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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(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(kāi)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?chē)后w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(shù)脂或涂尼龍等工藝使金屬表面與冷卻水隔開(kāi),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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根據(jù)用戶的提問(wèn)結(jié)合實(shí)際為用戶計(jì)算柴油發(fā)電機(jī)組的容量
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氣缸套高頻…根據(jù)柴油發(fā)電機(jī)容量選擇的基本原理,結(jié)合工程實(shí)例分析柴油發(fā)電機(jī)的負(fù)荷計(jì)算,分別計(jì)算消防負(fù)荷與平時(shí)重要負(fù)荷,綜合考慮選擇柴油發(fā)電機(jī)容量.現(xiàn)代社會(huì)處處需要用電,電能變得越來(lái)越不可缺少.而供電系統(tǒng)的要求也越來(lái)越高,于是柴油發(fā)電機(jī)組在醫(yī)院、賓館、酒店、房地產(chǎn)、工業(yè)等行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍也日益擴(kuò)大,并主要以主要電源、備用電源為存在于實(shí)際項(xiàng)目中,備受用戶青睞.作為項(xiàng)目的設(shè)計(jì)工作者,柴油發(fā)電機(jī)組容量的正確選擇就顯得尤為重要
客戶的提問(wèn):柴油發(fā)電機(jī)的容量選擇迷茫中,師傅跟我說(shuō)按照負(fù)荷的3-4倍選就行,說(shuō)是考慮啟動(dòng)電流。消防泵房用柴油發(fā)電機(jī)。消防泵75KW*2(星三角啟動(dòng),一用一備),穩(wěn)壓泵1.1KW*2(一用一備),排污泵2.2KW,照明1KW。總功率算出來(lái)75+1.1+2.2+1=79.3KW。還有兩臺(tái)補(bǔ)水泵45KW(星三角啟動(dòng),一用一備),備注的是補(bǔ)水泵不得與消防泵同時(shí)啟動(dòng)。選擇的柴油發(fā)電機(jī)組的功率為250KW。各位前輩,這個(gè)發(fā)電機(jī)功率可以嗎?能否把補(bǔ)水泵和消防泵一起算(就是可以同時(shí)啟動(dòng)),選擇發(fā)電機(jī)?
一、設(shè)置原則
一類(lèi)高層建筑應(yīng)按一級(jí)負(fù)荷要求供電,二類(lèi)高層建筑應(yīng)按二級(jí)負(fù)荷要求供電?!睹裼媒ㄖ姎庠O(shè)計(jì)規(guī)范》JGJ/T16—92 3.1條規(guī)定:一級(jí)負(fù)荷應(yīng)由兩個(gè)電源供電,當(dāng)一個(gè)電源發(fā)生故障時(shí),另一個(gè)電源應(yīng)不致同時(shí)受到損壞;二級(jí)負(fù)荷條件允許時(shí),也宜采用二路電源來(lái)供電,特別是消防用的二級(jí)負(fù)荷,更應(yīng)該按兩個(gè)回路要求供電;一級(jí)負(fù)荷中的特別重要負(fù)荷,除上述兩個(gè)電源外,還必須增設(shè)應(yīng)急電源。根據(jù)這些規(guī)定,筆者總結(jié)了自備柴油發(fā)電機(jī)組的設(shè)置原則:
(1)當(dāng)民用建筑需按一級(jí)負(fù)荷要求供電時(shí),若城市電網(wǎng)能提供二路獨(dú)立電源(一用一備或相互備用),則可不設(shè)柴油發(fā)電機(jī)組;但當(dāng)一級(jí)負(fù)荷中有特別重要的負(fù)荷時(shí),則一般應(yīng)設(shè)柴油發(fā)電機(jī)組作為應(yīng)急電源。
(2)當(dāng)電網(wǎng)只能提供一路電源時(shí),為滿足對(duì)一、二級(jí)負(fù)荷的供電要求,一般應(yīng)設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)組,此時(shí)柴油發(fā)電機(jī)組將作備用電源及應(yīng)急電源使用。
(3)大、中型商業(yè)建筑中為確保市電中斷時(shí)不造成較大的經(jīng)濟(jì)損失,也宜設(shè)柴油發(fā)電機(jī)組。由于城市電網(wǎng)不可能完全獨(dú)立,有時(shí)一個(gè)電源故障或檢修時(shí),另一電源有可能同時(shí)故障,因此,即使有兩路或以上電源供電,為確保民用建筑中消防及其他重要設(shè)備(如智能化設(shè)備、通訊設(shè)備等)的可靠供電,一般都設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)組。
二、容量選擇
自備柴油發(fā)電機(jī)組容量的選擇,目前 尚無(wú)統(tǒng)一的計(jì)算公式:有的簡(jiǎn)單地按電力變壓器容量的10%-20%確定;有的按消防設(shè)備的容量相加;有的則根據(jù)投資者的意愿選擇,造成了自備發(fā)電機(jī)組容量選擇的不準(zhǔn)確性,若容量選擇太大造成一次投資浪費(fèi),選擇太小則在事故時(shí)滿足不了使用要求。那么,如何選擇自備發(fā)電機(jī)組的容量呢?
