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氣缸套高頻振動是山東威海柴油發(fā)電機產(chǎn)生穴蝕的根本原因
導讀:發(fā)生穴蝕破壞的除了山東威海柴油發(fā)電機氣缸套零件外,還有軸瓦、噴油泵注塞、螺旋槳槳葉及離心泵葉輪等。機件穴蝕破壞問題日益引起人們的關注,尤其是缸套穴蝕已是山東威海柴油發(fā)電機的重要問題,引起國內(nèi)外的重視與研究。氣缸套穴蝕是山東威海柴油發(fā)電機普遍存在的嚴重問題。隨著山東威海柴油發(fā)電機的功率增加、強載度提高和高速、輕型化,氣缸套穴蝕破壞就成為妨礙山東威海柴油發(fā)電機正常運轉的首要問題,嚴重地影響山東威海柴油發(fā)電機的工作可靠性和氣缸套的使用壽命。
一般說來,高速、輕型大功率山東威海柴油發(fā)電機,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。有的山東威海柴油發(fā)電機投入運轉不久(僅幾十小時)就會在氣缸套外圓表面上出現(xiàn)穴蝕小孔,甚至山東威海柴油發(fā)電機運轉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山東威海柴油發(fā)電機氣缸套基本不發(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,一般集中在山東威海柴油發(fā)電機的左右側方向,特別是承受側推力 一側的偏上方;冷卻水進口、水流轉向處和水腔狹窄處對應的缸壁上;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)部的各種電化學不均勻性導致的宏觀和微觀電化學腐蝕。這兩種腐蝕同時存在或交替進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.氣缸套穴蝕機理
1)一般穴蝕機理:迄今為止,關于穴蝕機理的論述很多,其中較為普遍接受的一種理論認為:機件發(fā)生穴蝕的先決條件是機件浸于液體中,并與液體有相對運動,或機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)生極強的沖擊波作用在金屬表面。頻繁地沖擊,使機件表面金屬逐漸剝落。與此同時,金屬表面還產(chǎn)生微觀電化學腐蝕,兩種腐蝕交替進行共同作用致使機件穴蝕破壞。
2) 山東威海柴油發(fā)電機氣缸套外圓表面與氣缸體(或機體)構成冷卻水空間,在狹小的環(huán)形通道中流動著淡水或海水。山東威海柴油發(fā)電機運轉時,由于缸套和活塞之間的間隙,活塞在側推力作用下不斷地沖撞著缸壁的左、右側,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山東威海柴油發(fā)電機氣缸套都發(fā)生穴蝕破壞,即使是發(fā)生穴蝕破壞其程度也各不相同。缸套穴蝕與山東威海柴油發(fā)電機的機型、結構、爆發(fā)壓力、冷卻水腔和冷卻介質(zhì)、山東威海柴油發(fā)電機的工藝參數(shù)等有關。
1)缸套振動。山東威海柴油發(fā)電機運轉中氣缸套高頻振動是產(chǎn)生穴蝕的根本原因,缸套振動強度與以下各點有關:(1)活塞與氣缸套之間的配合間隙:活塞在氣缸中運動時,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。(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外,還與缸套壁厚和縱向支承跨距的大小有關,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(機體)之間的配合間隙對缸套的剛度亦有影響。如果山東威海柴油發(fā)電機缸套與缸體鑄成一體,缸套剛度增大,可有效地防止穴蝕。(3)冷卻水腔結構 冷卻水腔通道太窄,水流速度增高,容易產(chǎn)生空泡。山東威海柴油發(fā)電機設計時要求冷卻水腔內(nèi)水流速度應小于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。山東威海柴油發(fā)電機把冷卻水腔窄處由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時穴蝕嚴重,隨著水溫的升高,穴蝕破壞減輕。從發(fā)揮山東威海柴油發(fā)電機的效能和降低腐蝕、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
除從材料和結構上的改進來防止和降低缸套穴蝕外,對山東威海柴油發(fā)電機氣缸套穴蝕,還可采用以下措施:
(1)缸套外圓表面覆蓋保護層或強化層。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化,可有效地防止電化學腐蝕與穴蝕。
(2)在冷卻水腔內(nèi)安裝鋅塊實施陰極保護防止電化學腐蝕;例如山東威海柴油發(fā)電機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)保護膜,不僅可以防止電化學腐蝕,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。
