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造成柴油發(fā)電機組燒瓦和軸瓦失效現(xiàn)象的原因
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柴油發(fā)電機組是社會生產(chǎn)生活的重要動力源,在船舶、核電、化工、交通等多領(lǐng)域廣泛使用。柴油機結(jié)構(gòu)復(fù)雜、激勵源多,長期受不平衡慣性力、爆燃沖擊力作用,其運動件、易損件故障頻發(fā)。當(dāng)前柴油斷齒故障、曲柄連桿機構(gòu)故障研究成果很多但研究方法較為傳統(tǒng),缺乏對其它關(guān)聯(lián)零部件原因?qū)е碌墓收线M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題。柴油機故障輕則停機維修造成企業(yè)和社會巨大經(jīng)濟損失,重則引起機組失控危及人身影響企業(yè)聲譽。因此提高柴油機故障分析診治水平,發(fā)展柴油機故障在線監(jiān)測診斷技術(shù)實現(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和經(jīng)濟價值。本文針對柴油機實際運行中齒輪系與曲柄連桿機構(gòu)故障頻發(fā),嚴(yán)重危害機組穩(wěn)定運行的問題,考慮到實際故障數(shù)據(jù)缺乏,部分故障進行故障模擬實驗難度大、風(fēng)險高、成本昂貴的現(xiàn)狀,采用計算機建模仿真技術(shù),結(jié)合實驗與實踐驗證的方式,開展柴油機齒輪系與曲柄連桿機構(gòu)故障機理與監(jiān)測研究。
(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滑油潤滑而咬死。
柴油發(fā)電機工作時,如果突然在曲軸箱聽到一種“唧、唧”的響聲,好像在缺乏潤滑油的情況下用大鉆頭在材質(zhì)堅硬的鋼件上鉆孔時所發(fā)出的聲音,這一般是缺油而發(fā)生燒瓦的前兆。同時出現(xiàn)以下三種情況時,一般可判斷柴油發(fā)電機的軸瓦已燒壞;潤滑油溫度急劇升高達90℃以上、潤滑油壓力原來正常后又突然大幅度下降、拆開機油濾清器或清洗油底殼時發(fā)現(xiàn)許多軸瓦合金碎末。
燒瓦常常與“所軸”同時出現(xiàn)。軸瓦在運轉(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,重者會使柴油發(fā)電機曲軸頸嚴(yán)重拉傷,甚至還會使曲軸、機體報廢。造成柴油發(fā)電機燒瓦抱軸的原因雖然是多方面的,但歸根到底是其潤滑條件被破壞,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,進而向縱深和橫向護展,裂紋相互連通時,軸瓦表面層剝落形成不規(guī)則的剝落坑。實際使用中,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。合金脫落會導(dǎo)致軸頸和軸瓦配合間隙增大、潤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顆粒全部或部分嵌入合金層。異物混入潤滑油后,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,通常不會使軸瓦失效,但大于0.3mm的顆粒將不能被合金層全部嵌藏。
5)軸瓦穴蝕。軸瓦穴蝕是因潤滑油中形成大量細(xì)小的潤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)生波動或波動幅度增加及油中含水或夾帶空氣所致。
6)擦傷。擦傷是因瞬時缺潤滑油,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)潤滑油量不足或機油油路不暢通,機油泵不能正常供油或潤滑油壓力過低,導(dǎo)致潤滑不良。
2)潤滑油的等級不符合要求,潤滑油變質(zhì)、過臟;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)。該間隙影響潤滑油膜的形成;間隙過小,則潤滑油不易進入軸頸和軸瓦的摩擦表面,無法形成潤滑油膜;間隙過大,軸頸與軸瓦間的振動和撞擊增大,導(dǎo)致潤滑油膜破裂。
4)柴油發(fā)電機剛起動,特別是冬季,潤滑油尚沒有進行充分潤滑時,應(yīng)以很高的速度并滿負(fù)荷工作,或頻繁起動,長時間怠速運轉(zhuǎn)等。
5)柴油發(fā)電機長時間超負(fù)荷、超轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn):機體溫度高,潤滑油粘度下降,不易形成正常的潤滑油膜;交變載荷及作用周次超過了軸瓦材料極限;載荷波動或波動幅度增加,使?jié)櫥蜌馀萜屏选?
6)使用維護和裝配不當(dāng),軸頸表面有飛邊,以及裝配時未清洗干凈。
在排除機件本身故障的同時,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滑油壓力低、缺潤滑油,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)電機可靠工作,以免更換軸瓦后,再次發(fā)生同類故障。
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人所缺乏的不是才干而是志向,不是成功的能力而是勤勞的意志。 —— 朔銳發(fā)電機出租、租賃機組常識
注:以下信息僅供參考,具體操作信息請咨詢本公司技術(shù)人員!
