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產(chǎn)品詳細(xì)介紹
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造成柴油發(fā)電機(jī)組燒瓦和軸瓦失效現(xiàn)象的原因
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柴油發(fā)電機(jī)組是社會(huì)生產(chǎn)生活的重要?jiǎng)恿υ?，在船舶、核電、化工、交通等多領(lǐng)域廣泛使用。柴油機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、激勵(lì)源多，長(zhǎng)期受不平衡慣性力、爆燃沖擊力作用，其運(yùn)動(dòng)件、易損件故障頻發(fā)。當(dāng)前柴油斷齒故障、曲柄連桿機(jī)構(gòu)故障研究成果很多但研究方法較為傳統(tǒng)，缺乏對(duì)其它關(guān)聯(lián)零部件原因?qū)е碌墓收线M(jìn)行分析的方法，因此常出現(xiàn)故障不能一次性徹底解決的問題。柴油機(jī)故障輕則停機(jī)維修造成企業(yè)和社會(huì)巨大經(jīng)濟(jì)損失，重則引起機(jī)組失控危及人身影響企業(yè)聲譽(yù)。因此提高柴油機(jī)故障分析診治水平，發(fā)展柴油機(jī)故障在線監(jiān)測(cè)診斷技術(shù)實(shí)現(xiàn)故障預(yù)警，降低惡性故障發(fā)生概率減小故障損失極具社會(huì)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。本文針對(duì)柴油機(jī)實(shí)際運(yùn)行中齒輪系與曲柄連桿機(jī)構(gòu)故障頻發(fā)，嚴(yán)重危害機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的問題，考慮到實(shí)際故障數(shù)據(jù)缺乏，部分故障進(jìn)行故障模擬實(shí)驗(yàn)難度大、風(fēng)險(xiǎn)高、成本昂貴的現(xiàn)狀，采用計(jì)算機(jī)建模仿真技術(shù)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐驗(yàn)證的方式，開展柴油機(jī)齒輪系與曲柄連桿機(jī)構(gòu)故障機(jī)理與監(jiān)測(cè)研究。
（1）現(xiàn)象與判斷
1）燒瓦。燒瓦是指曲軸的主軸頸與主軸瓦之間或連桿軸頸與連桿軸瓦之間因缺少潤(rùn)滑油潤(rùn)滑而咬死。
柴油發(fā)電機(jī)工作時(shí)，如果突然在曲軸箱聽到一種“唧、唧”的響聲，好像在缺乏潤(rùn)滑油的情況下用大鉆頭在材質(zhì)堅(jiān)硬的鋼件上鉆孔時(shí)所發(fā)出的聲音，這一般是缺油而發(fā)生燒瓦的前兆。同時(shí)出現(xiàn)以下三種情況時(shí)，一般可判斷柴油發(fā)電機(jī)的軸瓦已燒壞；潤(rùn)滑油溫度急劇升高達(dá)90℃以上、潤(rùn)滑油壓力原來正常后又突然大幅度下降、拆開機(jī)油濾清器或清洗油底殼時(shí)發(fā)現(xiàn)許多軸瓦合金碎末。
燒瓦常常與“所軸”同時(shí)出現(xiàn)。軸瓦在運(yùn)轉(zhuǎn)中出現(xiàn)了不應(yīng)有的剝離、龜裂、燒損、粘結(jié)和嚴(yán)重拉傷等現(xiàn)象，輕者需要更換軸瓦及連桿活塞組，重者會(huì)使柴油發(fā)電機(jī)曲軸頸嚴(yán)重拉傷，甚至還會(huì)使曲軸、機(jī)體報(bào)廢。造成柴油發(fā)電機(jī)燒瓦抱軸的原因雖然是多方面的，但歸根到底是其潤(rùn)滑條件被破壞，引起摩擦性質(zhì)改變成粘附磨損。
2）疲勞剝落。疲勞剝落是由于交變負(fù)荷及其作用周次超過材料本身所能承受的極限而發(fā)生的損壞現(xiàn)象。
出現(xiàn)疲勞剝落的軸瓦工作表面出現(xiàn)微裂紋，進(jìn)而向縱深和橫向護(hù)展，裂紋相互連通時(shí)，軸瓦表面層剝落形成不規(guī)則的剝落坑。實(shí)際使用中，若瓦背墊有異物，造成局部應(yīng)力集中，也是引起疲勞剝落的原因。合金脫落會(huì)導(dǎo)致軸頸和軸瓦配合間隙增大、潤(rùn)滑油壓力下降和出現(xiàn)響聲（敲擊聲）。
3）劃痕。劃痕是指軸瓦表面沿圓周方向出現(xiàn)連續(xù)或斷續(xù)的溝線，輕微的劃痕并不影響柴油發(fā)電機(jī)正常工作，嚴(yán)重的劃痕使軸瓦承載面積顯著減少。
4）異物嵌入。所謂異物嵌入是指外來顆粒全部或部分嵌入合金層。異物混入潤(rùn)滑油后，在工作負(fù)荷作用下被壓入合金層。細(xì)小顆粒全部嵌入合金層時(shí)，通常不會(huì)使軸瓦失效，但大于0.3mm的顆粒將不能被合金層全部嵌藏。
