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气缸套高频振动是台州柴油发电机产生穴蚀的根本原因
导读：发生穴蚀破坏的除了台州柴油发电机气缸套零件外，还有轴瓦、喷油泵注塞、螺旋桨桨叶及离心泵叶轮等。机件穴蚀破坏问题日益引起人们的关注，尤其是缸套穴蚀已是台州柴油发电机的重要问题，引起国内外的重视与研究。气缸套穴蚀是台州柴油发电机普遍存在的严重问题。随着台州柴油发电机的功率增加、强载度提高和高速、轻型化，气缸套穴蚀破坏就成为妨碍台州柴油发电机正常运转的首要问题，严重地影响台州柴油发电机的工作可靠性和气缸套的使用寿命。
一般说来，高速、轻型大功率台州柴油发电机，不论是开式冷却还是闭式冷却，气缸套都有不同程度的穴蚀。有的台州柴油发电机投入运转不久(仅几十小时)就会在气缸套外圆表面上出现穴蚀小孔，甚至台州柴油发电机运转不足千小时缸套就因穴蚀穿孔而报废，此时缸套内表面尚未磨损。二冲程十字头式低速台州柴油发电机气缸套基本不发生穴蚀破坏。
1．穴蚀部位：缸套穴蚀发生在湿式气缸套外圆表面上，一般集中在台州柴油发电机的左右侧方向，特别是承受侧推力 一侧的偏上方；冷却水进口、水流转向处和水腔狭窄处对应的缸壁上；缸套下部密封圈附近缸壁。缸套冷却水腔除缸套穴蚀外，不应忽视气缸套和气缸体材料的差异和材料内部的各种电化学不均匀性导致的宏观和微观电化学腐蚀。这两种腐蚀同时存在或交替进行均会加重缸套的腐蚀。此外，冷却水(海水或淡水)的水质、含气量、流速等均对穴蚀有影响。
2.气缸套穴蚀机理
1）一般穴蚀机理：迄今为止，关于穴蚀机理的论述很多，其中较为普遍接受的一种理论认为：机件发生穴蚀的先决条件是机件浸于液体中，并与液体有相对运动，或机件在液体中受到某种能量的传递作用，形成液体中的局部瞬时高压或瞬时高真空。在瞬时高真空区，液体汽化形成气泡，或溶于水中的空气以空泡形式从液体中分离出来；在另一瞬间形成高压时，空泡、气泡被压缩，泡内气体迅速液化而使气泡溃灭，这时周围液体急速冲向溃灭处，产生极强的冲击波作用在金属表面。频繁地冲击，使机件表面金属逐渐剥落。与此同时，金属表面还产生微观电化学腐蚀，两种腐蚀交替进行共同作用致使机件穴蚀破坏。
2) 台州柴油发电机气缸套外圆表面与气缸体(或机体)构成冷却水空间，在狭小的环形通道中流动着淡水或海水。台州柴油发电机运转时，由于缸套和活塞之间的间隙，活塞在侧推力作用下不断地冲撞着缸壁的左、右侧，使气缸套产生高频振动。缸套高频振动和缸壁的弹性变形使冷却水空间的容积交替地增大和减小，冷却水相应交替地膨胀与被压缩。膨胀时受拉伸作用形成瞬时低压，被压缩时形成瞬时高压。此外，冷却水进口和流动时产生涡漩使冷却水通道内压力变化，也会形成瞬时高压或低压。在瞬时低压时产生气泡，瞬时高压时气泡溃灭，缸套外圆表面频繁受到冲击和微观电化学腐蚀作用而破坏。
3．影响缸套穴蚀的因素：生产中并非所有的筒状活塞式台州柴油发电机气缸套都发生穴蚀破坏，即使是发生穴蚀破坏其程度也各不相同。缸套穴蚀与台州柴油发电机的机型、结构、爆发压力、冷却水腔和冷却介质、台州柴油发电机的工艺参数等有关。
1）缸套振动。台州柴油发电机运转中气缸套高频振动是产生穴蚀的根本原因，缸套振动强度与以下各点有关：（1）活塞与气缸套之间的配合间隙：活塞在气缸中运动时，活塞对气缸壁的冲击能量的大小取决于活塞质量和活塞在气缸中横摆时的速度。活塞质量固定不变，但速度随着活塞与缸套之间的配合间隙的增加而增大。所以，活塞对缸壁的冲击能量取决于活塞与缸套配合间隙的大小。配合间隙大，活塞横摆加速度大，冲击前壁能量大，则缸套振动增强。（2）缸套刚度：缸套刚度直接影响缸套的振动。刚度大，受活塞冲击时缸套变形小，振动小，可有效地防止穴蚀。缸套刚度除与其材料有关外，还与缸套壁厚和纵向支承跨距的大小有关，缸壁厚度增加，支承跨距缩短，缸套刚度增大。气缸套与气缸体(机体)之间的配合间隙对缸套的刚度亦有影响。如果台州柴油发电机缸套与缸体铸成一体，缸套刚度增大，可有效地防止穴蚀。（3）冷却水腔结构 冷却水腔通道太窄，水流速度增高，容易产生空泡。台州柴油发电机设计时要求冷却水腔内水流速度应小于2m/s，水腔宽度t为14%D (D为气缸套内径)或不小于10mm，各处均匀一致，水流畅通不形成死水区和涡流区，有利于降低缸套穴蚀。台州柴油发电机把冷却水腔窄处由1.5mm增至7mm，大大降低缸套穴蚀。
