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只有正確的操作和保養才能減少柴油發電機氣缸套的異常磨損
柴油發電機氣缸套磨損的形式多樣而復雜,主要有:磨粒磨損、粘著磨損、腐蝕磨損、表面疲勞磨損和穴蝕等,通常是幾種磨損形式同時存在,互相影響,相互作用,從而加劇了氣缸套的磨損。柴油發電機氣缸套異常磨損與操作、保養方法有很大關系,只有保持正確的操作和保養方法,才能有效減少和柴油發電機氣缸套的異常磨損,延長使用壽命和大修間隔期,降低使用成本,提高企業的經濟效益。
氣缸套異常磨損的原因分析:氣缸套的磨損分為正常磨損和異常磨損。正常磨損是在正常工作條件下所發生的磨損,一般分3個階段,即:初始磨合期、穩定磨損期和后期急劇磨耗期。正常磨損的磨損率較低,一般為0.01~0.08mm/1000h;異常磨損率則達到10~15mm/1000h。根據維修經驗分析,在灰塵多的環境下工作的柴油發電機的氣缸套異常磨損主要與下列因素有關:
1.操作不正確造成的氣缸套異常磨損分為以下幾類:
超速超負荷作業:柴油發電機超速運轉時,活塞運動速度加快,缸套和活塞環間摩擦表面溫度隨速度增加而升高,當缸套表面溫度升高至200℃左右時,缸套表面潤滑油膜遭到破壞,摩擦狀態也由邊界摩擦變為干摩擦。同樣,超負荷作業時,進油量增多,燃燒室內空氣充量相對較為不足,造成燃料燃燒不完全,導致排氣溫度高,缸套表面溫度隨之上升,潤滑油膜被燒蝕、破壞,使摩擦面間潤滑不良,產生干摩擦。燃燒不完全和潤滑油被燒蝕,使缸套表面積炭增多,產生了磨粒磨損;同時潤滑油的高溫擴散性差,易產生高溫腐蝕。因此,長期超速超負荷作業,缸套異常磨損特別嚴重。
頻繁變換工況:當發電機在變換工況下運行時,如啟動、停機、變負荷等,缸套和活塞環表面間的潤滑油膜會隨之發生變化,容易使缸套磨損。
為以下幾類:
(1)“三濾”未清潔或失效而沒能及時更換:煙塵主要含有石英砂等,柴油發電機在含塵量較多的環境中作業時,灰塵易隨著空氣經進氣系統帶入氣缸中。此外也有可能是污染了灰塵的機油和燃油一道進入發電機。當空氣弗列加濾清器、燃油弗列加濾清器和機油弗列加濾清器因灰塵堵塞而未清潔或失效而無及時更換時,灰塵就較易進入發電機,這些塵埃進入摩擦面后,由于硬度比摩擦面高,引起磨粒磨損。有試驗表明,當磨粒直徑在30m左右時,所造成的磨粒磨損為劇烈,而磨粒粒度太大或太小的磨粒磨損則較輕微。在弗列加濾清器過濾效果良好的情況下,弗列加濾清器一般能過濾掉10m以上的磨粒,因此經常清潔弗列加濾清器和及時更換失效的弗列加濾清器,對減少磨粒磨損有很大作用。
(2)冷卻水溫度太低或太高:冷卻水溫度過低,則因燃燒生成的二氧化碳、硫的氧化物容易與凝結于缸壁的水滴結合成碳酸、硫酸和亞硫酸,對缸壁造成嚴重的酸腐蝕;同時溫度低,燃料不能完全燃燒,一部分成為廢氣排出,一部分則滲入并破壞缸壁的潤滑油,導致摩擦面間潤滑不良,磨損加劇。冷卻水溫度太高,則使潤滑油養化嚴重。有試驗表明,溫度每增加10℃,氧化速度將增加一倍,因此,缸套壁溫度過高,潤滑油膜氧化速度進行得很快,此時潤滑油粘度降低,油膜容易破壞,加劇磨損,根據對許多柴油機的試驗表明,冷卻水溫度在75~80℃為宜,此時磨損量較低;另外,潤滑油在高溫氧化后生成的積炭使摩擦表面產生磨粒磨損,使磨損更加嚴重。造成冷卻水溫度太低和太高的原因主要有:發電機頻繁開開停停或啟動時節溫器失效致冷卻水始終未能進行小循環使冷卻水溫度太低。水箱水量太少,水泵風扇皮帶太松致風扇風力不足;冷卻水道堵塞水流不暢,水箱冷卻片污物多致散熱差;冷卻水道滲入高溫氣體;潤滑油變質缸套積碳散熱差、磨損嚴重等,均會造成水溫偏高。