5）軸瓦穴蝕。軸瓦穴蝕是因潤(rùn)滑油中形成大量細(xì)小的潤(rùn)滑油蒸氣泡被擠壓破裂而產(chǎn)生很大的 力，沖擊軸瓦表面形成凹坑。蒸氣泡的形成是由于軸瓦承受的載荷發(fā)生波動(dòng)或波動(dòng)幅度增加及油中含水或夾帶空氣所致。
6）擦傷。擦傷是因瞬時(shí)缺潤(rùn)滑油，油膜破裂面造成軸瓦工作表面與軸頸表面直接接觸，而導(dǎo)致的一種熱損壞，其特征為軸瓦和軸頸表面出現(xiàn)擦傷的斑痕，屬較為嚴(yán)重的粘著磨損。
(2)軸瓦失效的原因
1）油底殼內(nèi)潤(rùn)滑油量不足或機(jī)油油路不暢通，機(jī)油泵不能正常供油或潤(rùn)滑油壓力過低，導(dǎo)致潤(rùn)滑不良。
2）潤(rùn)滑油的等級(jí)不符合要求，潤(rùn)滑油變質(zhì)、過臟；氣缸套防水橡皮密封圈失效，導(dǎo)致冷卻水滲漏到油底殼。
3）軸頸和軸瓦的間隙不符合標(biāo)準(zhǔn)。該間隙影響潤(rùn)滑油膜的形成；間隙過小，則潤(rùn)滑油不易進(jìn)入軸頸和軸瓦的摩擦表面，無法形成潤(rùn)滑油膜；間隙過大，軸頸與軸瓦間的振動(dòng)和撞擊增大，導(dǎo)致潤(rùn)滑油膜破裂。
4）柴油發(fā)電機(jī)剛起動(dòng)，特別是冬季，潤(rùn)滑油尚沒有進(jìn)行充分潤(rùn)滑時(shí)，應(yīng)以很高的速度并滿負(fù)荷工作，或頻繁起動(dòng)，長(zhǎng)時(shí)間怠速運(yùn)轉(zhuǎn)等。
5）柴油發(fā)電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷、超轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)：機(jī)體溫度高，潤(rùn)滑油粘度下降，不易形成正常的潤(rùn)滑油膜；交變載荷及作用周次超過了軸瓦材料極限；載荷波動(dòng)或波動(dòng)幅度增加，使?jié)櫥蜌馀萜屏选?
6）使用維護(hù)和裝配不當(dāng)，軸頸表面有飛邊，以及裝配時(shí)未清洗干凈。
在排除機(jī)件本身故障的同時(shí)，還要特別注意查找、分析引起故障的原因，如軸瓦失效是由于潤(rùn)滑油壓力低、缺潤(rùn)滑油，還是油道有臟堵、油流不暢等原因所致，只有查找到引發(fā)故障的終原因并排除后，才能保證柴油發(fā)電機(jī)可靠工作，以免更換軸瓦后，再次發(fā)生同類故障。
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關(guān)于柴油發(fā)電機(jī)組節(jié)能與環(huán)保總述
標(biāo)準(zhǔn)GB/T2820.1一1997《往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的交流發(fā)電機(jī)組》第1部分標(biāo)準(zhǔn)9排放中規(guī)定：“當(dāng)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)，會(huì)產(chǎn)生包括噪聲、振動(dòng)、熱輻射、廢氣和電磁干擾等排放物。任何有關(guān)保護(hù)環(huán)境和人員與的適用法規(guī)由制造廠和用戶商定產(chǎn)品性能要求時(shí)考慮?！杯h(huán)保機(jī)組定義：將同時(shí)考慮到噪聲、振動(dòng)、熱輻射，廢氣和電磁干擾等排放物對(duì)環(huán)境因素有影響的機(jī)組稱為環(huán)保機(jī)組。
國標(biāo)對(duì)環(huán)保機(jī)組要求：振動(dòng)小、噪聲低、電磁輻射低、熱輻射小、排放污染輕。
另外 標(biāo)準(zhǔn)GB/2819一1995《移動(dòng)電站通用技術(shù)條件》（Mobileelectricpowerplant,Specificationfor）對(duì)環(huán)境污染做了一定的限定。其中第4.9條污染環(huán)境的限值中有相應(yīng)的規(guī)定。
1）振動(dòng)
電站應(yīng)根據(jù)需要設(shè)置減震裝置；電站運(yùn)行時(shí)振動(dòng)的單振幅應(yīng)不大于0.3mm或0.5mm；使用增壓柴油機(jī)、單缸和兩缸柴油機(jī)、單缸汽油機(jī)的電站，其振幅值應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的規(guī)定。
2）噪聲
電站的噪聲允許值應(yīng)符合噪聲允許值中的規(guī)定，增壓柴油機(jī)組電站和低噪聲電站的允許值按產(chǎn)品技術(shù)條件的規(guī)定執(zhí)行。
