氣缸套高頻振動是柴油發(fā)電機(jī)產(chǎn)生穴蝕的根本原因 導(dǎo)讀：發(fā)生穴蝕破壞的除了柴油發(fā)電機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)普遍存在的嚴(yán)重問題。隨著柴油發(fā)電機(jī)的功率增加、強(qiáng)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(jī)正常運轉(zhuǎn)的首要問題，嚴(yán)重地影響柴油發(fā)電機(jī)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(jī)，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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jìn)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(xué)不均勻性導(dǎo)致的宏觀和微觀電化學(xué)腐蝕。這兩種腐蝕同時存在或交替進(jìn)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(jī)理 1）一般穴蝕機(jī)理：迄今為止，關(guān)于穴蝕機(jī)理的論述很多，其中較為普遍接受的一種理論認(rèn)為：機(jī)件發(fā)生穴蝕的先決條件是機(jī)件浸于液體中，并與液體有相對運動，或機(jī)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(qiáng)的沖擊波作用在金屬表面。頻繁地沖擊，使機(jī)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(xué)腐蝕，兩種腐蝕交替進(jìn)行共同作用致使機(jī)件穴蝕破壞。 2) 柴油發(fā)電機(jī)氣缸套外圓表面與氣缸體(或機(jī)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(jī)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(jìn)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(xué)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(jī)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(jī)的機(jī)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(jī)的工藝參數(shù)等有關(guān)。 1）缸套振動。柴油發(fā)電機(jī)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(qiáng)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(qiáng)。（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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jìn)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(yán)重，隨著水溫的升高，穴蝕破壞減輕。從發(fā)揮柴油發(fā)電機(jī)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(jìn)來防止和降低缸套穴蝕外，對柴油發(fā)電機(jī)氣缸套穴蝕，還可采用以下措施： （1）缸套外圓表面覆蓋保護(hù)層或強(qiáng)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(qiáng)化，可有效地防止電化學(xué)腐蝕與穴蝕。 （2）在冷卻水腔內(nèi)安裝鋅塊實施陰極保護(hù)防止電化學(xué)腐蝕；例如柴油發(fā)電機(jī)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(hù)膜，不僅可以防止電化學(xué)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(jī)型、結(jié)構(gòu)和產(chǎn)生穴蝕的原因而定，以取得良好效果。

全新發(fā)電機(jī)組或設(shè)備大修后使用中的幾點錯誤做法 柴油發(fā)電機(jī)組在使用過程中發(fā)動機(jī)的故障較多。 為此， 筆者走訪和調(diào)查了一些柴油發(fā)電機(jī)組修理廠和一些擁有大量柴油發(fā)電機(jī)組的施工單位。根據(jù)調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在使用中發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的故障主要是由于發(fā)動機(jī)的使用維護(hù)不當(dāng)所造成的。 由于一些機(jī)手技術(shù)素質(zhì)不高或思想不夠重視，在使用柴油發(fā)電機(jī)組時，不能嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)規(guī)定和操作規(guī)程， 甚至還采用一些錯誤的做法進(jìn)行操作和維護(hù)，造成了發(fā)動機(jī)磨損加劇，功率下降油耗上升，從而導(dǎo)致發(fā)動機(jī)過早產(chǎn)生故障?，F(xiàn)將調(diào)查結(jié)果及個人的一些建議歸納總結(jié)如下。 1 新發(fā)動機(jī)或大修后的發(fā)動機(jī)不進(jìn)行磨合 新設(shè)備或發(fā)動機(jī)大修后，更換了氣缸套、活塞、活塞環(huán)和軸瓦等零件，而沒有經(jīng)過充分的磨合，立即進(jìn)行重負(fù)荷作業(yè)，會造成零件的早期磨損，有的還會出現(xiàn)拉缸、燒瓦現(xiàn)象。 例如有一臺TY220推土機(jī)上裝用的是NT855柴油機(jī)，大修后沒有按要求進(jìn)行磨合就直接重負(fù)荷作業(yè)，結(jié)果工作不到20 h就出現(xiàn)了燒瓦現(xiàn)象。 2 發(fā)動機(jī)冷啟動后就立即高速運轉(zhuǎn) 發(fā)動機(jī)冷啟動后，由于發(fā)動機(jī)處于冷態(tài)，機(jī)油粘度高，油道阻力也大，機(jī)油泵的轉(zhuǎn)速較低，供油量較小，使得機(jī)油進(jìn)入摩擦副的時間滯后，發(fā)動機(jī)的各部分還沒有得到充分潤滑， 會造成發(fā)動機(jī)的齒輪及軸承由于潤滑不良而損壞， 同時也加劇了氣缸及軸瓦的磨損。 特別是帶有渦輪增壓器的發(fā)動機(jī)會造成渦輪增壓器的轉(zhuǎn)軸燒蝕。由于增壓器轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速較高，因此滾動軸承無法適應(yīng)，只能采用浮動軸承結(jié)構(gòu)，即轉(zhuǎn)軸在軸套內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)的同時， 軸套還可在壓氣殼與渦輪殼內(nèi)低速旋轉(zhuǎn)。 這樣，軸套內(nèi)、外圓必須具備完整的油膜，才能確保增壓器的正常工作。 為此，柴油機(jī)啟動后應(yīng)空轉(zhuǎn)一會，機(jī)油溫度上升，流動性好轉(zhuǎn)，增壓器得到充分潤滑后方可提高轉(zhuǎn)速，投入作業(yè)，這一點在寒冷的冬季更為重要。 例如有一臺從俄羅斯進(jìn)口的T-330推土機(jī)，發(fā)動機(jī)為B-400柴油機(jī)（V形8 缸帶兩個增壓器，功率為300kW）。這臺推土機(jī)從運載設(shè)備上卸下時正是寒冬季節(jié)（氣溫比較低），卸下后，機(jī)手立即啟動發(fā)動機(jī)，隨后高速開回工地，次日發(fā)現(xiàn)可以空轉(zhuǎn)，但一加載就走不動了。原來是增壓器因潤滑不良而燒蝕轉(zhuǎn)軸，缸內(nèi)進(jìn)氣量隨之減少，機(jī)設(shè)備功率就大幅度下降。 3 柴油機(jī)突然熄火 當(dāng)裝有增壓器的柴油機(jī)在高速運轉(zhuǎn)時突然熄火，機(jī)油泵立即停止轉(zhuǎn)動，增壓器內(nèi)的機(jī)油也停止流動，如果此時排氣歧管的溫度很高，其熱量會被吸收到增壓器殼體上，將停留在那里的機(jī)油熬成積碳。當(dāng)這種積碳越積越多時就會阻塞進(jìn)油口， 導(dǎo)致軸套缺油，加速轉(zhuǎn)軸與軸套之間的磨損，甚至產(chǎn)生“咬死”的嚴(yán)重后果。 因此，柴油機(jī)停轉(zhuǎn)前一定要先卸荷，使其空轉(zhuǎn)，待發(fā)動機(jī)溫度下降后再熄火。 4 使用劣質(zhì)柴油 使用不合格的柴油。 由于劣質(zhì)柴油的十六烷值不符合標(biāo)準(zhǔn)，造成發(fā)動機(jī)燃燒狀況不良，積碳多，發(fā)動機(jī)活塞環(huán)燒結(jié)引起拉缸。 同時劣質(zhì)的柴油也加速了噴油泵柱塞、出油閥及噴油器的磨損。