氣缸套高頻振動是柴油發(fā)電機產(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。氣缸套穴蝕是柴油發(fā)電機普遍存在的嚴重問題。隨著柴油發(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柴油發(fā)電機正常運轉(zhuǎn)的首要問題，嚴重地影響柴油發(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(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(xué)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(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。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(yīng)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(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)電機的機型、結(jié)構(gòu)、爆發(fā)壓力、冷卻水腔和冷卻介質(zhì)、柴油發(fā)電機的工藝參數(shù)等有關(guān)。 1）缸套振動。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。柴油發(fā)電機設(shè)計時要求冷卻水腔內(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(xué)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(xué)腐蝕；例如柴油發(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(xué)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。

電機進相運行技術(shù)措施 發(fā)電機正常運行時，向系統(tǒng)提供有功的同時還提供無功，定子電流滯后于端電壓一個角度，此種狀態(tài)即遲相運行。當逐漸減少勵磁電流使發(fā)電機從向系統(tǒng)提供無功而變?yōu)閺南到y(tǒng)吸收無功，定子電流從滯后而變?yōu)槌鞍l(fā)電機端電壓一個角度，此種狀態(tài)即進相運行。同步發(fā)電機進相運行時較遲相運行狀態(tài)勵磁電流大幅度減少，發(fā)電機電勢Eq亦相應(yīng)降低。從P-功角關(guān)系看，在有功不變的情況下，功角必將相應(yīng)增大，比值整步功亦相應(yīng)降低，發(fā)電機靜態(tài)穩(wěn)定性下降。其穩(wěn)定極限與發(fā)電機短路比，外接電抗，自動勵磁調(diào)節(jié)器性能及其是否投運等有關(guān)。 　　進相運行時發(fā)電機定子端部漏磁較遲相運行時增大。特別是大型發(fā)電機線負荷高，正常運行時端部漏磁比較大，端部鐵芯壓指連接片溫升高，進相運行時因為漏磁增大，溫升加劇。進相運行時發(fā)電機端部電壓降低，廠用電電壓也相應(yīng)降低，如果超出10%，將影響廠用電運行。 　　因此，同步發(fā)電機進相運行要通過試驗確定進相運行深度。即在供給一定有功狀態(tài)下，吸收多少無功才能保持系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定和暫態(tài)穩(wěn)定，各部件溫升不超限，并能滿足電壓的要求。 　　進相運行進相運行現(xiàn)象： 　　1、勵磁電流大幅度減少; 　　2、發(fā)電機定子電壓降低; 　　3、發(fā)電機無功負荷變?yōu)樨撝怠?　　相運行進相運行危害： 　　1、增加發(fā)電機有功負荷，將使發(fā)電機向不穩(wěn)定方向發(fā)展，易造成發(fā)電機失穩(wěn)運行甚至系統(tǒng)振蕩事故。 　2、繼續(xù)減少發(fā)電機勵磁電流，使發(fā)電機進相深度增加，可能導(dǎo)致發(fā)電機失磁保護動作或發(fā)電機失穩(wěn)運行。 　　3、發(fā)電機進相運行，定子電流增加，定子發(fā)熱增加;發(fā)電機進相運行時，定子端部漏磁通變化比增大，使得端部發(fā)熱嚴重，發(fā)電機定子線圈溫度將持續(xù)上升。 　　4、發(fā)電機進相運行，發(fā)電機出口電壓降低，使得6KV母線電壓降低。設(shè)有低電壓保護的高壓電動機將跳閘;運行中的各電氣設(shè)備，因母線電壓降低，電流增大，導(dǎo)致設(shè)備發(fā)熱，長時間運行會損壞設(shè)備絕緣。 　　該廠母線電壓考核范圍為230—235KV，在電網(wǎng)某些運行方式下，會出現(xiàn)我廠發(fā)電機無功減至 但是母線電壓仍然高出235KV，此時應(yīng)考慮發(fā)電機進相運行。 　　一、運行人員要密切監(jiān)視220KV母線電壓和機組有功、無功負荷，當母線電壓超過235 KV時，必須控制發(fā)電機組功率因數(shù)達到0.99以上。