氣缸套高頻振動(dòng)是柴油發(fā)電機(jī)產(chǎn)生穴蝕的根本原因 導(dǎo)讀：發(fā)生穴蝕破壞的除了柴油發(fā)電機(jī)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(jī)件穴蝕破壞問題日益引起人們的關(guān)注，尤其是缸套穴蝕已是柴油發(fā)電機(jī)的重要問題，引起國內(nèi)外的重視與研究。氣缸套穴蝕是柴油發(fā)電機(jī)普遍存在的嚴(yán)重問題。隨著柴油發(fā)電機(jī)的功率增加、強(qiáng)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(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的首要問題，嚴(yán)重地影響柴油發(fā)電機(jī)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(jī)，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(jī)投入運(yùn)轉(zhuǎn)不久(僅幾十小時(shí))就會(huì)在氣缸套外圓表面上出現(xiàn)穴蝕小孔，甚至柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不足千小時(shí)缸套就因穴蝕穿孔而報(bào)廢，此時(shí)缸套內(nèi)表面尚未磨損。二沖程十字頭式低速柴油發(fā)電機(jī)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(jī)的左右側(cè)方向，特別是承受側(cè)推力 一側(cè)的偏上方；冷卻水進(jìn)口、水流轉(zhuǎn)向處和水腔狹窄處對(duì)應(yīng)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(yīng)忽視氣缸套和氣缸體材料的差異和材料內(nèi)部的各種電化學(xué)不均勻性導(dǎo)致的宏觀和微觀電化學(xué)腐蝕。這兩種腐蝕同時(shí)存在或交替進(jìn)行均會(huì)加重缸套的腐蝕。此外，冷卻水(海水或淡水)的水質(zhì)、含氣量、流速等均對(duì)穴蝕有影響。 2.氣缸套穴蝕機(jī)理 1）一般穴蝕機(jī)理：迄今為止，關(guān)于穴蝕機(jī)理的論述很多，其中較為普遍接受的一種理論認(rèn)為：機(jī)件發(fā)生穴蝕的先決條件是機(jī)件浸于液體中，并與液體有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，或機(jī)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(shí)高壓或瞬時(shí)高真空。在瞬時(shí)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(shí)，空泡、氣泡被壓縮，泡內(nèi)氣體迅速液化而使氣泡潰滅，這時(shí)周圍液體急速?zèng)_向潰滅處，產(chǎn)生極強(qiáng)的沖擊波作用在金屬表面。頻繁地沖擊，使機(jī)件表面金屬逐漸剝落。與此同時(shí)，金屬表面還產(chǎn)生微觀電化學(xué)腐蝕，兩種腐蝕交替進(jìn)行共同作用致使機(jī)件穴蝕破壞。 2) 柴油發(fā)電機(jī)氣缸套外圓表面與氣缸體(或機(jī)體)構(gòu)成冷卻水空間，在狹小的環(huán)形通道中流動(dòng)著淡水或海水。柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于缸套和活塞之間的間隙，活塞在側(cè)推力作用下不斷地沖撞著缸壁的左、右側(cè)，使氣缸套產(chǎn)生高頻振動(dòng)。缸套高頻振動(dòng)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(yīng)交替地膨脹與被壓縮。膨脹時(shí)受拉伸作用形成瞬時(shí)低壓，被壓縮時(shí)形成瞬時(shí)高壓。此外，冷卻水進(jìn)口和流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生渦漩使冷卻水通道內(nèi)壓力變化，也會(huì)形成瞬時(shí)高壓或低壓。在瞬時(shí)低壓時(shí)產(chǎn)生氣泡，瞬時(shí)高壓時(shí)氣泡潰滅，缸套外圓表面頻繁受到?jīng)_擊和微觀電化學(xué)腐蝕作用而破壞。 3．影響缸套穴蝕的因素：生產(chǎn)中并非所有的筒狀活塞式柴油發(fā)電機(jī)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(jī)的機(jī)型、結(jié)構(gòu)、爆發(fā)壓力、冷卻水腔和冷卻介質(zhì)、柴油發(fā)電機(jī)的工藝參數(shù)等有關(guān)。 1）缸套振動(dòng)。柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中氣缸套高頻振動(dòng)是產(chǎn)生穴蝕的根本原因，缸套振動(dòng)強(qiáng)度與以下各點(diǎn)有關(guān)：（1）活塞與氣缸套之間的配合間隙：活塞在氣缸中運(yùn)動(dòng)時(shí)，活塞對(duì)氣缸壁的沖擊能量的大小取決于活塞質(zhì)量和活塞在氣缸中橫擺時(shí)的速度?；钊|(zhì)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(duì)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(dòng)增強(qiáng)。（2）缸套剛度：缸套剛度直接影響缸套的振動(dòng)。剛度大，受活塞沖擊時(shí)缸套變形小，振動(dòng)小，可有效地防止穴蝕。缸套剛度除與其材料有關(guān)外，還與缸套壁厚和縱向支承跨距的大小有關(guān)，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(jī)體)之間的配合間隙對(duì)缸套的剛度亦有影響。如果柴油發(fā)電機(jī)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(jié)構(gòu) 冷卻水腔通道太窄，水流速度增高，容易產(chǎn)生空泡。柴油發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)要求冷卻水腔內(nèi)水流速度應(yīng)小于2m/s，水腔寬度t為14%D (D為氣缸套內(nèi)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(jī)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(jìn)程，但也不宜長(zhǎng)期水溫過低。實(shí)驗(yàn)表明，鋼鐵和鋁等金屬材料在淡水溫度為50～60oC時(shí)穴蝕嚴(yán)重，隨著水溫的升高，穴蝕破壞減輕。從發(fā)揮柴油發(fā)電機(jī)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(jié)構(gòu)上的改進(jìn)來防止和降低缸套穴蝕外，對(duì)柴油發(fā)電機(jī)氣缸套穴蝕，還可采用以下措施： （1）缸套外圓表面覆蓋保護(hù)層或強(qiáng)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(qiáng)化，可有效地防止電化學(xué)腐蝕與穴蝕。 （2）在冷卻水腔內(nèi)安裝鋅塊實(shí)施陰極保護(hù)防止電化學(xué)腐蝕；例如柴油發(fā)電機(jī)氣缸套外表面安裝鋅帶并堅(jiān)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(hù)膜，不僅可以防止電化學(xué)腐蝕，而且可以減弱空泡破裂時(shí)的沖擊波對(duì)缸套外表面的沖擊作用，從而減輕穴蝕。 結(jié)論：在實(shí)踐中防止或減輕穴蝕的方法很多，選用時(shí)依具體機(jī)型、結(jié)構(gòu)和產(chǎn)生穴蝕的原因而定，以取得良好效果。

