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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、附近喷油泵注塞、附近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、附近强载度提高和高速、附近轻型化，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、附近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、附近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、附近含气量、附近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、附近气泡被压缩，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、附近右侧，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、附近结构、附近爆发压力、附近冷却水腔和冷却介质、附近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、附近穴蚀出发，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、附近渗氮、附近喷陶瓷、附近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、附近结构和产生穴蚀的原因而定，以取得良好预防效果。
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柴油发电机曲轴裂纹和变形的检验方法
柴油发电机在工作中，曲轴由于受力和工作条件复杂，各摩擦表面滑动速度很高，散热条件又差，因此，曲轴不仅轴颈容易磨损，而且还会出现弯曲和扭曲变形，甚至产生裂纹或折断等。所以在解体清洗后，应进行仔细检查，根据查出的损伤部位和损伤程度，采取相应的修理方式。
1、附近 曲轴轴颈磨损的检验与处理方法
磨损部位。曲轴的主轴颈和连杆轴颈在工作中不可避免地要产生磨损，而且磨损是不均匀的，其主要表现为轴颈出现圆度、附近圆柱度超过标准值和拉伤。连杆轴颈磨损的 部位，一般在各轴颈的内侧面上，即靠曲轴中心线一侧，使轴颈失圆；而磨损成锥形的部位，一般在润滑油道杂质附着的一侧和受力大的部位上。曲轴主轴颈 _的磨损部位，按发动机的强化程度、附近气缸数、附近曲轴长度和平衡块的配重不同而各异，而且相对于连杆轴颈磨损要均匀些。实践表明，连杆轴颈的磨损比主轴颈磨损要快，但是，主轴颈磨损比连杆轴颈磨损所造成的后果要严重。
检验与处理方法：根据各轴颈磨损规律查找出磨损部位，可用外径测微器测量其圆度和圆柱度以便确定曲轴的修理级别和磨削尺寸。其具体方法是；先在润滑油道孔两侧测量，再转90°测量，其测量的 值与小值之差值即为轴颈的圆柱度。在轴颈纵向测量出的 值与小值之差，即为轴颈的圆柱度。当轴颈圆度大于0.050mm，锥度大于0.013mm，或者发现轴颈有拉伤、附近烧蚀等损伤时，都应进行修理。轴颈磨损量超过极限需要修理时，应从磨损 的的轴颈开始，按曲轴分级修理尺寸（每级相差0.25mm），在专用的曲轴磨床上进行磨削，并进行抛光处理。修磨后要求轴颈圆度不得大于0.005mm，锥度不得大于0.005mm，表面粗糙度Ra不得大于0.80~0.40um,各轴颈的径向跳动不大于0.05mm，否则，为不合格。
2、附近曲轴裂纹的检验与处理方法
裂纹多发部位“曲轴的疲劳裂纹多发生于轴颈与曲柄臂相连的过渡圆角处以及轴颈中间油孔处。前一种裂纹为横向裂纹，是曲轴断裂的先兆，即从出现微细裂纹，逐渐延伸， 在特定条件下发生断裂，后一种裂纹为纵向裂纹，由油孔处往轴向展开。