當機組功率因數(shù)已達0.99以上，母線電壓接近控制上限值時，值長應(yīng)主動向上級調(diào)度匯報，根據(jù)上級調(diào)度的命令調(diào)整機組無功出力，直至進相運行。 　　二、發(fā)電機是否進相運行由值長統(tǒng)一命令執(zhí)行，在進相運行前應(yīng)匯報上級調(diào)度發(fā)電機帶無功及220KV母線電壓情況，并請示上級調(diào)度申請進相運行，如上級調(diào)度未許可則申請220KV母線電壓超限點免考核，未經(jīng)上級調(diào)度許可不得擅自進相運行。 　　三、機組在不同運行方式下進相運行規(guī)定： 　　1、單機運行時原則上不進相運行，但在春節(jié)等特殊方式下除外。 　　2、雙機運行時原則上一臺機進相運行，另一臺機組保持高功率因數(shù)遲相運行，即控制無功盡量在小范圍。但在春節(jié)等特殊方式下可以同時進相運行。 　　3、在考慮進相運行的機組時，該機組運行情況應(yīng)保持穩(wěn)定。否則考慮另一臺機組進相運行，當兩臺機組運行都不穩(wěn)定時，應(yīng)向上級調(diào)度說明詳細情況，并按照調(diào)度命令執(zhí)行。 　　4、若兩臺機同時運行時，考慮兩臺機同時進相，且兩臺機進相深度應(yīng)保持平衡。 　　四、連續(xù)進相運行時間不得超過6小時。 　　五、進相運行時，應(yīng)專設(shè)監(jiān)盤人員，并嚴格按照上級調(diào)度命令進行。 　　六、在發(fā)電機進相運行期間，無值長允許任何崗位人員不得私自啟動6KV轉(zhuǎn)機，包括輸煤、脫硫、化學(xué)、水源地，否則將按嚴重違反生產(chǎn)調(diào)度紀律處理!待啟動6KV轉(zhuǎn)機前，值班員需將6KV廠用母線電壓調(diào)整至6.1KV以上，在啟動電泵、循泵、增壓風(fēng)機等大容量設(shè)備需將6KV廠用母線電壓調(diào)整至6.45KV以上。 　　七、進相運行時操作：在進相運行前，請示上級調(diào)度解除AVC裝置自動，手動減少發(fā)電機勵磁，發(fā)電機在減少無功操作時，要循序漸進緩慢進行，嚴禁超調(diào)度規(guī)定進相深度值。進相結(jié)束后，手動增加發(fā)電機勵磁，使之恢復(fù)正常運行方式觀察五分鐘無異常后，投入AVC自動。在手動調(diào)整期間應(yīng)保持220KV母線電壓合格。 　　八、進相運行期間監(jiān)視參數(shù)：發(fā)電機出入口風(fēng)溫、定冷水、氫氣壓力;定子鐵芯及鐵芯端部溫度、定子線圈各部溫升、溫差不超過規(guī)定允許值、軸振不超過允許值;定子電流、勵磁電流、端電壓、勵磁變高壓側(cè)電流、滑環(huán)溫度、勵磁變溫度不超過允許值;上述參數(shù)每小時檢查一次。 　　九、進相運行參數(shù)控制： 　　1、任一段6KV廠用母線電壓不得低于5.8KV，0.4KV母線電壓不得低于0.36KV(照明段除外)，發(fā)電機端電壓不得低于20KV，220KV母線電壓230—235KV，功率因數(shù)不得低于0.95。 　　2、發(fā)電機進相運行時功角不得大于60度，防止系統(tǒng)沖擊破壞發(fā)電機靜態(tài)穩(wěn)定而造成發(fā)電機震蕩。 　　3、進相深度試驗數(shù)據(jù)(二零零九年河南省電力實驗院)： 　　4、根據(jù)我廠實際情況且在實驗數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上再留有充分進相裕度，現(xiàn)規(guī)定：發(fā)電機進相深度限制不得超過調(diào)度規(guī)定的進相深度。 　　5、在機組負荷大于500MW情況下需要進相時，應(yīng)向上級調(diào)度充分說明此時進相運行危險性，并按上級調(diào)度命令處理。 　　十、發(fā)電機進相運行必要條件：勵磁系統(tǒng)自動運行，勵磁自動調(diào)節(jié)器無異常報警信號;低勵限制、失磁保護投入。 　　十一、進相運行機組應(yīng)具備雙向無功表，自動勵磁調(diào)節(jié)裝置正常投入，其低勵定值應(yīng)按滿足進相運行進行整定。 　　十二、若進相運行引起系統(tǒng)故障時，應(yīng)立即恢復(fù)原運行方式。 　　十三、進相運行期間做好事故預(yù)想，在值班日志做好進相運行時間、進相深度及命令人等相關(guān)記錄。 　　十四、進相運行期間事故處理： 　　1、若發(fā)電機出現(xiàn)機端電壓越下限，應(yīng)立即停止進相并匯報上級調(diào)度，積極恢復(fù)6KV母線電壓不超過規(guī)定值，確保廠用電系統(tǒng)穩(wěn)定。 　　2、運行期間參數(shù)異常達到停機值則應(yīng)申請停機。 　　3、若震蕩或者失去同步時，應(yīng)立即增加勵磁電流，同時減少有功負荷，恢復(fù)正常運行方式，若在1分鐘內(nèi)不能恢復(fù)則申請停機，待系統(tǒng)正常后再申請并網(wǎng)。 　　4、發(fā)電機失磁，若失磁保護動作跳閘，則按發(fā)電機跳閘處理，若保護未動作則應(yīng)立即解列發(fā)電機。 　　5、在進相運行過程中若發(fā)生異常情況，應(yīng)及時匯報調(diào)度。