2）冷却水温度与压力：冷却水温度过高将加速腐蚀的进程，但也不宜长期水温过低。实验表明，钢铁和铝等金属材料在淡水温度为50～60oC时穴蚀严重，随着水温的升高，穴蚀破坏减轻。从发挥台州柴油发电机的效能和降低腐蚀、穴蚀出发，冷却水腔淡水温度在80～90oC为好。冷却水压力高可以抑制空泡的形成，减少穴蚀的发生。但冷却水压力提高将使其温度升高而加速穴蚀。
4．防止缸套穴蚀的措施
除从材料和结构上的改进来防止和降低缸套穴蚀外，对台州柴油发电机气缸套穴蚀，还可采用以下措施：
（1）缸套外圆表面覆盖保护层或强化层。采用镀铬、渗氮、喷陶瓷、涂环氧树脂或涂尼龙等工艺使金属表面与冷却水隔开，或使缸套外圆表面强化，可有效地防止电化学腐蚀与穴蚀。
（2）在冷却水腔内安装锌块实施阴极保护防止电化学腐蚀；例如台州柴油发电机气缸套外表面安装锌带并坚持定期更换取得防止穴蚀的良好效果。
（3）在冷却水中加入缓蚀剂；例如乳化油缓蚀剂或被膜缓蚀剂，使在缸套外表面上形成一层较薄的连续保护膜，不仅可以防止电化学腐蚀，而且可以减弱空泡破裂时的冲击波对缸套外表面的冲击作用，从而减轻穴蚀。
结论：在实践中防止或减轻穴蚀的方法很多，选用时依具体机型、结构和产生穴蚀的原因而定，以取得良好预防效果。
长期未使用台州柴油发电机时需给增压器加注机油以免损坏
涡轮增压器是在高温、高速下工作，所以正确地使用和良好的维护保养对保证增压器的使用寿命和性能非常重要。值机人员在平时使用涡轮增压台州柴油发电机时，还应严格遵守以下的一些原则：
1、台州柴油发电机启动后应怠速运转3～5min，不要立即加负荷，以保证增压器的良好润滑，因为增压器位于台州柴油发电机的顶部，如果台州柴油发电机启动后增压器立即开始高速运转，就会导致机油压力未能及时升高而向增压器供油，造成增压器缺油损坏，甚至烧坏整个增压器；
2、怠速时间不宜过长，一般不超过10min，否则容易造成压气机端漏油；
3、定期检查各连接部位是否有松动漏气或漏油的现象，检查回油管是否通畅，如有应及时排除；
4、保证空气弗列加滤清器的清洁，并按要求定期更换（每4000km清洁；每24000km更换，如果发电机附近灰尘较多应适当缩短滤芯的清洁或更换）；
5、停机前不要立即关闭台州柴油发电机，应怠速运转3～5min，以使增压器转速和排气系统的温度降下来，防止回热、机油结焦和轴承烧损等故障；
6、长期未使用的台州柴油发电机（一般超过7天），或新换增压器的台州柴油发电机，在使用前应在增压器的进油口加注机油，否则会因润滑不良而损坏增压器；
7、定期更换机油和机油弗列加滤清器（每8000km），定期检查增压器轴的径向和轴向间隙，叶轮与外壳的径向间隙不小于0.10mm，轴向间隙应不大于0.15mm，否则应请专业人员维修，以免扩大损失。增压器的更换增压器损坏后，需要更换时，必须同时更换机油、机油弗列加滤清器和空气弗列加滤清器，并对油道进行清洗，这是增压器更换的基本原则。
增压器与台州柴油发电机之间存在着内在的联系：增压器给台州柴油发电机提供压缩空气；台州柴油发电机利用压缩空气燃烧燃料；台州柴油发电机的排气能量取决于台州柴油发电机的燃烧状况；排气驱动增压器涡轮；增压器涡轮带动压气机叶轮这样，增压器与台州柴油发电机之间到达一个能量与流量的相互平衡。
增压器的更换及油道的清洗方法如下：
1、拆掉损坏的增压器，并在热机时放掉机油；
2、加入一定量的混合油（30%机油与70%柴油）；
3、把增压器的进油管塞入回油管内或把进油管出口封住；
