大興安嶺600KW發(fā)電機(jī)出租
維曼機(jī)電設(shè)備有限公司
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柴油發(fā)電機(jī)組汽缸的密封性能如何提高
上柴柴油發(fā)電機(jī)組的汽缸應(yīng)當(dāng)有很好的密封性能。因?yàn)槠椎拿芊庑阅荜P(guān)系到真空性。柴油發(fā)電機(jī)組的真空性好,柴油的壓力就大,給油就會(huì)更加順暢。柴油發(fā)電機(jī)組和汽油機(jī)的區(qū)別之一就是壓燃式。壓燃是通過(guò)壓縮產(chǎn)生較大的壓強(qiáng),通過(guò)壓強(qiáng)的真空性將柴油點(diǎn)燃打火,從而產(chǎn)生動(dòng)力,再由動(dòng)力轉(zhuǎn)化成電力的一種方式。冬季冷啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)組時(shí),因活塞環(huán)與汽缸壁上的機(jī)油很少,密封效果不佳,會(huì)出現(xiàn)反復(fù)啟動(dòng)而不能著火運(yùn)轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。柴油發(fā)電機(jī)組有時(shí)因汽缸磨損較重而嚴(yán)重影響汽缸的密封性能,使啟動(dòng)更加困難。針對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)困難的原因,可將噴油器拆下,每缸內(nèi)加入30~40ml機(jī)油,以增強(qiáng)汽缸的密封性能,提高壓縮時(shí)的壓力。
柴油發(fā)電機(jī)組對(duì)使用環(huán)境條件有一定的要求
許多人不了解柴油發(fā)電機(jī)組對(duì)環(huán)境的要求,因?yàn)槲覀兇蠖喽际窃诔爻旱沫h(huán)境下使用的。我們一般不會(huì)注意柴油發(fā)電機(jī)組對(duì)環(huán)境的要求,但是在一些特殊的環(huán)境下使用,柴油發(fā)電機(jī)組就容易出現(xiàn)故障,比如說(shuō)在高寒,低氣壓的環(huán)境下,柴油發(fā)電機(jī)組就容易出現(xiàn)故障。所以,我們有必要介紹一下柴油發(fā)電機(jī)組的使用常規(guī)環(huán)境條件:
種環(huán)境條件: 大氣壓力要在100Kpa;環(huán)境溫度298k(25℃);空氣相對(duì)濕度30%。
第二種環(huán)境條件: 大氣壓力89.9kpa;環(huán)境溫度313k(40℃)空氣相對(duì)濕度60%。
第三種環(huán)境條件:柴油發(fā)電機(jī)組在下列條件下才能輸出規(guī)定的功率(允許修正)并可靠地工作。
(1)海拔不超過(guò)4000m。
(2)環(huán)境溫度 上限值為40℃、45℃、50℃;下限值為5℃、-15℃、-25℃、-40℃。
(3)相對(duì)濕度、凝露和霉菌。
有的時(shí)候柴油發(fā)電機(jī)組容易出現(xiàn)一些故障,并不一定是柴油發(fā)電機(jī)組本身的問(wèn)題,可能是環(huán)境因素造成的。因此,使用柴油發(fā)電機(jī)組,為保障壽命和發(fā)電質(zhì)量。應(yīng)當(dāng)維護(hù)合適的柴油發(fā)電機(jī)組使用環(huán)境。
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(wèn)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(wèn)題,引起國(guó)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(wèn)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(wèn)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(shuō)來(lái),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(lái);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。