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  隨著國內(nèi)技術(shù)進(jìn)步、材料品質(zhì)的，柴油發(fā)電機(jī)日益向大馬力、重負(fù)荷方向發(fā)展需要。較之以往柴油發(fā)電機(jī)對(duì)其各工作機(jī)構(gòu)系統(tǒng)以及運(yùn)動(dòng)部件可靠性的要求也相應(yīng)提高。其中潤(rùn)滑系統(tǒng)的技術(shù)狀況就直接影響發(fā)電機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、耐用性和使用可靠性。潤(rùn)滑系統(tǒng)的工作不正常，可加速個(gè)部零件的早期磨損，或造成機(jī)件或發(fā)電機(jī)總成的損壞直至報(bào)廢等嚴(yán)重的機(jī)械事故。下面康明斯公司結(jié)合具體工作，試對(duì)柴油發(fā)電機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)統(tǒng)的常見故障加以分析。
 
  1. 機(jī)油壓力忽高忽低。發(fā)電機(jī)在剛啟動(dòng)到溫度正常時(shí)機(jī)油壓力也隨之正常。轉(zhuǎn)速高時(shí)高，轉(zhuǎn)速低時(shí)略低也屬正常。壓力忽高忽低、機(jī)油壓力表指針反復(fù)擺動(dòng)屬不正常故障現(xiàn)象。應(yīng)從以下幾方面著手分析處理。（1）油量不足，通過機(jī)油尺可以發(fā)現(xiàn)。當(dāng)發(fā)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，油壓正常，隨后下降到0.1MPa以下，中高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)壓力又會(huì)上升一點(diǎn)，一會(huì)隨著溫度的升高，機(jī)油壓力會(huì)降的更低。（2）機(jī)油粘度過大過臟，使機(jī)油集濾器部分堵塞。隨著油門的變化，機(jī)油壓力表的表針也上下擺動(dòng)。此時(shí)應(yīng)及時(shí)清洗油道。機(jī)油集濾器和粗、細(xì)濾器、更換機(jī)油。（3）機(jī)油限壓閥或旁通閥壓力彈簧形變或折斷、開閉失常，也能造成機(jī)油壓力的忽高忽低，應(yīng)及時(shí)的應(yīng)對(duì)修理。
 
