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?；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(jì)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(jiān)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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影響柴油發(fā)電機(jī)燃油消耗率的5點(diǎn)因素與對應(yīng)措施
  柴油發(fā)電機(jī)以其熱效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、機(jī)動性強(qiáng)、運(yùn)行維護(hù)簡便等優(yōu)點(diǎn)成為了重要的動力機(jī)械。這一熱能機(jī)械，既使節(jié)約百分之一的燃料也會帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。因此，降低柴油發(fā)電機(jī)的燃油消耗一直是企業(yè)追求的目標(biāo)。本公司根據(jù)這一問題重點(diǎn)分析了影響柴油發(fā)電機(jī)燃油消耗率的原因，提出了降低燃油消耗率的措施。
影響柴油發(fā)電機(jī)燃油消耗率的因素與措施：
  1.柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)行組織是否合理對柴油發(fā)電機(jī)的燃油消耗有很大影響，運(yùn)行組織不合理能造成柴油發(fā)電機(jī)周轉(zhuǎn)率低，有火停留時間長，燃油的無功消耗占總清耗量的比重大，顯然不合理的柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)用方式是燃油無功消耗的根源。措施：完善運(yùn)行方式合理調(diào)配和使用柴油發(fā)電機(jī)減少待發(fā)時間和單機(jī)走行時間提高柴油發(fā)電機(jī)利用率減少無功消耗。
  2.值機(jī)人員操縱水平不但是柴油發(fā)電機(jī)正點(diǎn)運(yùn)行的有力保證，同時對柴油發(fā)電機(jī)的功率發(fā)揮燃油消耗的經(jīng)濟(jì)性有較大影響。不同的操縱方法將導(dǎo)致不同的燃油消耗，熟悉線路縱斷面、準(zhǔn)確掌握柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)行速度及區(qū)間運(yùn)行時分、操縱平穩(wěn)、制動時機(jī)恰當(dāng)?shù)闹禉C(jī)人員的操縱，燃油消耗就少，反之燃油消耗就會增加單耗上升。
  3.燃油供應(yīng)系統(tǒng)中，噴油泵及噴油器的質(zhì)量直接決定柴油發(fā)電機(jī)燃燒狀態(tài)。噴油泵流量不符合規(guī)定噴油器提前度偏大或偏小化不良是造成燃燒不良的主要原因。噴油泵壓力不夠，噴油器檢修不好或檢修不及時會造成柴油霧化不良，燃燒不干凈，將產(chǎn)生大量的燃油滴漏浪費(fèi)。這些滴漏的燃油不但造成浪費(fèi)，而且還會在柴油發(fā)電機(jī)燃燒部位產(chǎn)生大雖的積碳，影響柴油發(fā)電機(jī)和增壓器工作的效率，進(jìn)一步降低了柴油發(fā)電機(jī)的輸出功率增加了燃油的消耗。可見對噴油器檢修的及時性對節(jié)約燃油有重要的意義。措施：（1）提高備品檢修質(zhì)量，完善檢修工藝，按范圍對噴油泵、噴油器定期互換，上試驗(yàn)臺檢測、及時發(fā)現(xiàn)狀態(tài)不良的噴油泵、噴油器及時檢修。（2）對噴油器針閥偶件、彈簧、支座板等賣行壽命管理（3）盡可能使用長效噴油器
  4.增壓器、中冷器、空氣弗列加濾清器工作狀態(tài)不良、均會造成柴油發(fā)電機(jī)的工作質(zhì)量下降。增壓空氣的壓力、溫度與進(jìn)氣量直接影響燃油在氣缸里能否有效、充分地燃燒?？諝飧チ屑訛V清器堵塞、中冷器冷卻效率過低、增壓器空氣壓力不足都會減少進(jìn)入氣缸的空氣量，造成燃燒不充分而使油的消耗增大。措施：（1）對增壓器的真空度進(jìn)行檢測，檢測不良時及時拆下檢修或者更換。（2）定期清洗空氣弗列加濾清器根據(jù)狀態(tài)及時更挨弗列加濾清器，確保進(jìn)氣的通與足量（3）適時檢測中冷器的進(jìn)氣壓力、溫度、出口壓力、中冷水溫等指標(biāo)、對中冷器的性能進(jìn)行評定，發(fā)現(xiàn)不良及時更換。
  5.功率調(diào)整：柴油發(fā)電機(jī)功率受諸多因素影響。如果柴油發(fā)電機(jī)主發(fā)電機(jī)外特性調(diào)整點(diǎn)偏離曲線過多，柴油發(fā)電機(jī)功率就不能正常發(fā)揮。當(dāng)電功率高于柴油發(fā)電機(jī)功率時，柴油發(fā)電機(jī)就會出現(xiàn)壓轉(zhuǎn)速的現(xiàn)象。此時燃燒條件就會惡化，燃油燃燒就會不充分產(chǎn)生浪費(fèi)。措施：定期上水阻進(jìn)行功率調(diào)整，保證柴油發(fā)電機(jī)良好的牽引特性。
  通過以上分析，我們發(fā)現(xiàn)影響柴油發(fā)電機(jī)燃油消耗的因素主要有柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)行編排的因素，柴油發(fā)電機(jī)自身質(zhì)量狀態(tài)完好情況的因素，操縱方面的因素，燃油品質(zhì)以及線路質(zhì)量方面的因素，通過以上的原因分析與對策研究。綜合來看，只要采取的對策適當(dāng)，那么降低柴油發(fā)電機(jī)燃油消耗并維持在較低水平是沒有任何問題的。
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