活塞質(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(guò)高將加速腐蝕的進(jìn)程,但也不宜長(zhǎng)期水溫過(guò)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(lái)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。
增壓型柴油機(jī)簡(jiǎn)介
1)發(fā)電機(jī)依靠缸內(nèi)燃燒發(fā)出功率。因此,進(jìn)入缸內(nèi)的燃油和空氣是基本的兩大要素,兩者要合理調(diào)配,燃燒才能完全,使之達(dá)到功率大而燃油省的目的。
2)燃油的輸入量是可以控制的,關(guān)鍵是空氣吸入量。一般發(fā)電機(jī)靠自然吸氣,空氣吸入量受發(fā)電機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)阻力的限制,僅能吸入70%~80%((以1個(gè)大氣壓計(jì)。吸入氣缸的空氣體積與氣缸容積的百分比)。因此功率難以提高。
3)增壓型柴油機(jī)的基本特征就是采用了“增壓器”。因此。進(jìn)入氣缸的空氣不是依靠自然吸氣,而是由增壓器強(qiáng)制將空氣壓入或“填入”氣缸,從而使空氣量增多,噴射的燃油量也相應(yīng)增加,不但發(fā)電機(jī)功率大大提高,而且由于燃燒完全,相應(yīng)降低了耗油量,尾氣煙度也有所改善。
4)廢氣渦輪增壓器利用發(fā)電機(jī)排氣壓力推動(dòng)渦輪,帶動(dòng)另一端的葉輪壓氣機(jī)“鼓充”進(jìn)氣,葉輪轉(zhuǎn)速每分鐘一般達(dá)10萬(wàn)轉(zhuǎn)左右。采用這種內(nèi)燃機(jī)增壓技術(shù)的發(fā)電機(jī)為增壓型,其功率比自然吸氣型提高20%~40%,燃油消耗率也顯著下降。
5)進(jìn)氣氣缸的空氣通過(guò)廢氣渦輪增壓器后,由于受壓縮功的影響,其溫度大幅度提高(全負(fù)荷時(shí)一般達(dá)到12℃左右),空氣密度卻顯示下降,限制了功率的進(jìn)一步的提高,因此出現(xiàn)了“增壓中冷”是將發(fā)電機(jī)的冷卻液或汽車前端的進(jìn)風(fēng)通過(guò)“中冷器”(即熱交換器)對(duì)已增壓過(guò)的發(fā)電機(jī)進(jìn)氣進(jìn)行“中間冷卻”。水冷型可將進(jìn)氣溫度降至90℃左右,空氣冷卻型可將進(jìn)氣溫度降至50℃左右。采用增壓中冷技術(shù)的發(fā)電機(jī)為增壓中冷型,其功率比增壓型進(jìn)一步提高,油耗也相應(yīng)地進(jìn)一步減少,其工作原理如圖1-1所示。
6)B系列柴油機(jī)有3種吸氣形式--自然吸氣型、增壓型和增壓中冷型。依靠這種技術(shù),B系列柴油機(jī)在缸徑、沖程和轉(zhuǎn)速不變的情況下,可逐級(jí)提高它的功率和轉(zhuǎn)矩,因而明顯擴(kuò)大了系列內(nèi)柴油機(jī)的功率范圍。以B系列6缸機(jī)為例:自然吸氣型(代號(hào)6B)的額定功率為96KW增壓型(代號(hào)6BT)的額定功率為118KW,增壓中冷型(代號(hào)6BTA)的額定功率140KW,它們的轉(zhuǎn)矩和燃油量也分別不同程度地逐級(jí)得到提高和減少。
7)B系列柴油機(jī)是通過(guò)采用增壓和增壓中冷技術(shù)來(lái)擴(kuò)大功率范圍,而不是通過(guò)采用擴(kuò)大缸徑的方法來(lái)達(dá)到的。由于缸徑不變,缸體、缸蓋等零部件完全通用,就大大降低了工廠生產(chǎn)成本,減少了市場(chǎng)備件平中;又由于設(shè)計(jì)時(shí)不慮保留擴(kuò)大缸徑的余地,使發(fā)電機(jī)能盡量緊湊,體積和質(zhì)量明顯減小;更由于增壓技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),不僅提高了動(dòng)力性的經(jīng)濟(jì)性,而且有利于降低噪音和使排放達(dá)標(biāo)。此外,如在高原地區(qū)使用,動(dòng)力可保持不變或損失較少。B系列柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度是按 功率和轉(zhuǎn)矩的需要設(shè)計(jì)的,因此保證了全系列機(jī)型的可靠性和耐久性。
