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氣缸套高頻振動是云南紅河柴油發(fā)電機產(chǎn)生穴蝕的根本原因
導讀：發(fā)生穴蝕破壞的除了云南紅河柴油發(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(guān)注，尤其是缸套穴蝕已是云南紅河柴油發(fā)電機的重要問題，引起國內(nèi)外的重視與研究。氣缸套穴蝕是云南紅河柴油發(fā)電機普遍存在的嚴重問題。隨著云南紅河柴油發(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云南紅河柴油發(fā)電機正常運轉(zhuǎn)的首要問題，嚴重地影響云南紅河柴油發(fā)電機的工作可靠性和氣缸套的使用壽命。
一般說來，高速、輕型大功率云南紅河柴油發(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。有的云南紅河柴油發(fā)電機投入運轉(zhuǎn)不久(僅幾十小時)就會在氣缸套外圓表面上出現(xiàn)穴蝕小孔，甚至云南紅河柴油發(fā)電機運轉(zhuǎn)不足千小時缸套就因穴蝕穿孔而報廢，此時缸套內(nèi)表面尚未磨損。二沖程十字頭式低速云南紅河柴油發(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，一般集中在云南紅河柴油發(fā)電機的左右側(cè)方向，特別是承受側(cè)推力 一側(cè)的偏上方；冷卻水進口、水流轉(zhuǎn)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(nèi)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(zhì)、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(guān)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(nèi)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(chǎn)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(chǎn)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) 云南紅河柴油發(fā)電機氣缸套外圓表面與氣缸體(或機體)構(gòu)成冷卻水空間，在狹小的環(huán)形通道中流動著淡水或海水。云南紅河柴油發(fā)電機運轉(zhuǎn)時，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。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(chǎn)生渦漩使冷卻水通道內(nèi)壓力變化，也會形成瞬時高壓或低壓。在瞬時低壓時產(chǎn)生氣泡，瞬時高壓時氣泡潰滅，缸套外圓表面頻繁受到?jīng)_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(chǎn)中并非所有的筒狀活塞式云南紅河柴油發(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。缸套穴蝕與云南紅河柴油發(fā)電機的機型、結(jié)構(gòu)、爆發(fā)壓力、冷卻水腔和冷卻介質(zhì)、云南紅河柴油發(fā)電機的工藝參數(shù)等有關(guān)。
1）缸套振動。云南紅河柴油發(fā)電機運轉(zhuǎn)中氣缸套高頻振動是產(chǎn)生穴蝕的根本原因，缸套振動強度與以下各點有關(guān)：（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(zhì)量和活塞在氣缸中橫擺時的速度?；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(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(機體)之間的配合間隙對缸套的剛度亦有影響。如果云南紅河柴油發(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(jié)構(gòu) 冷卻水腔通道太窄，水流速度增高，容易產(chǎn)生空泡。