3）無線電干擾
對(duì)有抑制無線電干擾要求的電站，應(yīng)有抑制無線電干擾的措施，其干擾值不大于有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定值。頻率為0.15～3000MHz;端子干擾電壓為3000μv～400μv;干擾場(chǎng)強(qiáng)為100～50μV/m。
4）有害物質(zhì)濃度
有相應(yīng)要求時(shí)，電站排出的有害物質(zhì)允許濃度按產(chǎn)品技術(shù)條件的規(guī)定。
5）煙度
有相應(yīng)要求時(shí)，電站的排氣煙度按產(chǎn)品技術(shù)條件的規(guī)定。
煙度要求：因柴油發(fā)電機(jī)排氣量較汽油機(jī)排氣量要大，而且排煙問題較嚴(yán)重。下面針對(duì)機(jī)組原動(dòng)機(jī)為柴油發(fā)電機(jī)的電源車輛來討論。排煙是由于不完全燃燒所得到的懸浮在柴油發(fā)電機(jī)排氣中可見的白色、藍(lán)色、黑色顆粒物。白色通常由水蒸氣或液體燃料蒸汽凝聚而成：藍(lán)色通常是因燃料或機(jī)油不完全燃燒所得到的微粒：黑色主要由炭粒組成，其顆粒尺寸常小于1μm。這些排出的顆粒物能夠吸收、反射和折射光線。
煙度是表征柴油發(fā)電機(jī)排氣中顆粒物濃度的參量。煙度是指容量排氣所透過的濾紙的染黑度。
我國對(duì)不同排氣量的柴油發(fā)電機(jī)排氣煙度允許值為4.5～4.0波許單位。通常規(guī)定白色濾紙的吸光率為0波許單位，全黑濾紙的吸光率為10波許單位，0～10均勻分度。
機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，振動(dòng)、噪聲、排放和輻射等是相互關(guān)聯(lián)的。發(fā)電機(jī)組是一個(gè)大型供電系統(tǒng)，它由若干分系統(tǒng)組成，各系統(tǒng)之間是相互關(guān)聯(lián)的。在分析與研究環(huán)保問題時(shí)，同時(shí)應(yīng)與機(jī)組發(fā)動(dòng)機(jī)燃料、燃燒、配氣、機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)等環(huán)節(jié)相聯(lián)系。另外，這些對(duì)環(huán)境有影響的因素又是互相聯(lián)系的。機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)就必然的有振動(dòng)，振動(dòng)自然就會(huì)產(chǎn)生噪聲；燃料燃燒必然產(chǎn)生熱量、廢氣和燃燒噪聲；熱量的產(chǎn)生必然有熱輻射；由于燃料的燃燒不完全和雜質(zhì)等，就必然產(chǎn)生空氣污染問題，即使是完全燃燒生成大量的C02，對(duì)環(huán)境也有較大影響。由于發(fā)電機(jī)組中發(fā)電機(jī)是電磁機(jī)械，因而就必然有電磁輻射，形成對(duì)其他電子設(shè)備的電磁干擾。因而，解決柴油發(fā)電機(jī)組環(huán)保問題時(shí)，應(yīng)該用互相聯(lián)系的觀點(diǎn)來研究機(jī)組環(huán)保問題。例如：在機(jī)組設(shè)計(jì)隔聲罩時(shí)同時(shí)考慮電磁屏蔽。如用帶夾層的雙層或多層金屬外殼制造聲罩，中間有水或其他介質(zhì)冷卻，既可以隔聲，也可以進(jìn)行電磁屏蔽，還可以有效降低熱輻射。同時(shí)增強(qiáng)了機(jī)組在風(fēng)沙、大雨、高溫、嚴(yán)寒等惡劣環(huán)境下的供電能力。對(duì)于柴油發(fā)電機(jī)組來講突出的環(huán)保問題是振動(dòng)、噪聲和廢氣。
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發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)學(xué)習(xí)
發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)
發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)又稱功率方向保護(hù)。一般而言，發(fā)電機(jī)的功率方向應(yīng)該為由發(fā)電機(jī)流向母線，但是當(dāng)發(fā)電機(jī)失磁或其他某種原因，發(fā)電機(jī)有可能變?yōu)殡妱?dòng)機(jī)運(yùn)行，即從系統(tǒng)中吸取有功功率。這就是逆功率。當(dāng)逆功率達(dá)到一定值時(shí)，發(fā)電機(jī)的保護(hù)動(dòng)作，或動(dòng)作于發(fā)信號(hào)或動(dòng)作于跳閘。