2. 機(jī)油消耗量增加。柴油發(fā)電機(jī)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)機(jī)油的消耗量相當(dāng)于柴油消耗量的1%～1.5%，為0.7～3.7克/千瓦.小時(shí)。超過此標(biāo)準(zhǔn)則視為過量消耗。一般機(jī)油過量耗損的原因應(yīng)從以下幾方面著手分析處理。（1）漏機(jī)油。曲軸前后油封損壞漏油；油管、油箱、機(jī)油弗列加濾清器、機(jī)油散熱器、增壓器油封油管漏油；油底殼與機(jī)體、油管接頭、正時(shí)齒輪室與缸體等結(jié)合密封不嚴(yán)而漏油，使機(jī)油消耗量增加。（2）機(jī)油參與了發(fā)電機(jī)的燃燒。就是我們常說的燒機(jī)油。由于活塞環(huán)過度磨損，活塞環(huán)邊隙、側(cè)隙、背隙、開口間隙過大；活塞環(huán)失去彈力，或因積炭燒結(jié)卡死在環(huán)槽內(nèi)；刮油環(huán)油孔道堵塞；此時(shí)伴有排氣管有大量的藍(lán)色濃煙冒出，且冷車時(shí)有金屬敲擊聲（敲缸），使機(jī)油消耗量過大。（3）曲軸箱通風(fēng)不暢。發(fā)電機(jī)工作過程中，使用中應(yīng)保持曲軸箱通風(fēng)管的通暢，負(fù)壓閥片不變形、粘連或裝錯(cuò)；通風(fēng)管不能有急彎；更不能圖省事取消通風(fēng)管而用木塞之類的東西將其堵死。
  柴油發(fā)電機(jī)工作時(shí)，各運(yùn)動(dòng)零件之間存在一定的相互作用力，并伴隨高速的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，零件表面必然要產(chǎn)生摩擦，加速磨損。因此，為了減輕磨損，減小摩擦阻力，延長(zhǎng)使用壽命，發(fā)電機(jī)上都必須有潤(rùn)滑系統(tǒng)。潤(rùn)滑系統(tǒng)在柴油發(fā)電機(jī)工作時(shí)連續(xù)不斷地把數(shù)量足夠、溫度適當(dāng)?shù)臐崈魴C(jī)油輸送到全部傳動(dòng)件的摩擦表面。并在摩擦表面之間形成油膜，實(shí)現(xiàn)液體摩擦。到減小摩擦阻力、降低功率消耗、減輕機(jī)件磨損，提高發(fā)電機(jī)工作可靠性和耐久性。

  柴油發(fā)電機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)的功用：潤(rùn)滑作用：將機(jī)油不斷她供給運(yùn)動(dòng)零件的摩擦表面，形成一定的油膜，少零件的摩擦和磨損；冷卻作用：潤(rùn)滑油在潤(rùn)滑各摩擦表面的同時(shí)，吸收各摩擦表面的熟量，降低各摩擦表面的溫度；清潔作用：潤(rùn)滑油在循環(huán)流動(dòng)中，可摩擦表面的磨屑等雜質(zhì)；密封作用：在運(yùn)動(dòng)零件之間、氣缸壁上形成的油膜可以高零件的密封效果；防銃作用。在零件表面形成油膜，防止金屬機(jī)件發(fā)生氧化銃蝕；液壓作用：可以利用潤(rùn)滑油作液壓油；緩沖作用．在運(yùn)動(dòng)零件表面形成油膜，吸收沖擊小振動(dòng)。

  柴油發(fā)電機(jī)燃油系統(tǒng)機(jī)油的早期變質(zhì)，消耗量過大；系統(tǒng)壓力過高、過低；溫度不正常等都是柴油發(fā)電機(jī)常見的故障在系統(tǒng)的表現(xiàn)形式。及時(shí)準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)、分析、判斷故障在系統(tǒng)中的位置，認(rèn)真的加以排除，對(duì)保障柴油發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行，提高使用壽命，充分發(fā)揮機(jī)械的使用性能至關(guān)重要

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