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气缸套高频振动是山西临汾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山西临汾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山西临汾柴油发电机的重要问题，引起国内外的重视与研究。气缸套穴蚀是山西临汾柴油发电机普遍存在的严重问题。随着山西临汾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山西临汾柴油发电机正常运转的首要问题，严重地影响山西临汾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、轻型大功率山西临汾柴油发电机，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。有的山西临汾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，甚至山西临汾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山西临汾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，一般集中在山西临汾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) 山西临汾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。山西临汾柴油发电机运转时，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山西临汾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。缸套穴蚀与山西临汾柴油发电机的机型、结构、爆发压力、冷却水腔和冷却介质、山西临汾柴油发电机的工艺参数等有关。
1）缸套振动。山西临汾本地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。如果山西临汾本地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。山西临汾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。山西临汾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。从发挥山西临汾本地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，对山西临汾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；例如山西临汾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。
山西临汾柴油发电机组常见故障原因的分析与处理
（1）电控发动机不能启动及启动困难
柴油发动机能正常启动必须具备四个要素。
·足够的喷油压力与喷油量。
·足量的空气。
·正确的喷油时刻。
·正常的汽缸压缩压力。
如果某一工作要素异常便会引起发动机不能启动或启动困难。导致电控柴油发动机启动故障因素较多，有启动系统、燃油喷射系统和发动机机械故障等。发动机机械故障应在排除了燃油喷射系统和电控燃油喷射系统的故障后再作进一步的检查。启动故障一般表现为不能启动（无初始燃烧）和启动困难。其检查与排除方法如下。
①检查有无故障码，若有，应按故障码内容进行检查。
②检查启动时，发动机能否转动
a，当启动时，启动机不转，应按启动系统故障原因进行检查。首先检查蓄电池存电情况和极柱连接与接触情况；如果正常，则检查启动线路、熔断器及点火开关。如果启动时，启动机能转动而发动机不能转动时，为启动机与发动机啮合部分故障。
b，当启动时，发动机转速正常，但就是不能启动、应对燃油喷射系统及进气系统分别进行检查。对于采用电控燃油喷射式发动机、其启动时不需踩加速踏板。如果启动时将加速踏板全踩下或反复踩加速踏板以求增加供油量往往会使发动机转速瞬时增高、从而导致发动机产生燃油消耗量增加的现象。
③脱开油门踏板线束，如此时发动机可以进入怠速运转，则说明故障为油门踏板出现了故障。
④外观检查：检查进气管路有无漏气。
⑤油路检查：检查油管的连接状态、进空气的现象及燃油的品质。
⑥线束检査：线束连接状态是否有松动现象或插接小牢固的现象。
⑦传感器的检查：检查传感器是否失效、线路松动或断裂及曲轴与凸轮轴的同步信号。
⑧检查喷油器有无控制信号：若无控制信号，应检查熔断器、线路和ECU；若有控制信号，则应检查喷油器的喷雾情况是否正常。
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发电机组的分类简述
发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备,早产生于第二次工业革命时期，由德国工程师西门子于1866年制成，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。
发电机的分类方式通常有以下三种：
1、按转换的电能方式分类
1）按转换的电能方式可分为交流发电机和直流发电机两大类。
2）交流发电机又分为同步发电机和异步发电机两种。同步发电机又分为隐极式同步发电机和凸极式同步发电机两种。现代发电站中常用的是同步发电机，异步发电机很少用。
3）交流发电机组又可分为单相发电机和三相发电机两种。三相发电机输出电压为380V,单相发电机输出电压为220V.
2、按照转速高低分类，可分为高速山西临汾柴油发电机组、中速山西临汾柴油发电机组和低速山西临汾本地柴油发电机组。
1）高速山西临汾柴油发电机组的转速大于1000r/min。
2）中速山西临汾柴油发电机组的转速小于500r/min。
3）低速山西临汾柴油发电机组的转速小于500r/min
3、按励磁方式分类
1）按励磁方式可分为刷励磁发电机和无刷励磁发电机两类
2）有刷励磁发电机的励磁方式为他励式，无刷励磁发电机的励磁方式为自励式。他励式式发电机的整流装置是在发电机定子上，而自励磁式发电机的整流装置是在发电机组的转子上。
4、按照控制和操作的方式分类，可分为现场操作发电机组、隔室操作发电机组和自动化发电机组。
1）现场操作发电机组。操作人员在机房内对发电机组进行启动、合闸、调速、分闸、停机等操作。这类发电机组运行时所产生的振动、噪声、油雾和废气对操作人员的身体有不良影响。
2）隔室操作发电机组，这类发电机组的机房和控制室分开设置，操作人员在操作室内对机房内的山西临汾本地柴油发电机组进行启动、调速、停机等操作，并对机组的运行参数进行监测，对机房内的辅机也实施集中控制。隔室操作可改善操作人员的工作环境。
3）自动化发电机组。经过各有关单位的多年研究，现在山西临汾柴油发电机组的自动化可实现无人值守，其中包括机组自启动、自动调压、自动调频、调载、自动并车、按负荷大小自动增减机组、自动处理故障、自动记录打印机组可在市电中断后10-15s自动启动，代替市电进行供电。
5、按驱动动力分类
发电机驱动动力的形式有多种，常见的的动力机有：
1）风力发电机
风力发电机就是依靠风力带动发电机转动，产生电流；这种发电机无需消耗额外能源，是一种无污染的发电机；
2）水力发电机
水力发电机是利用水流的落差，产生动力，带动发电机发电，也是利用绿色自然资源发电的设备，又称水轮发电机
3）燃油发电机
燃油发电机是依靠柴油或汽油燃烧产生动力带动发电机组的。目前在一些服务行业或小型加工业中，使用小型燃油发电机可以起到应急的作用。遇到停电，就可启动燃油发电机发电，以维持正常工作。
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