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气缸套高频振动是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。气缸套穴蚀是柴油发电机普遍存在的严重问题。随着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柴油发电机正常运转的首要问题，严重地影响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) 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。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。缸套穴蚀与柴油发电机的机型、结构、爆发压力、冷却水腔和冷却介质、柴油发电机的工艺参数等有关。 1）缸套振动。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。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。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，以取得良好效果。
柴油发电机是如何运行的呢 1.柴油机启动后在低速下暖机（走热） 柴油机启动后应先在低速下进行暖机，一般为600r/min,然后才能逐渐提高转速，绝不允许猛加油门使转速突然升高，其原因是：（1)机器刚发动机温低，机油粘度大，机油不能迅速进人各轴承间隙内及活塞与汽缸套之间；（2）柴油机未运转时，各轴颈是全部压在轴承上，在常情况下，轴颈与轴承之间仅有极少量的油膜存在，刚启动时，各轴颈与轴承之间几乎处干磨擦状态有机器逐渐走热，机温逐渐上升时，机油变稀机油才逐渐被压人轴承内和各运动件间隙之间，形成油膜得到润滑；（3）柴油机刚启动，若猛加油门将会引起下列后果：①猛加油门，供油量突增，转速由低速猛增到高速，对曲轴连杆机构产生一个冲击力，有间隙的部位会产生敲击，影响其强度，加大磨损；②由于油量猛增，而吸气量短时间供应不足，就会产生冒黑烟，既浪费油料又会产生积炭增加磨损；③猛开油门，转速突增，调速器动作来不及起调速作用，往往会产生瞬间超速等后果。 柴油机启动后，在 转速范围内，空负荷运转时应注意下列问题： (1)检查机油压力表指示的压力，应在（200～500)kPa范围，但不同型号柴油机各有具体规定，康明斯各系列柴油机机油压力。 (2)检查外部各管系与零件连接处有无漏油、漏水现象。 (3)观察柴油机排烟是否正常，运转中有无异常杂音。 (4)空载低速运转时间不宜过长，以免燃烧室内引起结炭结焦现象，因此，应逐渐提高转速，从60r/min提高到1000r/min左右进行暖机。 2．试运转 当柴油机的温度、机油压力等均已正常时，应分别将转速控制在低、中、高三种情况下进行试运转，使柴油机在各种情况下能稳定运转，不致于出现转速忽高忽低现象。 3，负荷和转速逐渐均匀上调 柴油机经试运转之后，负荷和转速的增加应逐渐均匀地上升，无特殊情况，不允许突增或突减柴油机的负荷。 4．柴油机转入满负荷运行 当柴油机机油温度达到45℃，水温达到65℃，机油压力达到规定要求范围时，柴油机才允许转人满负荷运行。当水温不超过90℃时，进水与出水的温度差应不超过20℃。 康明斯柴油机运行时，机油温度应在（82～107）℃之间，在满负荷时，机油温度短时间达到108℃时不必惊慌，但是，机油温度的突然增高，如果不是因为负荷增加所引起的，那就预示很可能有机械故障，应立即进行检查。冷却水温度在（74～91）℃之间为理想，此时柴油机的工作零件得到均匀的膨胀，从而获得 油膜间隙。若采用柴油机冷却液，其 温度不得超过93℃。 康明斯柴油机的转速，由于所有康明斯柴油机均装有调速器以防止速度超过 额定转速或预定的额定低速。调速器有两方面的作用： ①当油门在怠速位置时，供给柴油机所需要的怠速油量； ②当柴油机转速超过 额定转速时，越过油门并切断燃油供应。各种型号柴油机 额定转速。通常柴油机的使用转速应低于 额定转速，详见铭牌所示。柴油发电机组的转速已经预先调整好，使之在规定的调节转速下工作。
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柴油发电机混合气形成的特点和燃烧室 1.柴油机混合气形成的特点 柴油机的混合气是在汽缸内部形成的，进气冲程吸人新鲜空气，然后对空气进行压缩，直到压缩冲程接近终了时，柴油才开始喷入燃烧室，因此，柴油机混合气的形成具有以下特点： (1)混合气形成的时间极短，一般仅千分之几秒，从喷油开始即混合开始起，到喷油结束为止，仅占曲轴转角(15°～35°)的位置。以柴油机的转速为1500r/min为例，在曲轴转角20°内喷油完毕时，其喷油时间仅为0.0022s。 (2)从喷油开始，约经(1～3)1000s时间，柴油便开始燃烧，柴油机混合气形成过程与燃烧过程几乎是同时进行的。 (3)柴油的粘度较大，不易蒸发。 上述特点也是柴油机可燃混合气形成的困难之点。为了使柴油与空气能迅速地形成混合气，除了要求燃油喷射系统保证柴油的雾化质量外，还需要燃烧室的帮助。 2.柴油机的燃烧室 柴油机可燃混合气在燃烧室内的形成，虽然与燃料的雾化状况有密切关系，但还需要有适当形状的燃烧室相配合，合理地形成燃烧室内气流运动，促进燃料迅速而均匀地与空气混合，并迅速地分布到整个燃烧室的每一角落，从而使燃烧过程更为完善。 按柴油机结构特点和混合气形成的方法不同，燃烧室可分为两大类型： (1)统一式燃烧室统一式燃烧室又称直接喷射式燃烧室，它由活塞顶与汽缸盖内壁所包围形成的单一内腔。采用这类燃烧室时，一般配用多孔喷油器，将燃料直接喷射到燃烧室中，借助喷出油束的形状与燃烧室的形状相吻合，以及燃烧室内的空气涡流运动，迅速形成混合气。统一式燃烧室常用的有下面几种： ①w形燃烧室：w燃烧室由气缸盖内壁和活塞顶的w形深凹坑构成。燃油的大部分由多孔喷油器以19600kPa的压力喷入燃烧室后，均匀地以雾状分布在燃烧室空间，吸收室内高温空气的热量而蒸发，并与空气混合。另有少量燃油被喷射到燃烧室壁面，形成油膜，在燃烧开始后才加速蒸发参与燃烧，因此，这种燃烧室要求喷油压力较高。 w形燃烧室形状比较简单，结构紧凑，散热面积小，热效率高，有利于冷车启动，但由于一部分燃油直接喷散在空腔中，在着火延迟期内形成的混合气多，同时参加燃烧的油量也很多，因而导致汽缸内压力升高较大，工作比较粗暴。6135G型、Z12V190B型、B2-300型柴油机采用这种w形燃烧室。 ②球形燃烧室:球形燃烧室位于活塞顶中央，在活塞顶部加工成深凹状球形空间，汽缸盖上有螺旋道或切向进气道，可使进气时形成绕汽缸轴线转动的高速空气流。工作时，喷油器将柴油顺气流旋转方向沿燃烧室切线方向喷射，在强烈的进气涡流作用下，使燃油分布在燃烧室壁表面，形成一层很薄的油膜，在较低的温度下蒸发，蒸发出的油气与空气混合成均匀的混合气。
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