負(fù)載分析
許多因素影響選用發(fā)電機組的大小。其中系統(tǒng)用電負(fù)載的特性就是一個重要的因素。用戶在租賃一臺發(fā)電機組以前必須仔細(xì)考慮以下幾點:
a、是用作常用發(fā)電機組還是備用發(fā)電機組
b、考慮今后系統(tǒng)增加的用電量
c、系統(tǒng)容許的電壓降
d、電動機起動的情況
2.機組功率標(biāo)定
一般供給用戶的發(fā)電機組為常用機組它可以連續(xù)12 小時以額定功率向負(fù)載供電(其中有1 小時以110%額定功率運行的能力)。在市電故障不太頻繁且供電時間不長的時候用戶可以使用功率標(biāo)定為備用機組的發(fā)電機組。它每年不超過200小時以平均80% 功率運行,另外每年以100% 功率運行的時間不應(yīng)超過25小時。
3.發(fā)電機組與三相電動機匹配需注意的問題
機械工程中常用的就是三相交流感應(yīng)電動機。由于其啟動特性,這些電動機直接連接電源系統(tǒng)。如果直接在線啟動,將會產(chǎn)生高達電機額定電流6倍的浪涌電流。配置軟啟動裝置后,啟動電流就很平穩(wěn),不會對發(fā)電機組造成沖擊。發(fā)電機組與三相電機容量選配時,建議考慮系數(shù)1.5即 1.5倍的電機容量(必需是軟啟動方式)。
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發(fā)電機組三相負(fù)荷不平衡會有什么危害
柴油發(fā)電機一級負(fù)荷,要求供電系統(tǒng)無論是正常運行還是發(fā)生事故時,都能保證其連續(xù)供電。因此對一級負(fù)荷,應(yīng)由兩個獨立的電源供電,并按生產(chǎn)的需要和允許停電的時間,采用雙電源自動或手動切換,或采用雙電源分組同時供電的接線,一般情況下,還應(yīng)有應(yīng)急電源作備用。如果一級負(fù)荷不大,則可采用蓄電池、自備發(fā)電機等設(shè)備,或者從鄰近的單位取得第二個獨立電源。這里所說的兩個“獨立電源”,是指其中任一個電源發(fā)生故障或停電檢修時,而不致影響另一個電源繼續(xù)供電。
一、柴油發(fā)電機廠家簡要分析發(fā)電機組三相負(fù)荷不平衡的危害,主要分為以下幾點:
1)影響設(shè)備的運行出力,發(fā)電機設(shè)備容量設(shè)計是按三相負(fù)荷條件來確定的,如果三相負(fù)荷不平衡,設(shè)備容量只能以三相負(fù)荷中 一相為限,因此設(shè)備出力降低。
2)中性線就有電流通過,低壓供電線路損耗增大。
(3)造成三相電壓不對稱,使中性點電位產(chǎn)生位移。
(4)中性電流過大,使配電變壓器運行溫度升高,嚴(yán)重時會將變壓器燒壞。
(5)影響電動機的輸出功率,并使繞阻溫度升高。三
(6)使有的相電壓高,另外的相電壓降低
(7)中性線電流過大,異線可能會燒斷
3)旋轉(zhuǎn)電機在不對稱狀態(tài)下運行,會使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生附加損耗及發(fā)熱,從而引起電機整體或局部升溫,此外反向磁場產(chǎn)生附加力矩會使電機出現(xiàn)振動。 對發(fā)電機而言,在定子中還會形成一系列高次諧波。
4)引起以負(fù)序分量為啟動元件的多種保護發(fā)生誤動作,直接威脅電網(wǎng)運行。
5)對發(fā)電機、變壓器而言,當(dāng)三相負(fù)荷不平衡時,如控制 相電流為額定值,則其余兩相就不能滿載,因而設(shè)備利用率下降,反之如要維持額定容量,將會造成負(fù)荷較大的一相過負(fù)荷,而且還會出現(xiàn)磁路不平衡致使波形畸變,設(shè)備附加損耗增加等。
二、發(fā)電機操作時需要注意的問題
1.操作人員必須經(jīng)過專門訓(xùn)練方可獨立操作,操作電工還必須取得特種作業(yè)操作證;
2.保持機房整潔,發(fā)電機附近不得存放燃油或其他易燃物品,并設(shè)置消防器材。發(fā)生火災(zāi)時,必須迅速切斷電源,進行撲救;
3.發(fā)電機到配電盤或用電設(shè)備的導(dǎo)線,必須絕緣良好,接頭牢固,并應(yīng)安裝在鐵管或線槽內(nèi),不得隨便拖在地面;
4.發(fā)電機運行時,嚴(yán)禁人體接觸帶電部分;柴油機運行中,不得觸及排氣管和廢氣增壓機等熱源,以防燙傷;
5.遇有“飛車”時,應(yīng)迅速、果斷設(shè)法切斷燃油供給,使柴油機停止工作;
6.酸性蓄電池在充電時嚴(yán)禁煙火,要求機房通風(fēng)良好以防爆鳴。