4、启动台州柴油发电机，怠速运转1～2min后停车，放掉混合油，并视混合油的污染情况，可重复清洗，以上工作应在热车时进行；
5、清洗或更换增压器进油管，清洗油底壳，并更换机油弗列加滤清器和空气弗列加滤清器；
6、安装新的增压器，并在增压器进油口加注机油进行预润滑，再装进油管，在弗列加滤清器内加满机油并安装， 安装其它管道；
7、启动台州柴油发电机，怠速运转3～5min后提速，检查是否有漏油漏气现象。
只要我们在使用中，严格按照本文所述要求及方法使用增压器，增压器的故障率将大为降低，增压器的使用寿命也将大为延长，确保台州柴油发电机的良好工作状况。
如何测定台州柴油发电机的正反转和相序
相序是指发电机三相电压达到 值的顺序，发电机组和装置相序不同时并列，是非同期并列严重的状况，将使发电机受到严重故障。新装发电机组和大修过一次回路的台州柴油发电机组并列前必须核对相序，以避免非同期并列。核对发电机和市电相序的方法很多，常见的有如下几种。
用一台普通的三相感应发电机接在厂用电源上，先由装置供给厂用电，记下发电机的旋转方向，然后用发电机供给厂用电，观察发电机的旋转方向。如果转向与市电相同，则说明发电机与机构相序相同；如果转向不同，说明两者相序不同。相序不同时，停下发电机对换任意两条出线相序表法
相序表只能用在电压为500V以下情形，对于新安装的发电机，在 次起动后未加励磁的条件下，可在发电机定子出口处测量发电机的残压和相序。发电机升压后，对于高压发电机，可以把相序表接在汇流母线电压互感器的二次侧，然后分别把装置电源和发电机送上汇流母线，观察相序表指示的旋转方向，方向一致则相序相同，方向相反则相序不同。对低压发电机组可把相序表直接接在汇流母线上，方法同上。对于一条汇流母线上接有几台发电机的电站，可以把相序表接在发电机电压互感器的二次侧，拆开发电机电缆引线接头(注意保持安全距离)，然后合上发电机的隔离开关和断路器，由装置供电，记录相序表旋转方向；再拉开发电机断路器和隔离开关，恢复电缆接线，起动发电机升速、升压至额定值，这时电压互感器接发电机电源，观察相序表转向并与上次记录比较，即可判定发电机与大电的相序是否相同。
当不便在汇流母线和厂用电源上核对相序且又没有相序表，可按图1(a)接线自制不动相序指示器检验相序。根据经验，电容器C 选用8μF以上，耐压不低于450V的；灯泡可用普通白炽灯， 选购同一厂家生产的15W灯泡。习惯上把接有电容器的端子接到中相，假定为B相。由于电容器上的电压向量落后其电流向量，因此使它后面一相灯泡承受的电压略高，灯泡较亮的为C相，较暗的A相。对400V电源，每相应用两个相同的灯泡串联。 次测定后， 把灯泡位置互相交换后再测定一次，灯泡互换后，原来亮的应变暗，暗的应变亮，以预防由于灯泡特点不同而造成判定不当。测定时如果两相灯泡亮度相同，说明接电容器的相断线。
如果现场没有合适的电容器，可以用接触器的电磁绕组来代替，将其铁芯衔铁闭合，用棉线绑紧。如果有电磁绕组的接中相，假定B相，因为电感上的电压向量超前电流向量，则灯泡较亮的是A相，较暗的是C相。
将发电机断路器和隔离开关拉开，用3只或2只单相电压互感器，将每只一次侧两端接在断路器一相的两侧套管上，二次侧接2倍于二次侧电压的白炽灯泡，如图2所示。然后合上隔离开关，把发电机转速和电压升至额定值，若所有灯泡同时发亮同时熄灭，则发电机和市电相序相同，否则必须交换发电机出线的两相位置，并重新检测。采用高压开关柜作为发电机主开关的电站，用这种方法检修相序，引线对地安全距离难以保证。
对于低压发电机组，可以不用电压互感器，但每相要有两个220V的灯泡串联，跨接在断路器两侧，只要发电机与大电相序一致，且频率和电压很接近时，三组指示灯泡将同时不断的一明一暗，否则三相灯光不是同明同暗变化，而是旋转发光。
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