(3)燃燒室內積炭多:柴油發電機運轉一段時間后,就會在活塞頂、進排氣門、氣缸蓋的燃燒室上面積聚一定數量的積炭,若沒有及時清理,這些積炭就會在摩擦面間形成磨粒,使摩擦面產生磨粒磨損;同時因積炭造成表面散熱差,導致磨擦面間表面溫度升高,降低潤滑油的潤滑性能,也同樣加劇了氣缸套的磨損。
(4)潤滑油變質:潤滑油變質后對金屬表面的吸附力和分散力下降,從而使有腐蝕磨損表面更加嚴重,表面摩擦狀態也由于潤滑油的變質而粘度下降,容易破壞潤滑油膜,使表面磨損加大,對此,應定期更換潤滑油,確保表面處于良好潤滑狀態。
為防止氣缸套發生類似上面的異常磨損,應做好以下幾點措施:
1)柴油發電機啟動后,應適當地慢轉一段較短時間,待溫度升高后,再帶負荷工作;柴油發電機在帶負荷工作時轉速應均勻,不應在超負荷情況下工作,工作溫度要保持在規定的范圍內,不可過高或過低;
2)按時清潔更換失效的空氣弗列加濾清器、燃油弗列加濾清器和機油弗列加濾清器;按不同季節更換不同的潤滑油,定期添加或更換油底殼的潤滑油;定期清潔活塞頂、氣門及氣缸蓋上的積炭;經常清洗水箱,清通冷卻水道,檢查、調整風扇皮帶,檢查節溫器性能,失效應及時更換。
3)發現柴油發電機有故障時要及時排除,避免因小故障而造成大的損失;
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國內首套柴油發電機余熱海水淡化示范系統成功出水
近日,由廣州中國科學院先進技術研究所和南方海上風電聯合開發有限公司在珠海桂山島聯合共建的柴油發電機組缸套冷卻水廢熱驅動的海水淡化示范系統成功調試出水,水質達到 飲用水衛生標準。該套海水淡化裝置額定日產淡水60噸,為模塊化緊湊設計。其應用對解決海島淡水資源短缺問題具有重大意義。
目前的海水淡化技術有熱法和膜法兩種,兩種方法各有優缺點,但都需要消耗大量的能源,屬于高耗能產業。為此, 廣州中國科學院先進技術研究所開展技術創新,通過回收柴油發電機組缸套冷卻水廢熱,并采用低溫多效蒸餾技術進行淡化海水,大幅降低海水淡化的能耗。該海水淡化示范系統與一臺1000kW的柴油發電機配套,額定產水量為60噸/天,對于發電機組實際發電負荷變化系統具有自適應功能,可在30%~負荷范圍內平穩運行,滿足150-300人的每日消耗淡水的需求。該項目得到了廣東省科技重大科技專項經費支持,具有獨立自主知識產權,已獲得多項授權發明 。
此外,該新技術有廣泛的應用前景,可利用包括柴油機發電機組排出的廢熱、工業生產過程排出的余熱在內的各類低品位熱能作為熱源;特別適用于余熱資源豐富但淡水資源緊缺的地區及企業,如海島(具有柴油發電機)、化工、火電、鋼鐵等行業以及大中型遠洋船舶,同時也適用于內陸工業生產過程廢熱中水純化。