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發(fā)電機與勵磁電流的有關(guān)特性
一、直流發(fā)電機供電的勵磁方法;
這種勵磁方法的發(fā)電機具有專用的直流發(fā)電機,這種專用的直流發(fā)電機稱為直流勵磁機,勵磁機一般與發(fā)電機同軸,發(fā)電機的勵磁繞組經(jīng)過裝在大軸上的滑環(huán)及固定電刷從勵磁機取得直流電流。這種勵磁方法具有勵磁電流獨立,作業(yè)比較牢靠和削減自用電消耗量等長處,是曩昔幾十年間發(fā)電機首要勵磁方法,具有較老練的運轉(zhuǎn)經(jīng)歷。缺陷是勵磁調(diào)理速度較慢,保護作業(yè)量大,故在10MW以上的機組中很少選用。
二、溝通勵磁機供電的勵磁方法:
現(xiàn)代大容量發(fā)電機有的選用溝通勵磁機供應(yīng)勵磁電流。溝通勵磁機也裝在發(fā)電機大軸上,它輸出的溝通電流經(jīng)整流后供應(yīng)發(fā)電機轉(zhuǎn)子勵磁,此刻,發(fā)電機的勵磁方法屬他勵磁方法,又因為選用停止的整流設(shè)備,故又稱為他勵停止勵磁,溝通副勵磁機供應(yīng)勵磁電流。溝通副勵磁機可所以永磁機或是具有自勵恒壓設(shè)備的溝通發(fā)電機。為了更好的進步勵磁調(diào)理速度,溝通勵磁機一般選用100——200HZ的中頻發(fā)電機,而溝通副勵磁機則選用400——500HZ的中頻發(fā)電機。這種發(fā)電機的直流勵磁繞組和三相溝通繞組都繞在定子槽內(nèi),轉(zhuǎn)子只要齒與槽而沒有繞組,像個齒輪,因而,它沒有電刷,滑環(huán)等滾動觸摸部件,具有作業(yè)牢靠,結(jié)構(gòu)相對比較簡略,制作工藝便利等長處。缺陷是噪音較大,溝通電勢的諧波重量也較大。
三、無勵磁機的勵磁方法:
在勵磁方法中不設(shè)置專門的勵磁機,而從發(fā)電機自身取得勵磁電源,經(jīng)整流后再供應(yīng)發(fā)電機自身勵磁,稱自勵式停止勵磁。自勵式停止勵磁可分為自并勵和自復(fù)勵兩種方法。自并勵方法它經(jīng)過接在發(fā)電機出口的整流變壓器取得勵磁電流,經(jīng)整流后供應(yīng)發(fā)電機勵磁,這種勵磁方法具有結(jié)簡略,設(shè)備少,出資省和保護作業(yè)量少等長處。自復(fù)勵磁方法除沒有整流變壓外,還設(shè)有串聯(lián)在發(fā)電機定子回路的大功率電流互感器。這種互感器的作用是在發(fā)作短路時,給發(fā)電機供應(yīng)較大的勵磁電流,以補償整流變壓器輸出的缺乏。這種勵磁方法具有兩種勵磁電源,經(jīng)過整流變壓器取得的電壓電源和經(jīng)過串聯(lián)變壓器取得的電流源。
發(fā)電機與勵磁電流的有關(guān)特性
1、電壓的調(diào)理:
主動調(diào)理勵磁體系可以看成為一個以電壓為被調(diào)量的負(fù)反饋操控體系。無功負(fù)荷電流是形成發(fā)電機端電壓下降的根本原因,當(dāng)勵磁電流不變時,發(fā)電機的端電壓將隨無功電流的增大而下降。可是為了滿意用戶對電能質(zhì)量的要求,發(fā)電機的端電壓應(yīng)根本堅持不變,完成這一要求的方法是隨無功電流的改動調(diào)理發(fā)電機的勵磁電流。
2、無功功率的調(diào)理:
發(fā)電機與體系并聯(lián)運轉(zhuǎn)時,可以認(rèn)為是與無限大容量電源的母線運轉(zhuǎn),要改動發(fā)電機勵磁電流,感應(yīng)電勢和定子電流也跟著改動,此刻發(fā)電機的無功電流也跟著改動。當(dāng)發(fā)電機與無限大容量體系并聯(lián)運轉(zhuǎn)時,為了改動發(fā)電機的無功功率,有必要調(diào)理發(fā)電機的勵磁電流。此刻改動的發(fā)電機勵磁電流并不是一般所說的“調(diào)壓”,而是僅僅改動了送入體系的無功功率。
3、無功負(fù)荷的分配:
并聯(lián)運轉(zhuǎn)的發(fā)電機依據(jù)各自的額外容量,按份額進行無功電流的分配。大容量發(fā)電機應(yīng)擔(dān)負(fù)較多無功負(fù)荷,而容量較小的則負(fù)供應(yīng)較少的無功負(fù)荷。為了完成無功負(fù)荷能主動分配,可以終究靠主動高壓調(diào)理的勵磁設(shè)備,改動發(fā)電機勵磁電流保持其端電壓不變,還可對發(fā)電機電壓調(diào)理特性的傾斜度做調(diào)整,以完成并聯(lián)運轉(zhuǎn)發(fā)電機無功負(fù)荷的合理分配。
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