8)發(fā)電機(jī)配HIC增壓器主要按中、高速端匹配,因而低速端增壓壓力不足。為了不使煙度排放性能等惡化,不得不限制供油量(通過(guò)冒煙限制器),從而犧牲了低速轉(zhuǎn)矩并影響整車低速行駛性能。這種匹配主要適于汽車經(jīng)常高速行駛的使用條件。
旁通渦輪增壓器正是針對(duì)解決低速動(dòng)力性不足而開發(fā)的,它以低速端進(jìn)行 匹配,低速增壓壓力高,冒煙限制器不起作用,因此低速轉(zhuǎn)矩大、排放低,并通過(guò)旁通閥來(lái)解決由此產(chǎn)生的高速端增壓壓力過(guò)高的問(wèn)題,從而兼顧了高速端的性能,可以看出,旁通閥和曲柄連成整天轉(zhuǎn)動(dòng),并通過(guò)推桿與執(zhí)行器(用支架固定在增壓器殼體上)中彈簧的一端相連,執(zhí)行器的另外一端則通過(guò)軟管與壓氣機(jī)出口增壓壓力想通。當(dāng)旁通閥處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)執(zhí)行器中的彈簧具有一定的預(yù)緊力。
當(dāng)增壓壓力達(dá)到一定程度而足以克服彈簧預(yù)緊力時(shí),作用力將通過(guò)推桿,曲斌使旁通閥打開,將進(jìn)入渦輪的部分廢氣經(jīng)旁通閥流入總排氣管,從而減少了進(jìn)入渦輪的能量,使轉(zhuǎn)速和增壓壓力隨之下降。
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柴油發(fā)電機(jī)組總體性能說(shuō)明
柴油發(fā)電機(jī)組所配置之交流發(fā)電機(jī)全部為無(wú)刷自勵(lì)式NEWAGE(史丹福)發(fā)電機(jī),這樣可免除對(duì)滑環(huán)和電刷的保養(yǎng),又可使其工作可靠性更好,使用性能更優(yōu)越,同時(shí),NEWAGE良好的絕緣性能和較高的防護(hù)等級(jí)確保了機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間無(wú)故障使用。交流發(fā)電機(jī)的定子鐵芯是用絕緣處理的矽鋼片疊壓而成為一個(gè)極其堅(jiān)固的鐵芯,柴油發(fā)電機(jī)組能夠承受較大的振動(dòng)和負(fù)載沖擊,交流發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)動(dòng)磁場(chǎng)系統(tǒng),勵(lì)磁轉(zhuǎn)子/旋轉(zhuǎn)整流系統(tǒng)和冷卻風(fēng)扇等。轉(zhuǎn)子是機(jī)械加式成楔形并支撐在繞線端,這樣使其超速可高達(dá)2250rpm而不會(huì)損壞,整個(gè)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)為動(dòng)態(tài)平衡以保證其無(wú)振運(yùn)轉(zhuǎn)。一根高精度機(jī)械加工的軸穿過(guò)交流發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)。