1、概述說明
并網(wǎng)運(yùn)行的汽輪發(fā)電機(jī)，在汽輪機(jī)的主汽門關(guān)閉之后，便作為同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行：吸收有功功率而拖著汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，可向系統(tǒng)發(fā)出無功功率。由于汽輪機(jī)主汽門已關(guān)閉，汽機(jī)尾部葉片與殘留蒸汽產(chǎn)生摩擦而形成鼓風(fēng)損耗，長(zhǎng)期運(yùn)行過熱而損壞。燃?xì)廨啓C(jī)和水輪機(jī)也主要是對(duì)原動(dòng)機(jī)的損害。發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)主要保護(hù)汽輪機(jī)不受損害。
對(duì)汽輪機(jī)逆功率保護(hù)的整定計(jì)算，就是要確定該保護(hù)的動(dòng)作功率Pdz及動(dòng)作延時(shí)t。
1、動(dòng)作功率Pdz的整定 汽輪發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)的動(dòng)作功率可按下式計(jì)算：Pdz=(Krel*P1)/η Pdz-逆功率保護(hù)的動(dòng)作功率 Krel-可靠系數(shù)，取0.8 P1-主汽門關(guān)閉后，汽輪機(jī)維持同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)所消耗的功率，該功率的大小除與汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)及容量有關(guān)之外，還與汽輪發(fā)電機(jī)的主蒸汽系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)(管道結(jié)構(gòu)及有無旁路管道等)有關(guān)，一般取額定功率的1.5~2% η-發(fā)電機(jī)拖動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)的效率，取0.98~0.99 所以：Pdz≈(1.2~1.6%)PN PN-發(fā)電機(jī)的額定功率。 實(shí)際中，Pdz=可取1~1.5%PN。
2、動(dòng)作延時(shí)發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)的動(dòng)作延時(shí)，應(yīng)按照汽輪發(fā)電機(jī)主汽門關(guān)閉后允許運(yùn)行的時(shí)間來整定，該允許時(shí)間一般為10~15min。計(jì)算及運(yùn)行實(shí)踐表明，當(dāng)汽輪機(jī)蒸汽系統(tǒng)有旁路管道時(shí)，允許運(yùn)行時(shí)間還要長(zhǎng)一些。 因此，若按照汽輪機(jī)主汽門關(guān)閉之后允許運(yùn)行的時(shí)間來整定保護(hù)的動(dòng)作延時(shí)，可取5~10min。動(dòng)作后作用于解列滅磁。
另外，投運(yùn)的大型汽輪發(fā)電機(jī)，多采用逆功率保護(hù)去啟動(dòng)程序跳閘回路，此時(shí)，動(dòng)作時(shí)間通常取1~2s。 對(duì)于程控逆功率保護(hù)，由于動(dòng)作時(shí)間短，在主汽門點(diǎn)閉后很短的時(shí)間內(nèi)，由于汽輪機(jī)及發(fā)電機(jī)的慣性，實(shí)際逆功率可能很小，因此逆功率的定值不應(yīng)大于1%PN。
2、原理介紹
當(dāng)發(fā)電機(jī)出現(xiàn)逆功率(外部功率指向發(fā)電機(jī)，也就是發(fā)電機(jī)變成電動(dòng)機(jī)工況)，逆功率保護(hù)動(dòng)作斷路器跳閘。需要采集三相電壓和二相電流信號(hào)。
由于一次能源形態(tài)的不同，可以制成不同的發(fā)電機(jī)。利用水利資源和水輪機(jī)配合，可以制成水輪發(fā)電機(jī);由于水庫容量和水頭落差高低不同，可以制成容量和轉(zhuǎn)速各異的水輪發(fā)電機(jī)。利用煤、石油等資源，和鍋爐，渦輪蒸汽機(jī)配合，可以制成汽輪發(fā)電機(jī)，這種發(fā)電機(jī)多為高速電機(jī)(3000rpm)。 此外還有利用太陽能、風(fēng)能、原子能、地?zé)?、潮汐、生物能等能量的各類發(fā)電機(jī)。 此外，由于發(fā)電機(jī)工作原理不同又分作直流發(fā)電機(jī)，異步發(fā)電機(jī)和同步發(fā)電機(jī)。在廣泛使用的大型發(fā)電機(jī)都是同步發(fā)電機(jī)。
何為逆功率?
