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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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增壓后的柴油發(fā)電機(jī)組性能 1、動(dòng)力 柴油發(fā)電機(jī)組的柴油機(jī)經(jīng)過增壓后進(jìn)氣量增大,供油量也隨之增大,因此而使柴油機(jī)的功率也大大增大,動(dòng)力得到提高。 2、消耗率 增壓后的柴油發(fā)電機(jī)組的過量空氣系數(shù)大大提高,這有利于改善燃燒過程,提高工作循環(huán)的指示熱效率。因此降低了柴油發(fā)電機(jī)組的燃油消耗率。 3、排放 柴油機(jī)增壓后進(jìn)氣量的加大改變了混合氣體的密度,使混合氣體變稀,減少了有害物的排放,因此增壓有利于降低排放。 4、燃燒和排氣噪聲 柴油機(jī)組增壓后,由于壓縮壓力與進(jìn)氣溫度增加,使燃料的之燃?xì)饪s短,降低燃燒噪聲。排氣可以在渦輪機(jī)中進(jìn)一步膨脹,所以排氣噪聲也會(huì)隨之下降。




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