(一)方案或初步設(shè)計(jì)階段 自備發(fā)電機(jī)的容量按供電變壓器總?cè)萘康?0%-20%計(jì)算。
(二)施工圖階段
(1)建筑物的用電負(fù)荷可分為三類(lèi): 類(lèi)為保安型負(fù)荷,即保證大樓內(nèi)人身及設(shè)備和可靠運(yùn)行的負(fù)荷,如消防水泵、消防電梯、防排煙設(shè)備、應(yīng)急照明、通訊設(shè)備、重要的計(jì)算機(jī)及相關(guān)設(shè)備等;第二類(lèi)為保障型負(fù)荷,即保障大樓運(yùn)行的基本設(shè)備負(fù)荷,主要是工作區(qū)照明、部分電梯、通道照明;第三類(lèi)為一般負(fù)荷,即除了上述負(fù)荷以外的其它負(fù)荷,例如:空調(diào)、水泵及其他一般照明、動(dòng)力設(shè)備。計(jì)算自備發(fā)電機(jī)組的容量時(shí), 類(lèi)負(fù)荷必須考慮在內(nèi),即必須采用柴油發(fā)電機(jī)組:第二類(lèi)負(fù)荷則根據(jù)大樓功能及電網(wǎng)情況來(lái)定,若大樓功能要求較高或城市電網(wǎng)供電不穩(wěn)定,則應(yīng)將第二類(lèi)負(fù)荷考慮在內(nèi),但若將 類(lèi)、第二類(lèi)負(fù)荷簡(jiǎn)單相加來(lái)選擇柴油發(fā)電機(jī)容量,則所選容量偏大,因?yàn)樵谙罓顟B(tài)時(shí),只需保證消防設(shè)備的運(yùn)行,第二類(lèi)負(fù)荷不使用;而在非消防狀態(tài)下電網(wǎng)停電時(shí),消防設(shè)備不使用??梢赃x擇兩者中較大者作為柴油發(fā)電機(jī)組的容量。設(shè)備容量統(tǒng)計(jì)出來(lái)后,根據(jù)實(shí)際情況選擇需要系數(shù)Kx(一般取0.85-0.95),計(jì)算出計(jì)算容量Pj=KxP∑,自備柴油發(fā)電機(jī)組的功率按下式計(jì)算P=kPj/η式中: P—自備柴油發(fā)電機(jī)組的功率kw; Pj—負(fù)荷設(shè)備的計(jì)算容量kw; P∑—總負(fù)荷kw; η—發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行不均勻系數(shù)一般取0.9,單臺(tái)取1; k—可靠系數(shù),一般取1.1。
(2)按 的單臺(tái)電動(dòng)機(jī)或成組電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的需要,計(jì)算發(fā)電機(jī)容量P=(P∑-Pm)/η∑+ PmKCcosψm(KW) Pm—起動(dòng)容量 的電動(dòng)機(jī)或成組電動(dòng)機(jī)的容量(kw); η∑一總負(fù)荷的計(jì)算效率,一般取0.85; cosΨm —電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)功率因數(shù),一般取0.4; K—電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)倍數(shù); C—全壓起動(dòng)C=l.0,Y—△起動(dòng)C=0.67,自耦變壓器起動(dòng)50%抽頭C=0.25,65%抽頭C==0.42,80%抽頭C=0.64。
