池是否還有足夠的電能。檢查散熱器是否有足夠的防凍液。如果加水，以加熱水為好，防止沖結。 機組內外各部件上的灰塵和污垢，重點是控制屏內儀表板及發電機炭刷、集電環等，灰塵時嚴禁用帶油物擦拭。盡量以填代挖，以減少對原地面熱擾動。禁止損毀施工處所的植被。鉆機底座下發動機散熱部分鋪設聚苯烯泡沫塑料隔熱板，以減少對地基土的熱侵人護筒埋人多年凍土一定深度，成樁后不拆除護筒，保護樁基的穩定性在鉆孔樁附近設移動式鋼制泥漿沉淀池避免泥漿外流，廢漿運至設計或地力環保部門指定的地點妥善處理混凝土拌和站應設置在距線路200以遠的亻氐含冰量地帶，避免冬季原材料加溫造成熱效應破壞多年凍土環境，混凝土摻入低溫早強耐久混凝上外加劑，降低冰點，減小熱機組維護 檢查機組各連接緊固件是否可靠，有無松動或缺件。檢查控制屏內各電氣元件連接線是否牢固，排除松動或脫焊現像。用5開V兆歐表（額定電壓低于1傭v者用250 v兆歐表）檢查機組各獨立電氣回路對地電阻及回路間的絕緣電阻，測量時，各開關處于接通位置，半導體器件、電容器等均應拆除或短接。測得電阻應不小于2 (C)如發電機受潮在運行前必須進行干燥處理檢查柴油機油底殼內機油的存量及機油是否變質，油量不足時應添加至規定油面位置，變質或污濁的應更換。 現的故障和不正常現象，接觸不良、短路或斷路等各種事故發生。 排除機組故障殼體帶電原因是接觸不良、絕緣電阻過低，相線與機殼相碰排除方法：0用5開V兆歐表測量絕緣電阻，電阻值低于1MO時應檢查機組內線路絕緣有無損壞使接地線、接零線接觸良好檢查線路，接好斷線處或更換導線。 空負荷時，電壓表無讀數或達不到額定值用萬用表測量發電機輸出端，判斷是否有額定電壓，如有，說明電表損壞或接線有斷處。勵磁電路故障檢查并測量勵磁元件及線路熔斷器芯燒斷接線處接觸不良或斷路。電刷磨損過大壓力不夠造成發電機電刷接觸。測量發電機內硅整流管是否正常元件、接點、觸點過熱接點、接頭松脫，接觸不良觸點或接點燒傷氧化。絕緣電阻過低導線或元件損壞后碰地，絕緣層電阻為發電機線圈受潮，應烘干線圈配電線路受潮電瓶不能止常充電調節器損壞，更換調節器充電。 實踐表明，在首藏高原維修發電機查找故障難度大，故障點多，啟動機械困難，主要是因為高寒、缺氧使用中應加強保養下作，并經常檢修。暫時不用的機組，或需要停機3個月以內的可不進行油封但在風沙、大雪低溫（平均氣溫在一30℃）條件下，必須放下凈冷卻水或防凍液、機油，徹底整理和清潔機組之，在電刷面用厚牛皮紙襯墊，用塑料布將柴油機的進氣口、排氣口和發電機端蓋上的通風孔包扎好，將機組底盤墊高、墊穩；將蓄電池取下，單獨存放及時充電在機組上用帳篷蓋嚴 存放在庫房，注意防潮所用油品應在相應標準十提，為確保止常供電，建議增加備用機組數量。

柴油發電機的配氣機構 配氣機構是柴油發電機進氣和排氣的控制機構它按照柴油機各氣缸工作次序，通過控制進氣門和排氣門的開啟和關閉來保證在規定的時間內有足夠的新鮮空氣進入氣缸，并把燃燒后的廢氣從氣缸內盡可能徹底的排出。 配氣機構通常有氣門式和氣孔式兩種型式。氣門式配氣機構由凸輪驅動氣門以控制進排氣過程，是四沖程柴油機常用的一種型式，而氣孔式配氣機構是在氣缸中間開有進排氣孔并通過活塞的控制進排氣過程，這種機構在二沖程柴油機上應用較多。 目前，四沖程內燃機常用的是氣門式配氣機構。氣門式配氣機構又分為側置式和頂置式兩類。側置式氣門機構的進排氣門都布置在氣缸體的一側，它是通過凸輪軸推動挺柱和推桿來控制氣門開啟和關閉。側置式氣門機構一般適用于單缸柴油機。頂置式氣門機構是柴油機使用廣泛的，它主要由氣門組件、氣門傳動機件、進排氣系統和柴油發電機增壓系統組成。 一、氣門組件的結構及功用 氣門組件主要是用來密封柴油機的進氣道和排氣道，并保證柴油機正常換氣。其主要組成部件是氣門、氣門彈簧、氣門導管、氣門座圈及鎖緊裝置等。氣門組件在整個柴油機中的潤滑和冷卻條件極差，且受到交變載荷的沖擊和高溫、腐蝕等的影響，因此這部分零件極易發生故障。氣門組件損壞后，柴油機會出現很多散障現象，例如油耗增加、功率降低、起動困難和排煙異常等。 1.氣門 氣門分進氣門和排氣門。氣門的功用是密封燃燒室，并使柴油發電機的各氣缸得到正常換氣。 氣門主要由頭部和桿部兩部分構成。氣門頭部的形狀有平頂、凸頂和凹頂，目前使用較多的是平頂，這主要是因為平頂氣門的頭部形狀簡單、制造方便，受熱面積小等特點。 柴油機為了提高燃燒室內的進氣量，進氣門的頭部一般做的比排氣門大，因為增大進氣門可以減小進氣阻力，增大進氣量，這比增大排氣們減小排氣阻力更為有效。氣門密封錐面的斜角也不同，進氣門一般采用30℃的斜角，排氣門一般采用45℃的斜角。進氣門的錐面采用30℃的斜角，主要是因為較小的錐面斜角可使氣流通過斷面的流量增大。 2.氣門導管 氣門導管的結構。 氣門導管給往復運動的氣門起著導向的作用，并保證氣門頭部準確地落在氣門座上，同時還能夠把氣門的部分熱量傳出去。氣門導管一般采用鑄銖鑄成，由于它在高溫和潤譴條件較差的環境下工作，所以該部件較易出現磨損現象。 氣門導管與氣門桿部在長期的相對運動的磨損中，易使兩者之間的配合間隙增大。正常情況下，進氣門與導管的間隙為0.09左右，排氣門與導管的間隙約為0.12mm，當間隙增大到極限值0.26mm時，氣門導管與氣門應成對換新。若裝配時間隙過小，則易出現氣門卡死現象。 3.氣門座圈 氣門座圈是為往復運動的氣門而設計的，它與氣門一起用來密封燃燒室。氣門座圈一般采用耐熱鑄鐵制造，并壓人氣缸蓋中心氣門座圈長期受到氣門的連續沖擊和高溫、高壓氣體的腐蝕，在使用過程中特刑容易發生故障。在長期的工作中氣門座圈的錐面容易產生麻點、凹坑、座圈縮短和磨損變寬等現象。

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