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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(wèn)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(wèn)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(lái)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(guò)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(lái)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(guò)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(guò)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(guò)小,則潤(rùn)滑油不易進(jìn)入軸頸和軸瓦的摩擦表面,無(wú)法形成潤(rùn)滑油膜;間隙過(guò)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(méi)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(guò)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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柴油發(fā)電機(jī)組之PT柴油泵原理及試驗(yàn)
PT燃油泵和PT噴油器或者直立噴油泵與普通噴油器等都是精密部件,其技術(shù)狀況好壞直接影響到柴油發(fā)電機(jī)工作的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性和可靠性。這些部件技術(shù)狀況不僅取決于其本身的組成結(jié)構(gòu)與技術(shù)狀況,而且決定于這些部件相互間的位置關(guān)系以及它們所產(chǎn)生的綜合影響。為解決這一矛盾,泵和噴油器等采用某些可調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)以彌補(bǔ)和修正零件制造質(zhì)量及裝配質(zhì)量對(duì)性能所產(chǎn)生的影響,這種彌補(bǔ)和修正必須在專用試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行。另外,即使PT燃油泵或噴油泵與調(diào)速器等各方面性能都極其優(yōu)良,但是在以后的使用中其技術(shù)狀態(tài)也必然要發(fā)生變化,因此亦應(yīng)用試驗(yàn)與調(diào)整的方法恢復(fù)其改變了的技術(shù)性能。尤其在修理中,有些零件雖然已有磨損,但尚未到報(bào)廢或修理的程度,就需要用調(diào)整的方法或減少其影響。因此,使用一段時(shí)間后也必須在專用試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行試驗(yàn)與調(diào)整。
PT燃油泵組合體裝在空壓機(jī)的后部,通過(guò)空壓機(jī)驅(qū)動(dòng)軸與柴油發(fā)電機(jī)齒輪系相連。和一般噴油泵不一樣,PT泵與柴油發(fā)電機(jī)之間無(wú)正時(shí)關(guān)系。因此,安裝時(shí)無(wú)需對(duì)正時(shí)。
PT燃油泵油兩種:PT(G)型和PT(R)型??得魉筀T-2300C型柴油發(fā)電機(jī)裝PT(G)型燃油泵。(G)的意思是“調(diào)速器”。在(G)型泵組合體中,除裝有齒輪泵、精濾清、穩(wěn)定器、油門、停車閥和冒煙限制器外,還裝有兩速離心式調(diào)速器。為適應(yīng)其他方面的需要,還可在泵上架一VS全速式調(diào)速器。VS調(diào)速器可在兩速的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)起調(diào)速作用。這種燃油泵組合體的型號(hào)為PT(G)VS。在豪拜120C型康明斯廠家柴油發(fā)電機(jī)上正是裝用這種形式的燃油泵組合體。
一、PT燃油泵組成部分的構(gòu)造與作用原理分述如下:
1、齒輪輸油泵和膜片式穩(wěn)壓器
柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)后,齒輪泵由主軸驅(qū)動(dòng),它將經(jīng)過(guò)濾清器的燃油從進(jìn)口吸入,并以一定壓力輸出燃油,經(jīng)過(guò)細(xì)濾器把燃油輸送到兩速器中。與此同時(shí),有一油道使齒輪泵壓油腔與膜片穩(wěn)定器相通,供以輸出燃油壓力的波動(dòng)。
2、燃油濾清器
齒輪泵輸出的燃油,首先經(jīng)過(guò)濾清器濾除油中雜質(zhì)。來(lái)自齒輪泵的燃油,由來(lái)自噴油泵的油進(jìn)入濾清器,燃油經(jīng)下濾網(wǎng)流往(G)型調(diào)速器,經(jīng)上濾芯的燃油流往VS型調(diào)速器。濾清器的磁芯可濾除燃油中的鐵粉。
每使用500h后,應(yīng)將濾清器進(jìn)行拆洗。清洗時(shí),取下蓋子和濾網(wǎng)等使用清凈的柴油進(jìn)行清洗,并用壓縮空氣吹凈。裝配時(shí)應(yīng)注意網(wǎng)眼較細(xì)的一個(gè)裝在上面,其有孔的端板必須朝下,否則燃油無(wú)法通過(guò)。蓋子的緊固力矩為34~41N·m。注意,切勿用力過(guò)度,否則,會(huì)將濾網(wǎng)壓環(huán)。
3、調(diào)速器
PT(G)VS型燃油泵組合體中裝有兩種調(diào)速器;兩速式(G)型調(diào)速器和全速式VS型調(diào)速器。這種有兩個(gè)可以操縱的油門杠桿,正常油門杠桿和VS油門杠桿,欲使用燃油泵全程調(diào)速時(shí),可把正常油門固定在 開度位置,用VS油門操縱。欲使兩級(jí)調(diào)速時(shí),可以把VS油門固定在 開度位置,用正常油門操縱。
二、PT燃油泵試驗(yàn)臺(tái)的功能及構(gòu)成
JCPSOI型PT燃油泵試驗(yàn)臺(tái)用于康明斯柴油發(fā)電機(jī)PT燃油泵的性能測(cè)試和故障檢查,適用于PT(G)、PT(G)V、PT(G) MVS等型號(hào),是PT燃油泵檢測(cè)與修理的理想設(shè)備之一。
1. JCPSOI型PT燃油泵試驗(yàn)臺(tái)測(cè)試項(xiàng)目
測(cè)試項(xiàng)目:齒輪泵吸油密封性;額定條件下主要參數(shù)檢查調(diào)整;調(diào)速器高速起作用檢查調(diào)整;近停油點(diǎn)轉(zhuǎn)速檢查; 扭矩點(diǎn)檢查調(diào)整;飛錘助推點(diǎn)檢查調(diào)整;怠速檢查與調(diào)整;節(jié)流軸泄漏量檢查與調(diào)整;空燃比控制裝置AFC檢查與調(diào)整;空燃比AFC中無(wú)空氣調(diào)節(jié)螺釘檢查調(diào)整;油門行程檢查調(diào)整;空氣(液壓)信號(hào)阻尼器ASA檢查。
此外,該試驗(yàn)臺(tái)還可提供以下功能:PFG壓力變化特性曲線;調(diào)速特性曲線(VS,MVS調(diào)速器);自動(dòng)記錄、操作提示功能、數(shù)據(jù)庫(kù)查詢功能、故障分析功能、歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)打印顯示等功能。
2. PT燃油泵試驗(yàn)臺(tái)的構(gòu)成
JCPSOI型PT燃油泵試驗(yàn)臺(tái)由主試驗(yàn)臺(tái)和數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)兩大部分組成。主試驗(yàn)臺(tái)由動(dòng)力傳動(dòng)與調(diào)速裝置、燃油控制裝置、氣源控制裝置、溫度控制裝置、顯示儀表等組成。數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集通信隔離箱、中央處理機(jī)、打印機(jī)等組成,提供記錄處理、動(dòng)態(tài)測(cè)試、在線幫助、故障分析等高級(jí)功能。
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