(3)按起動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)母線容許電壓降計(jì)算發(fā)電機(jī)容量P=PnKCXd″(1/△E-1)(kw) Pn一造成母線壓降 的電動(dòng)機(jī)或成組起動(dòng)電動(dòng)機(jī)組的容量(kw) K—電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流倍數(shù); Xd″—發(fā)電機(jī)的暫態(tài)電抗,一般取0.25; E—母線允許的瞬時(shí)電壓降,有電梯時(shí)取0.20,無(wú)電梯時(shí)取0.25.在實(shí)際工作中,也可用系數(shù)法估算柴油發(fā)電機(jī)組的起動(dòng)能力
三、工程實(shí)例:以某工程為例,該工程建筑面積10000m2,12層,為二類(lèi)高層,保安性負(fù)荷主要為消防負(fù)荷,其容量為191kw, 一臺(tái)電動(dòng)機(jī)為噴淋泵37kw,采用自耦降壓80%抽頭降壓起動(dòng)。
(1)按計(jì)算負(fù)荷計(jì)算P=kPj/η=1.1×191/1kw=210.1 kw
(2) 的單臺(tái)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的需要計(jì)算P=(P∑-Pm)/η∑ +PmKCcosΨm =(191—37)/0.85+37×6×0.64×0.4 =238.0 kw
(3)按起動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)發(fā)電機(jī)母線允許電壓降計(jì)算P=PnKCXd″(1/△E-1) =37×6×0.64×0.25(1/0.20-1) =142.08 kw 根據(jù)以上計(jì)算,應(yīng)選擇≥238.0 kw的柴油發(fā)電機(jī)組一臺(tái),因此可選一臺(tái)250kw機(jī)組。



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柴油發(fā)電機(jī)組余熱的利用
柴油發(fā)電機(jī)組余熱轉(zhuǎn)化問(wèn)題一直深受行業(yè)內(nèi)的關(guān)注,隨著發(fā)電機(jī)組技術(shù)研究的進(jìn)步,人們已經(jīng)研究出如何合理利用發(fā)電機(jī)組余熱方法,下面由朔銳發(fā)電機(jī)出租租賃為大家介紹一下這項(xiàng)技術(shù):
一、缸套余熱利用機(jī)組
缸套余熱利用機(jī)組能把燃料利用率理論上提高到70%左右。缸套余熱利用機(jī)組采用兩套冷卻系統(tǒng)(亦稱(chēng)雙循環(huán)機(jī)組),一套是原有的冷卻水箱、另一套是改造后的熱交換器,兩套冷卻系統(tǒng)由控制系統(tǒng)根據(jù)機(jī)組運(yùn)行情況切換。當(dāng)需要供暖或是需要供應(yīng)熱水時(shí),通過(guò)熱交換器把缸套內(nèi)水的熱量傳遞到外部循環(huán)水中加以利用??刂葡到y(tǒng)由公司自主研發(fā),實(shí)現(xiàn)兩種冷卻方式的自動(dòng)切換,對(duì)發(fā)電機(jī)組、發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)有報(bào)警保護(hù)作用。
二、尾氣余熱利用機(jī)組
尾氣余熱利用機(jī)組把能機(jī)組燃料利用率理論上提高到90%左右。尾氣余熱利用機(jī)組是在雙循環(huán)機(jī)組的基礎(chǔ)上加裝一個(gè)熱交換器,此熱交換器的功能是把尾氣中的熱量傳遞到外部循環(huán)水中。在熱交換器循環(huán)系統(tǒng)中缸套中冷卻水的熱量和廢氣中的熱量通過(guò)不同的兩個(gè)熱交換器傳遞到外部循環(huán)水中??刂葡到y(tǒng)基本原理同雙循環(huán)機(jī)組,對(duì)柴油機(jī)也有可靠保護(hù)功能。


