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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(diǎn)有關(guān)：（1）活塞與氣缸套之間的配合間隙：活塞在氣缸中運(yùn)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。活塞質(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(shí)驗(yàn)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(shí)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(shí)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。

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MTU(奔馳)柴油發(fā)電機(jī)組采用的德國戴姆勒·克萊斯勒集團(tuán)的2000、4000系列柴油發(fā)動機(jī)，該公司是世界上 的重載柴油機(jī)制造公司，在全球享有 榮譽(yù)。一百多年來一直作為同行業(yè) 品質(zhì)的杰出代表，其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于艦船、重型汽車、工程機(jī)械、鐵路機(jī)車等。作為陸用、船用和鐵路動力系統(tǒng)以及發(fā)電設(shè)備引擎的供應(yīng)商，MTU以領(lǐng)先的技術(shù)、高可靠性的產(chǎn)品及 的服務(wù)而聞名于世。
 

 主要特點(diǎn)：

    （1）先進(jìn)完善的發(fā)動機(jī)電子管理系統(tǒng) – MDEC系統(tǒng)；

    （2）先進(jìn)完善的燃油噴射系統(tǒng) – 共軌燃油噴射系統(tǒng)；

    （3）先進(jìn)完善的渦輪增壓技術(shù)和冷卻技術(shù)-順序渦輪增壓器和雙回路冷卻水循環(huán)系統(tǒng)。
 

 奔馳發(fā)電機(jī)主要特性

    （1） 結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計、檢修方便；

    （2）發(fā)動機(jī)的適應(yīng)性強(qiáng)，在海拔達(dá)到400m，環(huán)境溫度達(dá)到40°C時，無須做功率修正；極為出色的發(fā)動機(jī)負(fù)載響應(yīng)特性；

    （3）極為出色的燃油經(jīng)濟(jì)性，燃油消耗率和機(jī)油消耗率低，指標(biāo)可達(dá)到190 ～200g/Kwh，運(yùn)行費(fèi)用低；

   （4）極為出色的廢氣排放指標(biāo)，NOx值< 2000mg/m；低顆粒排放 ，可滿足所有排放標(biāo)準(zhǔn)；

    （5）大修間隔時間長，可達(dá)24000小時；（注：一般國產(chǎn)機(jī)組為8000小時，日本美國機(jī)組為12000小時）；

    （6）優(yōu)質(zhì)機(jī)油的換油間隔時間達(dá)到 1000小時，可24小時運(yùn)行；

    （7）無啟動冒白煙現(xiàn)象；低噪音、低振動；體積比功率及重量比功率指標(biāo)；

    （8）具有自診斷功能的電子管理系統(tǒng)。
 

 奔馳發(fā)電機(jī)技術(shù)參數(shù)

    沖程，V型，90°夾角，廢氣渦輪增壓、空氣中冷（TD）或水中冷（TB），直噴式燃燒室，3環(huán)鋁合金活塞，活塞噴油冷卻，一缸一蓋，4氣門，氣門座鑲?cè)?，濕式可換式汽缸套，干式排氣歧管，電子管理系統(tǒng)（含數(shù)字式電子調(diào)速器功能），電控單體噴油泵，故障診斷及自動顯示系統(tǒng)，24V電壓，1500r/min。
優(yōu)勢

    由于MTU奔馳柴油發(fā)電機(jī)組 程度地優(yōu)化了柴油機(jī)的出燃油特性，所以污染的排放降低到了 程度，這對于房地產(chǎn)等環(huán)保工程要求相對較高的行業(yè)很有優(yōu)勢，因?yàn)槲廴九欧诺蜔o疑降低了相應(yīng)的環(huán)保工程的負(fù)擔(dān)，對用戶來說是一種節(jié)約。

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柴油發(fā)電機(jī)組的使用規(guī)則

只有正確地操作、維護(hù)和保養(yǎng)才能保證設(shè)備地運(yùn)行，避免人身和設(shè)備危害的 方法是嚴(yán)格遵守操作規(guī)程和有關(guān)規(guī)則。

? 注意觸電危險
發(fā)電機(jī)組的電力進(jìn)入公用線路必須經(jīng)過具有機(jī)械連鎖的轉(zhuǎn)換開關(guān)（ATS)，確保與市電的隔離。

機(jī)組必須可靠接地，必須使用絕緣工具進(jìn)行帶電設(shè)備的檢修，在潮濕的環(huán)境下更要注意觸電危險。

遵守所有的電氣規(guī)定，設(shè)備的電氣部分安裝和檢修必須由具備資格的專業(yè)電氣人員進(jìn)行。

 ? 廢氣有毒
應(yīng)該有合適的廢氣排出系統(tǒng)，保證發(fā)動機(jī)的廢氣完全排出室外，要經(jīng)常檢查廢氣排出系統(tǒng)有無漏氣。當(dāng)發(fā)電機(jī)房內(nèi)有廢氣時，應(yīng)先開門窗排出廢氣再進(jìn)屋，以防廢氣中的一氧化碳使人中毒。

 ? 運(yùn)行
不要在有爆炸物危險的地方使用發(fā)電機(jī)組。

靠近運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動機(jī)很危險。寬松的衣服、頭發(fā)和墜落的工具會造成人身及設(shè)備的重大事故。

運(yùn)行中的發(fā)電機(jī)組，部分裸露的管道和部件處于高溫狀態(tài)，要防止觸摸灼傷。

? 火災(zāi)

金屬物品將導(dǎo)致電線短路，可引發(fā)火災(zāi)發(fā)生。

發(fā)動機(jī)要保持清潔，過量的油污有可能引發(fā)機(jī)體過熱所造成損壞及火災(zāi)發(fā)生。

要在發(fā)電機(jī)房內(nèi)方便的地方放置數(shù)個干粉或CO2氣體滅火器。

 ? 鉛酸電池使用

鉛酸電池的稀硫酸電解液有毒并具有腐蝕性，接觸到皮膚會造成灼傷，應(yīng)立即用清水沖洗。

如果濺入眼睛，要立即用大量潔凈水沖洗并送醫(yī)院治療。

電池在使用過程中會釋放爆炸性氣體，要保證室內(nèi)通風(fēng)良好并禁止明火靠近。

 ? 啟動

在極寒冷的環(huán)境下，啟動發(fā)電機(jī)組需要預(yù)熱裝置，千萬不能用明火烘烤機(jī)體，蓄電池電解液溫度 保持在10℃以上，才能使蓄電池提供出足夠的電力。維曼靜音青海西寧發(fā)電機(jī)出租/租賃