云南紅河柴油發(fā)電機設計時要求冷卻水腔內(nèi)水流速度應小于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。云南紅河柴油發(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)揮云南紅河柴油發(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(jié)構(gòu)上的改進來防止和降低缸套穴蝕外，對云南紅河柴油發(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(nèi)安裝鋅塊實施陰極保護防止電化學腐蝕；例如云南紅河柴油發(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(jié)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(jié)構(gòu)和產(chǎn)生穴蝕的原因而定，以取得良好效果。
云南紅河柴油發(fā)電機組的使用注意事項
一、發(fā)電機組的固定安裝需采用混凝土基礎(chǔ),地基深度及范圍由機組重量及外形尺寸確定,一般250ｋＷ機組的地基深度約350ｍｍ,如不固定安裝,應在底盤下采用減振效果良好的減震墊以防振動過大。
二、發(fā)電機組除滿足自身噪音指標(1ｍ處檢測指標)外,還應考慮其噪音對環(huán)境的影響,一般需加裝消音器裝置以降低噪音污染。
三、機房內(nèi)要做好通風散熱,還要保證 溫度在0℃以上,特別在寒冷的冬季應做好燃油、潤滑油、冷卻水的防凍保暖措施。
四、機組的保養(yǎng)主要是柴油機的保養(yǎng),按柴油機說明書的要求定期維護保養(yǎng)。機組起動成功后,應密切注意機油壓力,待機油壓力達到0 5ｂａｒ時,方可逐步加速,待柴油機的出水溫度高于70℃、機油溫度高于45℃、機油壓力高于2 5ｂａｒ時,才可進入全負荷運轉(zhuǎn)。機組正常工作時,水溫不得大于90℃,油溫不得大于95℃,機油壓力應在2 5～4ｂａｒ范圍內(nèi)。
五、注意觸電危險
云南紅河柴油發(fā)電機組的電力進入公用線路必須經(jīng)過具有機械連鎖的轉(zhuǎn)換開關(guān)，一定要確保與市電的分開。在需要與市電并網(wǎng)時必須經(jīng)專業(yè)部門（供電局）審批，并采用并網(wǎng)專用設備。否則會有嚴重的設備及人身事故危害。
云南紅河柴油發(fā)電機組一定要做到可靠接地，進行帶電設備的檢修一定要使用絕緣工具，在潮濕的環(huán)境下更是要注意觸電危險。遵守所有的電氣規(guī)定，設備的電氣部分安裝和檢修必須由具備資格的專業(yè)電氣人員進行。
六、廢氣有毒
應該有合適的廢氣排出系統(tǒng)，保證發(fā)動機的廢氣排出室外，要經(jīng)常檢查廢氣排出系統(tǒng)有無漏氣。當云南紅河柴油發(fā)電機房內(nèi)有廢氣時，應先開門窗排出廢氣再進屋，以防廢氣中的一氧化碳使人中毒。
七、運行
不要在有爆炸物危險的地方使用發(fā)電機組?？拷\轉(zhuǎn)的云南紅河柴油發(fā)電機很危險。寬松的衣服、頭發(fā)和墜落的工具會造成人身及設備的重大事故，運行中的云南紅河柴油發(fā)電機組，部分裸露的管道和部件處于高溫狀態(tài)，要防止觸摸灼傷。
八、火災
金屬物品將導致電線短路，可引發(fā)火災隱患。云南紅河柴油發(fā)電機的發(fā)動機要保持清潔，過量的油污有可能引發(fā)機體過熱所造成損壞及火災發(fā)生。要在云南紅河柴油發(fā)電機房內(nèi)方便的地方放置數(shù)個干粉或二氧化碳氣體滅火器。
九、鉛酸電池使用
鉛酸電池的稀硫酸電解液有毒并具有腐蝕性，接觸到皮膚會造成灼傷，應立即用清水沖洗。
如果濺入眼睛，要立即用大量潔凈水沖洗并送醫(yī)院治療。電池在使用過程中會釋放爆炸性氣體，要保證室內(nèi)通風良好并禁止明火靠近。
十、啟動
在極寒冷的環(huán)境下，啟動云南紅河柴油發(fā)電機組需要預熱裝置，千萬不能用明火烘烤機體，蓄電池電解液溫度 保持在10℃以上，才能使蓄電池提供出足夠的電力。五、發(fā)電機組雖屬備用電源,也應每隔一段時間(兩周左右)運行一次,使其處于良好備用狀態(tài)。
教你延長云南紅河柴油發(fā)電機組使用壽命的相關(guān)知識
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延長云南紅河柴油發(fā)電機組使用壽命的六大技巧