結論:在實踐中防止或減輕穴蝕的方法很多,選用時依具體機型、結構和產(chǎn)生穴蝕的原因而定,以取得良好效果。
山東威海柴油發(fā)電機如何延長發(fā)電機組的使用壽命
發(fā)電機組的壽命長短取決于在平常如何正確地去使用它,如果按照使用的技巧來維護使用,會直接增加其壽命時間。
首先的弄清楚的是,發(fā)電機組的易損件中包含空氣弗列加濾清器、機油弗列加濾清器和柴油弗列加濾清器這三種弗列加濾清器,要延長山東威海柴油發(fā)電機組的使用壽命,在使用過程中,就要加強空氣弗列加濾清器、機油弗列加濾清器和柴油弗列加濾清器這三濾的保養(yǎng),充分發(fā)揮它們的作用。
空氣弗列加濾清器在安裝時不可漏裝、反裝或錯裝各密封墊圈及橡膠連接管,并保證各按嵌處的嚴密性。使用的紙質(zhì)集塵杯空氣弗列加濾清器,每工作50-100小時,要塵土1次,可用軟毛刷將表面塵土刷掉,若工作時間超過500小時或已損壞,就應及時更換。使用油浴式空氣弗列加濾清器,每工作100-200小時,應用清潔的柴油清洗濾芯,并更換其中的機油,若濾芯已破碎,就需立即更換,并注意在使用中,按規(guī)定添加機油。
機油弗列加濾清器在山東威海柴油發(fā)電機組使用中如不及時保養(yǎng),濾芯堵塞、機油壓力增加,閥打開,潤滑油直接流入主油道,會加劇潤滑表面的磨損,影響山東威海柴油發(fā)電機組的使用壽命。因此,機油弗列加濾清器每工作180-200小時,就要清洗1次,發(fā)現(xiàn)破損,應立即更換,以防止雜質(zhì)進入潤滑表面。
發(fā)電機組換季使用,還應清洗曲軸箱和各潤滑表面,方法是用機油、煤油和柴油混合后作洗滌油,可在機油放出后加入洗滌油清洗,然后,山東威海柴油發(fā)電機組低速運轉3-5分鐘,再放盡洗滌油,加入新機油。
燃油供給系統(tǒng)中的各種燃油弗列加濾清器,每工作100-200小時,就應雜物1次,并對油箱和各輸油管道進行清洗。在清洗濾芯和密封件時,應特別仔細,發(fā)現(xiàn)破損,需及時更換。在季節(jié)過渡換油時,應對整個燃油供給系統(tǒng)的各零部件進行清洗。使用的柴油,應符合季節(jié)要求,并需經(jīng)48小時的沉淀凈化處理。
注:空氣弗列加濾清器、機油弗列加濾清器和燃油弗列加濾清器這三種弗列加濾清器為易損件,當使用超過500小時,必須要更換新的。這樣才能更好的延長山東威海柴油發(fā)電機組的使用壽命。
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山東威海柴油發(fā)電機機潤滑系統(tǒng)潤滑系統(tǒng)的組成是什么
潤滑系統(tǒng)構造
現(xiàn)以135系列柴油機潤滑系統(tǒng)為例具體說明潤滑系統(tǒng)的組成。該機采用濕式油底殼(油底殼中存儲潤滑油)復合潤滑方式。主要運動零部件摩擦副如主軸承、連桿軸承、凸輪軸軸承及正時齒輪等處用強制的壓力油潤滑;另一部分零部件如活塞、活塞環(huán)與汽缸壁之間,齒輪系統(tǒng)、噴油泵凸輪及調(diào)速器等靠飛濺潤滑。噴油泵與調(diào)速器需要單獨加潤滑油。另外,水泵、風扇及前支承等處用潤滑脂潤滑。其潤滑系統(tǒng)主要包括:油底殼、機油泵、粗濾器、精濾器、冷卻器、主油道、噴油閥、閥和調(diào)壓閥等。
機油由機體側面(或汽缸罩上)的加油口加入到柴油機油底殼內(nèi)。機油經(jīng)濾油網(wǎng)吸入機油泵,泵的出油口與機體的進油管路相通。機油經(jīng)進油管路首先到粗濾器底座,由此分成兩路,一部分機油到精濾器,再次過濾以提高其清潔度,然后流回油底殼內(nèi),而大部分機油經(jīng)機油冷卻器冷卻后進人主油道,然后分成以下幾路。
①經(jīng)噴油閥向各缸活塞頂內(nèi)腔噴油,冷卻活塞并潤滑活塞銷、活塞銷座孔及連桿小頭襯套,同時潤滑活塞、活塞環(huán)與汽缸套等處。
②機油進入主軸承、連桿軸承和凸輪軸軸承,潤滑各軸頸后回到油底殼內(nèi)。
③由主油道經(jīng)機體垂直油道到汽缸蓋,潤滑氣門搖臂機構后經(jīng)汽缸蓋上推桿孔流回到發(fā)動機油底殼內(nèi)。
④經(jīng)齒輪室噴油閥噴向齒輪系統(tǒng)11,然后流回油底殼。
機油泵上裝有限壓閥,用來控制機油泵的出口壓力。機體前端的發(fā)電機支架上裝有閥,以便柴油機啟動時及時向主油道供給機油,當冷卻器堵塞時可確保主油道供油。機體右側主油道上裝有一個調(diào)壓閥,以控制主油道的油壓,使柴油機能正常工作。機油冷卻器上還裝有機油壓力及機油溫度傳感器。在整個柴油機潤滑系統(tǒng)中,油底殼作為機油儲存和收集的容器,用兩只機油泵來實現(xiàn)機油的循環(huán)。
上述濕式油底殼潤滑系統(tǒng),由于設備和布置簡單,因此為一般柴油機所采用。另外還有一種干式油底殼(油底殼中潤滑油很少)潤滑系統(tǒng),其特點是有專門的機油箱儲油,并有兩只甚至三只機油泵。其中吸油泵把積存在油底殼中的機油送到機油箱中;壓油泵把機油箱中的油泵入各潤滑部件中去。干式油底殼可使機油的攪拌和激濺減少,機油不易變質(zhì),并能降低柴油機高度,適用于縱橫傾斜度要求大和柴油機高度要求特別低的場合(如坦克、飛機和某些工程機械柴油機等)。
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