氣缸套高頻振動是柴油發(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)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(jī)運(yùn)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(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(jìn)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(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，并與液體有相對運(yùn)動，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(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，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)形通道中流動著淡水或海水。柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)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(jìn)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(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。柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)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(qiáng)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(yùn)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(qiáng)。（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(jī)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(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(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。實驗表明，鋼鐵和鋁等金屬材料在淡水溫度為50～60oC時穴蝕嚴(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(jī)型、結(jié)構(gòu)和產(chǎn)生穴蝕的原因而定，以取得良好效果。

發(fā)電機(jī)進(jìn)氣門的配氣相位 （1）進(jìn)氣提前角 在排氣沖程接近終了，活塞到達(dá)上止點前，進(jìn)氣門便開始開啟。從進(jìn)氣門開始開啟到上止點所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角稱為進(jìn)氣提前角，一般為10°~30°。進(jìn)氣門早開，使得活塞到達(dá)上止點開始向下移動時，因近期門已有一定開度，所以可較快的獲得進(jìn)氣通道截面積，減少進(jìn)氣阻力。 （2）進(jìn)氣滯后角 在進(jìn)氣沖程下止點過后，活塞重又上一行一段進(jìn)氣門才關(guān)閉。從下止點到氣門關(guān)閉所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角稱為進(jìn)氣滯后角，一般為40°~80°。進(jìn)氣門晚關(guān)，是因為活塞到達(dá)下止點時，由于進(jìn)氣阻力的影響，氣缸內(nèi)的壓力仍然低于大氣壓，且氣流還有相當(dāng)大的慣性，仍能繼續(xù)進(jìn)氣。下止點過后，隨著活塞的上行，氣缸內(nèi)壓力逐漸增大，、進(jìn)氣氣流速度也逐漸減小，至流速等于零時，進(jìn)氣門關(guān)閉的滯后角適合。若滯后角過大會將進(jìn)入氣缸的氣體重新又壓回進(jìn)氣管。 由上可見，進(jìn)氣門開啟持續(xù)時間內(nèi)的曲軸轉(zhuǎn)角，即進(jìn)氣持續(xù)角，它等于提前角、滯后角之和加180°曲軸轉(zhuǎn)角。