一、足 即油足、水足、空氣足。大型發(fā)電機指出若機油供應不足或中斷，會使發(fā)動機潤滑不良，機體磨損嚴重甚至出現(xiàn)燒瓦現(xiàn)象；若冷卻水不足就會使機溫過高，功率下降，磨損加劇，縮短使用壽命；若空氣供應不及時或中斷，就會出現(xiàn)啟動困難、燃燒不良、功率下降、發(fā)動機不能正常運轉(zhuǎn)等現(xiàn)象。
二、檢 即經(jīng)常檢查緊固部位。吉林云南紅河柴油發(fā)電機解釋因柴油機和柴油機在使用過程中受震動沖擊和負荷不均勻等影響，螺栓、螺母容易松動。各部位的調(diào)整螺栓都要檢查，以免因松動而損壞機體的事故發(fā)生。
三、調(diào) 即柴油機或柴油機的氣門間隙、配氣相位、供油提前角、噴油壓力以及點火正時等都應及時檢查并調(diào)整，保證發(fā)動機處于良好狀態(tài)，方能節(jié)省燃油，延長使用壽命。
四、凈 即油凈、水凈、氣凈和機體凈。若柴油、柴油不純凈，會使精密的配合機體磨損， 發(fā)電機配合間隙增大，造成漏油、滴油，供油壓力降低，間隙變大，甚至造成油路堵塞、抱軸、燒瓦等嚴重故障；
五、用 即正確使用發(fā)動機。行駛前，應使各軸、瓦等潤滑部位得到潤滑。啟動后應待水溫在40℃以上時再投入作業(yè)。嚴禁長時間超負荷或低速作業(yè)。停機前，應先卸掉負荷降低轉(zhuǎn)速。
六、磨 即磨合。這是延長發(fā)動機使用壽命的基礎(chǔ)，無論是新發(fā)動機還是大修后的發(fā)動機，都必須按規(guī)程磨合后，方能投入正常作業(yè)。
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云南紅河柴油發(fā)電機組的機組功率標定
油機發(fā)電機組是由云南紅河柴油發(fā)電機和同步發(fā)電機組合而成的。云南紅河柴油發(fā)電機允許使用的 功率受零部件的機械負荷和熱負荷的限制，因此，需規(guī)定允許連續(xù)運轉(zhuǎn)的 功率，稱為標定功率。
云南紅河柴油發(fā)電機不能超過標定功率使用，否則會縮短其使用壽命，&至可能造成事故。
1.柴油機的標定功率
標準規(guī)定，在云南紅河柴油發(fā)電機銘牌上的標定功率分為下列四類：
(1)15分鐘功率即云南紅河柴油發(fā)電機允許連續(xù)運轉(zhuǎn)15分鐘的 有效功率。是短時間內(nèi)可能超負荷運轉(zhuǎn)和要求具有加速性能的標定功率，如汽車、摩托車等云南紅河柴油發(fā)電機的標定功率。
(2)1小時功率即云南紅河柴油發(fā)電機允許連續(xù)運轉(zhuǎn)1小時的 有效功率。如輪式拖拉機、機車、船舶等云南紅河柴油發(fā)電機的標定功率。
(3)12小時功率即云南紅河柴油發(fā)電機允許連續(xù)運轉(zhuǎn)12小時的 有效功率。如電站機組、工程機械用的云南紅河柴油發(fā)電機標定功率。
(4)持續(xù)功率即云南紅河柴油發(fā)電機允許長時間連續(xù)運轉(zhuǎn)的 有效功率。
對于一臺機組，柴油機輸出的功率是指它的曲軸輸出的機械功率。根據(jù)GB1105-74規(guī)定，電站用柴油機的功率標定為12小時功率。即柴油機在大氣壓力為101.325kPa，環(huán)境氣溫為20℃，相對濕度為50%標準工況下，柴油機以額定轉(zhuǎn)速連續(xù)12小時正常運轉(zhuǎn)時，達到的有效功率，用Ne表示。
美國康明斯NT系列柴油機，其功率分為持續(xù)功率和備用功率，兩者功率之比為0.91:1,相當于我國12小時功率和持續(xù)功率之分。
2.交流同步發(fā)電機的額定功率
交流同步發(fā)電機的額定功率是指在額定轉(zhuǎn)速下長期連續(xù)運轉(zhuǎn)時，輸出的額定電功率，用PH表示。
根據(jù)機組的運行環(huán)境和技術(shù)要求，機組輸出的額定功率，由下式進行計算:
PH=K1·n(K2K3NeH-Np)(kw)
式中PH—同步交流發(fā)電機輸出的額定功率(kw)；
NeH—柴油機輸出的額定功率(PS)；
K1—單位變換系數(shù)(即kW/PS)K1=0.736；
K2—柴油機功率修正系數(shù)；
K3—環(huán)境條件修正系數(shù)；
n—同步交流發(fā)電機的效率；
Np—柴油機風扇及其他輔助件消耗的機械功率(PS)。
通常我們把柴油機輸出額定功率(PS)與同步交流發(fā)電機輸出的額定功率(kw)之比，稱為匹配比，用K表示，即
K值的大小受當?shù)卮髿鈮毫?、環(huán)境溫度和相對濕度等多種因素的影響，對于在平原上使用一般要求的機組，通常K值取1.6對使用要求較高的機組K值應取2。
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