眾所周知，發(fā)電機(jī)的功率方向應(yīng)該由發(fā)電機(jī)方向流向系統(tǒng)方向。但由于某種原因，當(dāng)汽輪機(jī)失去原動(dòng)力，而發(fā)電機(jī)出口開關(guān)又未能跳閘，則功率方向變?yōu)橛上到y(tǒng)流向發(fā)電機(jī)，即發(fā)電機(jī)變?yōu)殡妱?dòng)機(jī)在運(yùn)行。此時(shí)發(fā)電機(jī)從系統(tǒng)中吸取有功功率，此即為逆功率。
逆功率的危害
發(fā)電機(jī)逆功率保護(hù)是汽輪機(jī)由于某種原因?qū)е轮髌T關(guān)閉而失去原動(dòng)力時(shí)，發(fā)電機(jī)變?yōu)殡妱?dòng)機(jī)帶動(dòng)汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，汽輪機(jī)葉片在無蒸汽情況下高速旋轉(zhuǎn)會(huì)引起鼓風(fēng)摩擦，特別是在末級(jí)葉片可能會(huì)引起過熱，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子葉片的損壞事故。
所以說逆功率保護(hù)實(shí)則是對(duì)汽輪機(jī)無蒸汽運(yùn)行的保護(hù)。
發(fā)電機(jī)的程序逆功率保護(hù)
發(fā)電機(jī)程序逆功率保護(hù)主要是防止發(fā)電機(jī)在帶有一定負(fù)荷的情況下，突然跳開發(fā)電機(jī)出口開關(guān)而汽輪機(jī)主汽門又未能全部關(guān)閉的情況。在此情況下，汽輪發(fā)電機(jī)組極易發(fā)生超速，甚至飛車。為避免此種情況，對(duì)于非短路故障的某些保護(hù)，動(dòng)作信號(hào)發(fā)出后，先作用于關(guān)閉汽輪機(jī)主汽門，待發(fā)電機(jī)逆功率繼電器動(dòng)作后，與主汽門關(guān)閉的信號(hào)組成與門，經(jīng)一短時(shí)限組成程序逆功率保護(hù)，動(dòng)作作用于全停。
逆功率保護(hù)與程序逆功率保護(hù)的區(qū)別
逆功率保護(hù)是為了防止逆功率后，發(fā)電機(jī)變?yōu)殡妱?dòng)機(jī)，帶動(dòng)汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，造成汽輪機(jī)的損壞。歸根到底，是怕原動(dòng)機(jī)動(dòng)力不足，反被系統(tǒng)帶著跑!
程序逆功率保護(hù)是為了防止發(fā)電機(jī)組突然解列后，主汽門未完全關(guān)閉，導(dǎo)致汽輪機(jī)超速，從而利用逆功率來規(guī)避。歸根到底，是怕原動(dòng)機(jī)動(dòng)力太足導(dǎo)致機(jī)組超速!
所以說嚴(yán)格意義上來說，逆功率保護(hù)是發(fā)電機(jī)繼電保護(hù)的一種，但主要是保護(hù)汽輪機(jī)。而程序逆功率保護(hù)不是一種保護(hù)而是為了實(shí)現(xiàn)程序跳閘而設(shè)置的動(dòng)作過程，也叫程序跳閘，一般應(yīng)用于停機(jī)方式。
關(guān)鍵的是逆功率只要定值達(dá)到就會(huì)跳閘，而程序逆功率除了定值達(dá)到，還要求汽機(jī)主汽門關(guān)閉，所以說在機(jī)組啟動(dòng)過程中并網(wǎng)瞬間，一定要避免逆功率動(dòng)作。
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