氣缸套高頻振動是柴油發(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(guān)注，尤其是缸套穴蝕已是柴油發(fā)電機的重要問題，引起國內(nèi)外的重視與研究。氣缸套穴蝕是柴油發(fā)電機普遍存在的嚴重問題。隨著柴油發(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柴油發(fā)電機正常運轉(zhuǎn)的首要問題，嚴重地影響柴油發(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。有的柴油發(fā)電機投入運轉(zhuǎn)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，甚至柴油發(fā)電機運轉(zhuǎn)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，一般集中在柴油發(fā)電機的左右側(cè)方向，特別是承受側(cè)推力 一側(cè)的偏上方；冷卻水進口、水流轉(zhuǎn)向處和水腔狹窄處對應(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(guān)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) 柴油發(fā)電機氣缸套外圓表面與氣缸體(或機體)構(gòu)成冷卻水空間，在狹小的環(huán)形通道中流動著淡水或海水。柴油發(fā)電機運轉(zhuǎn)時，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。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(yīng)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。缸套穴蝕與柴油發(fā)電機的機型、結(jié)構(gòu)、爆發(fā)壓力、冷卻水腔和冷卻介質(zhì)、柴油發(fā)電機的工藝參數(shù)等有關(guān)。 1）缸套振動。柴油發(fā)電機運轉(zhuǎn)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(guān)：（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(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(機體)之間的配合間隙對缸套的剛度亦有影響。如果柴油發(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(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)電機設(shè)計時要求冷卻水腔內(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(jié)構(gòu)上的改進來防止和降低缸套穴蝕外，對柴油發(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(jié)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(jié)構(gòu)和產(chǎn)生穴蝕的原因而定，以取得良好效果。

發(fā)電機空冷和水內(nèi)冷的特點是什么 現(xiàn)在的工業(yè)生產(chǎn)活動，離不開動力設(shè)備的使用，其中發(fā)電機組的使用是少不了的。發(fā)電機組類型多種多樣，柴油發(fā)電機組的特點是：質(zhì)量穩(wěn)定，噪音小，油耗低，大修時間長，使用成本小。 　 1.發(fā)電機空冷的特點 全空冷的發(fā)電機具有運行可靠、操作簡單、維修方便的優(yōu)點?？绽錂C組從制造上考慮，其參數(shù)較好，額定點的效率略高。沒有水冷機組的如定子水接頭，水處理等附屬設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡單，制造上比較容易實現(xiàn)。目前大型發(fā)電機不再采用在工廠組裝分瓣，然后運到工地合縫安裝的方式，而采用在現(xiàn)場疊片組裝的安裝方式?？绽錂C組具有安裝工藝要求相對比較簡單，安裝周期短的優(yōu)勢?？绽涞闹饕獑栴}是定子線棒軸向溫度分布不均勻，由熱引起的機械應(yīng)力，定子鐵芯熱膨脹引起定子疊片翹曲等問題較水冷機組嚴重。對于后一問題，目前技術(shù)上也有一些比較好的成功經(jīng)驗?？绽浒l(fā)電機因結(jié)構(gòu)相對簡單，發(fā)電機定子繞組內(nèi)部無特殊接頭，在運行可靠性方面具有優(yōu)勢。 2.水內(nèi)冷的特點 定子繞組采用水內(nèi)冷方式，繞組的熱量直接由水帶走。水的體積熱容量為空氣的3500倍，導熱系數(shù)為空氣的23倍，因此水冷卻的效果很好。水內(nèi)冷機組的極限容量可達空冷機組的1。5～2倍。全空冷的發(fā)電機尺寸比同容量的水冷發(fā)電機要大25%左右。定子繞組水內(nèi)冷的主要優(yōu)點是定子線棒的內(nèi)部溫度可控制在65℃左右，降低定子溫升，改善熱應(yīng)力;線棒沿定子鐵芯軸向的溫度分布均勻，可減少因熱膨脹不均引起的變形，這樣主絕緣的壽命得以增加，理論上其整機壽命應(yīng)長于空冷機組。水冷機組定子鐵芯長度比空冷機組短，能有效節(jié)省材料。需要的通風量比空冷機組小，相應(yīng)風損也減小。雖額定負荷下的效率較空冷機組低，但空載損耗較小，在低于額定容量運行時的效率較高。水冷機組的定子槽寬而淺，增加了定子鐵芯剛度，使定子振動得以減輕。由于定子線棒結(jié)構(gòu)復雜，使得某些制造工藝和安裝工藝也很復雜。 水冷機組的主要問題是定子水接頭結(jié)構(gòu)及水處理裝置的可靠性。發(fā)電機附近發(fā)生突然短路或發(fā)電機非同步分，合閘時，定子線棒端部要受到很大的電磁力的作用，而此處又是繞組的水路連接處。水接頭的焊接質(zhì)量也是發(fā)電機運行可靠性的關(guān)鍵之一，這與廠家的制造水平有很大關(guān)系。此外，用于發(fā)電機定子繞組的冷卻水必須是去除離子的潔凈水，冷卻水系統(tǒng)的可靠性對發(fā)電機運行的可靠性也構(gòu)成一定的制約關(guān)系。 由水冷帶來的其他優(yōu)點: (1)因轉(zhuǎn)子重量降低，使廠房橋機的起重量降低。 (2)因定子鐵芯高度降低，機組整體高度下降，因而廠房高度可以相應(yīng)降低。 (3)轉(zhuǎn)子重量降低，使發(fā)電機推力負荷減少，便于推力軸承的運行。 電氣系統(tǒng)事項： 　　(1)只有那獲得電力系統(tǒng)認可的專業(yè)人員，才允許依照操作規(guī)程、電氣標準和其他規(guī)則將發(fā)電機組與負載連接。如果需要，機組啟動和運行之間，這些電工的工作應(yīng)得到監(jiān)督部門檢查和認可。 　　(2)當連接或拆卸線路時，必須關(guān)閉發(fā)電機組，同時必須斷開電池連接。 　　(3)當發(fā)電機組進水，過分潮濕及表面有霉斑，切勿拆裝負載線路。