柴油發(fā)電機(jī)機(jī)械故障預(yù)兆和處理 柴油發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中出現(xiàn)機(jī)械故障，輕則造成基礎(chǔ)件損壞，重則導(dǎo)致重大機(jī)械事故的發(fā)生。通常情況下，柴油發(fā)電機(jī)發(fā)生故障前，其轉(zhuǎn)速、聲音、排氣、水溫、機(jī)油壓力等方面會表現(xiàn)出某種異常跡象，即故障預(yù)兆特征。所以操作人員應(yīng)根據(jù)預(yù)兆的特征迅速做出正確判斷，果斷采取措施，避免事故發(fā)生。 　　1、“飛車”故障預(yù)兆特征“飛車”前，柴油發(fā)電機(jī)一般都會出現(xiàn)冒藍(lán)煙、燒機(jī)油或轉(zhuǎn)速不穩(wěn)現(xiàn)象。 　　處理措施：一是關(guān)油門停止供油，并踏下制動器；二是堵塞進(jìn)氣管，切斷空氣的進(jìn)入；三是迅速松開高壓油管停止供油；四是車用柴油發(fā)電機(jī)行走中可用高擋重負(fù)荷（制動），使發(fā)動機(jī)因扭氣不足而熄火。 　?。?、粘缸故障預(yù)兆特征 　　粘缸一般在 柴油機(jī) 嚴(yán)重缺水的情況下發(fā)生，粘缸前發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)無力，水溫表指示超過１００℃，往機(jī)體上滴幾滴冷水，有“嘶嘶”的響聲，并冒白煙，水滴很快蒸發(fā)。 　　處理措施：怠速運(yùn)轉(zhuǎn)一段時間或熄火搖轉(zhuǎn)曲軸幫助冷卻，使水溫降至４０℃左右，再緩慢加入冷卻水。注意不要立即加冷卻水，否則會導(dǎo)致機(jī)件因局部溫度突然下降過快而變形或產(chǎn)生裂紋。 　　３、搗缸故障預(yù)兆特征 　　搗缸屬破壞性較大的機(jī)械故障，除氣門落缸引起搗缸外，大多是由于連桿螺栓松退引起的，連桿螺栓松退或拉伸后，連桿軸承配合間隙增大，這時在曲軸箱部位可聽到“嗒嗒”的敲擊聲，敲擊聲由小變大， 連桿螺栓完全脫落或折斷，連桿及軸承蓋甩出，打破機(jī)體及有關(guān)零件。 　　處理措施：立即停機(jī)檢修，更換新件。 　?。础吖收项A(yù)兆特征 　　柴油機(jī)工作中轉(zhuǎn)速突然降低，負(fù)荷加重，發(fā)動機(jī)冒黑煙，機(jī)油壓力下降，曲軸箱內(nèi)發(fā)生“唧唧”的干摩擦聲。 　　處理措施：立即停機(jī)，拆蓋檢查連桿軸瓦，查明原因，維修更換。 　　５、斷軸故障預(yù)兆特征 　　當(dāng)柴油機(jī)曲軸軸頸軸肩處因疲勞產(chǎn)生隱性裂紋時，故障征兆尚不明顯，隨著裂紋的擴(kuò)大加重，發(fā)動機(jī)曲軸箱內(nèi)發(fā)生沉悶的敲擊聲，轉(zhuǎn)速變化時敲擊聲加重，發(fā)動機(jī)冒黑煙，不久，敲擊聲逐漸增大，發(fā)動機(jī)產(chǎn)生抖動，曲軸斷裂，隨即熄火。 　　處理措施：發(fā)現(xiàn)預(yù)兆立即停機(jī)檢查，發(fā)現(xiàn)裂紋應(yīng)及時更換曲軸。 　?。?、拉缸故障的前兆特征 　　排氣管嚴(yán)重冒黑煙而突然熄火，曲軸不能轉(zhuǎn)動。此時不能再啟動柴油機(jī)進(jìn)行工作，而應(yīng)查明原因并加以排除。 　　處理措施： 　?。ǎ保┰缙诎l(fā)現(xiàn)拉缸時應(yīng)首先加大氣缸滑油注油量。如過熱現(xiàn)象沒有改變，可采取單缸停油、降低轉(zhuǎn)速、加快活塞冷卻等措施，直到過熱為止。 　?。ǎ玻┊?dāng)發(fā)現(xiàn)拉缸時，必須迅速降低轉(zhuǎn)速，然后停車。繼續(xù)增加活塞冷卻，同時進(jìn)行盤車。 　　（３）如因活塞咬死而不能盤車時，可待活塞冷卻一段時間后，再行盤車使之活動。 　　（４）當(dāng)活塞咬死的情況比較嚴(yán)重時，可向氣缸內(nèi)注入煤油，待活塞冷卻后撬動飛輪或盤車。 　?。ǎ担┑醺讬z查時，應(yīng)將活塞與缸套表面上的拉缸痕跡用油石仔細(xì)磨平。損壞的活塞環(huán)必須換新。若活塞和缸套損壞嚴(yán)重，應(yīng)予以換新。 　　（６）活塞裝復(fù)時，必須仔細(xì)檢查氣缸上的各注油孔注油是否正常。若活塞和氣缸套均換新，則在裝復(fù)后應(yīng)進(jìn)行磨合，磨合時應(yīng)從低負(fù)荷開始逐漸地加負(fù)荷并連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。 　　（７）如拉缸事故不能修復(fù)或不允許修復(fù)時，可采取封缸方法繼續(xù)運(yùn)行。