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如何通過排氣的顏色判斷發動機的技術狀態
柴油發電機工作時,燃料在氣缸內燃燒后生成廢氣排出機外。當發動機工作正常和燃料燃燒時,廢氣中主要有水蒸氣(H2O)、二氧化碳(CO2)和氮氣(N2),廢氣一般呈淺灰色。當燃料不燃燒或發動機工作不正常時,廢氣中還會有碳氫化合物(HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化合物(NOx)和碳粒等有害物質存在,使廢氣的顏色呈現白色、黑色或藍色。可見,發動機排氣的顏色能反映燃料燃燒狀況和發動機技術狀態。因此,維修人員可以通過發動機排氣的顏色判斷發動機的技術狀態。
一、 排氣冒黑煙
排氣中的黑煙主要是燃料不燃燒的碳粒。因此,燃油供給系統燃料的過量供給,進氣系統空氣量減少,缸體、缸蓋與活塞構成的燃燒室的密封性差,噴油器噴射質量差等因素都會使燃料燃燒不全,從而使排氣冒黑煙。排氣冒黑煙主要有以下原因:
1.高壓油泵供油量過大或各缸供油量不均勻
2.氣門密封不嚴,造成漏氣,氣缸壓縮壓力低
3.空氣濾清器進氣道阻塞、進氣阻力大,使進氣量不足
4.缸套、活塞、活塞環嚴重磨損
5.噴油器工作不良
6.發動機負荷運轉
7.噴油泵供油提前角過小,燃燒過程后移到排氣過程進行
8.汽油電噴系統控制失效故障等
對于冒黑煙的發動機可通過高壓油泵調校,噴油器噴射試驗檢查,氣缸壓縮壓力測量,進氣道清潔,供油提前角的調整、汽油電噴系統故障診斷等工作予以檢查和排除。
二、 排氣冒白煙
排氣中的白煙主要是未充分霧化和燃燒的燃油顆粒或水汽,因此,凡是導致燃油無法霧化或水進入氣缸內都會使排氣冒白煙。歸納主要有以下原因:
1.氣溫低且氣缸壓力不足,燃油霧化不好,特別是冷起動初期排氣冒白煙
2.缸墊損壞,冷卻水滲入氣缸內
3.缸體裂,冷卻水滲入氣缸內
4.燃油中含水量大等
冷起動時排氣冒白煙,發動機暖機后白煙消失應視為正常,若機組(修理服務)正常運行時仍冒白煙則為故障,應通過觀察水箱內冷卻水是否不正常消耗,各缸工作是否正常,油水分離器是否水量過多等進行檢查和分析,排除故障部位
三、排氣冒藍煙
排氣中的藍煙主要是機油過量竄入燃燒室參與燃燒的結果。因此,凡是導致機油竄入燃燒室的原因都會使排氣冒藍煙。歸納主要有以下原因:
1.活塞環斷
2.油環上回油孔被積碳堵塞,失去刮油作用
3.活塞環開口轉到一起,造成機油從活塞環開口上竄
4.活塞環磨損嚴重或被積碳卡滯在環槽內,失去密封作用
5.氣環上下方向裝反,把機油刮入氣缸內燒掉
6.活塞環彈力不夠,質量不合格
7.氣門導管油封裝配不當或老化失效、失去密封作用
8.活塞、缸筒嚴重磨損
9. 機油加入量過多,使機油飛濺過多,油環來不及刮下缸壁多余的機油等
排氣冒藍煙必然伴隨著油消耗增多,有的操作員稱“燒機油”。機油、燃油消耗比一般為0.5%~0.8%,機油消耗過此值時排氣中將有藍煙產生。發動機冒藍煙的故障,一般要通過發動機解體、檢查,才能找出原因并確定排除故障的方案。冷機狀態排煙發藍,但機油消耗正常的,與燃料有關,視為正常。
發動機排煙一般應在發動機暖機狀態時檢查,通過發動機低速、中速、高速及加速過程中排煙顏色的變化進行分析