在轉(zhuǎn)子系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)端是鋁鑄的離心式風(fēng)扇,把冷空氣抽到通過(guò)在非驅(qū)動(dòng)端的百頁(yè)窗然后從驅(qū)動(dòng)端相似的百頁(yè)窗式的罩排出,絕緣測(cè)試:在安裝好發(fā)電機(jī)后,應(yīng)首先檢查線圈的阻值,此時(shí)自動(dòng)穩(wěn)壓器應(yīng)斷開,放置二極管可以臨時(shí)用電線短接,或者先斷開,所有的控制線路都要斷開。拆開中點(diǎn)和地之間的導(dǎo)線,用一個(gè)500V兆歐表或同類儀表測(cè)量從終端到地的阻抗,柴油發(fā)電機(jī)組到地的絕緣阻抗應(yīng)超過(guò)5M%26Omega,如絕緣阻抗少于5M%26Omega,必須對(duì)線圈進(jìn)行干燥處理,存放:當(dāng)交流發(fā)電機(jī)不使用時(shí),濕氣將會(huì)進(jìn)線圈,為了 程度減少濕度凝結(jié),應(yīng)把發(fā)電機(jī)放在干燥通風(fēng)的地方。
可能的話, 用發(fā)熱線保持線圈的干燥。當(dāng)發(fā)電機(jī)從存放處移到安裝處時(shí),應(yīng)檢查繞阻的絕緣程度,如果讀數(shù)低于存放前,就要對(duì)線圈進(jìn)行烘干處理,經(jīng)過(guò)干燥后若兆歐表讀數(shù)低于1M%26Omega,說(shuō)明絕緣已損壞,需要修理才能再用。
柴油發(fā)電機(jī)組漏水的解決辦法
柴油發(fā)電機(jī)組漏水可能是淡水泵、水散熱器、水管漏水;下面引江發(fā)電為大家總結(jié)出以下幾種柴油發(fā)電機(jī)組漏水處理辦法:
1、粘補(bǔ)膠治漏法。油箱、水箱、油管、水管因破裂或砂眼、氣孔等引起小滲漏,可用粘補(bǔ)膠涂抹在清洗清潔的危害處即可。
2、加墊治漏法。柴油機(jī)油管接頭防漏墊圈處漏油,可在防漏墊圈的兩側(cè)加一層雙面光滑的薄塑料墊,用力擰緊即可防漏。
3、以抽治漏法。柴油機(jī)的油箱底殼、氣缸蓋、齒輪室蓋、曲軸箱后蓋等多處紙墊滲漏時(shí),若紙墊完好、接合面清潔,可在紙墊兩面抹上一層黃油,擰緊螺栓即可防漏;如換新紙墊,把新紙墊放在柴油中浸泡10分鐘后取出擦凈,在接合面上抹一層黃油再裝上。
4、漆片液治漏法。柴油機(jī)油箱、水箱、曲軸箱等接縫處滲漏,可將漆片在酒精里浸泡后,把漆片液涂抹在清洗清潔的接縫處即可。
5、厭氧膠治漏法。柴油機(jī)上的通氣螺栓、雙頭螺栓等處出現(xiàn)滲漏時(shí),可用厭氧膠涂抹在清洗清潔的螺栓螺紋處或螺孔里,能很快固化形成薄膜,填充零件空隙;此法用于柴油機(jī)高壓油管接頭螺紋處治漏成效更好。
6、液態(tài)封閉膠治漏法。柴油機(jī)上出現(xiàn)固體墊圈毛病而形成的界面性滲漏和危害性滲漏時(shí),用液態(tài)封閉膠涂抹在清洗清潔的固體墊圈聯(lián)合面上,固化后形成均勻、穩(wěn)定、延續(xù)黏附的可剝性薄膜墊圈,可防滲漏。
7、尺寸恢復(fù)膠治漏法。柴油機(jī)的軸與軸套、軸承與軸承座、閥與閥痤、自緊油封、填料等處滲漏時(shí),可用尺寸恢復(fù)膠涂抹在清洗清潔的合作件磨損部位,固化后形成耐磨、機(jī)械強(qiáng)度較高的薄膜層,可解決滲漏。
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(wèn)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(wèn)題,引起國(guó)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(wèn)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(wèn)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(shuō)來(lái),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(lái);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(guò)高將加速腐蝕的進(jìn)程,但也不宜長(zhǎng)期水溫過(guò)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(lái)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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