检验与处理方法：曲轴裂纹微细，用肉眼不易看出，可用磁力探伤仪进行检查。在条件不具备的情况下，简易的检查方法是浸油锤击法：先将曲轴浸入煤油中片刻，取出擦净后，撒上 ，然后用手锤分段在曲轴臂上敲击，由于震动，裂纹内的煤油渗出，使 显出油迹呈现黄色线痕，据此即可判定裂纹位置和长度。
轴颈有横向裂纹的曲轴，不宜继续使用，但是，横向裂纹细小，经磨削后在修理尺寸范围内能消除的，尚可使用，否则，必须予以更换，轴颈有纵向裂纹，也应磨削消除，在磨削条件不具备的情况下曲轴继续使用的原则是：裂纹未过两端圆角处或油孔边缘处时，尚可继续使用，但不可在超负荷下工作，不能猛轰油门，并在使用中加强检查，以防裂纹延伸而折断。
3、附近曲轴变形的检验与处理方法
曲轴变形是指曲轴弯曲和扭转。曲轴弯曲变形反映较明显的部位是中间主轴颈处。曲轴弯曲变形后若继续使用，将加速曲轴连杆机构的磨损，甚至使曲轴产生裂纹和断裂。因此，在发动机修理中，必须对此进行检验。检验时，应将曲轴两端支撑在平台上的V_形架上，用百分表触头抵在中间主轴颈避开油孔处，慢慢转动曲轴一周，观察百分表上所指的 数值与小数值，两值之差的二分之一即为曲轴的直线度。若曲轴有偏磨时，应减去偏磨量。直线度在0.05~0.10mm范围内时，可结合轴颈磨削矫正。
曲轴扭转角的检验方法是：将曲轴水平支撑在平台上，使同位连杆两轴颈位于上止点（如六缸曲轴的1、附近6缸连杆轴颈，四缸曲轴的1、附近4缸连杆轴颈），再用百表测量前、附近后两连杆轴颈在其 点的高度差，差值越大，说明扭转角越大。
曲轴的主要损伤是轴劲磨损、附近曲轴裂纹和断裂。
裂纹从油孔处产生，沿与轴线成45°～55°方向发展，造成主轴劲与连杆劲断裂；裂纹由圆角处产生，向曲柄臂发展造成曲柄臂断裂，常发生在曲轴全长2/3的部位上。除上述以外，曲柄还会产生弯曲和扭曲变形。
4、附近用磁力探伤器检查曲轴是否有裂纹和损伤
经磁力探伤器检查，曲轴油下列情况就不能继续使用：
1）在曲轴的圆角处或图所示的应去有损伤。
2）在45°的交叉线跨越油孔处或进入有孔的倒角处有裂纹或损伤。
3）出现长达6mm以上的裂纹。
4）在一个轴劲上有多余4处以上的裂纹。
表层下部的显示欠款如图所示，若有下列欠款曲轴就不能使用。
1）在曲轴圆角处或在图的阴影区域内有圆周方向的裂纹与损坏。
2）在圆周方向有长达25mm以上的裂纹。
3）在轴线方向有长达9.5mm的裂纹。
4）有在离有孔倒角距离近于1.5mm的裂纹。
5）有45°的交叉线跨越油孔的裂纹。
请注意：经磁力探伤的曲轴，必须完全地退磁和池底地清洗，才能使用。
5、附近曲轴磨损部位的测量
测量曲轴主轴轴颈和连杆轴颈的圆度误差和圆柱误差。如果圆度误差大于0.05mm或圆柱度误差大于0.013mm，则需要磨削曲轴轴颈。
6、附近曲轴弯曲度的测量
曲轴弯曲度是指：当曲轴用其两端轴劲支撑时，在中间主轴劲所测得的千分表总读数的一半就是弯曲度或全长的不同心度。
轴颈的跳动量是指：当主轴劲沿着一个共同的轴线转动时，一个主轴机的千分表总读数和另一个相邻的轴颈的千分表总读数之间的差值，即为相邻轴颈的跳动量。
弯曲量得测量：将曲轴的两端轴颈支撑在V形铁上，如图2-76所示，将千分表的量杆放在轴颈中心线处，并使触头触到被测轴劲，转动曲轴，测量每个轴颈，并作记录，把所测中间主轴劲的千分表读数除以2，即为弯曲度。曲轴 弯曲度：K38型柴油机为0.267mm；K50型柴油机为0.356mm。
7、附近曲轴的修理
1）清洗曲轴中的油道。其方法是：卸下所有孔塞；用一根钎子和擦布及清洗溶液清洗所以曲轴中的油道；用清洁的SAE20或30W号机油润滑油孔，装回孔塞。
2）曲轴轴颈磨损后，可用磨削方法修理。
磨曲轴时，在曲轴前端的曲臂上打记号以标明需安装的主轴瓦或连杆轴瓦的准确尺寸，在后端的曲柄臂上打上需装加厚止推环的尺寸和位置。
在磨削曲轴前，检查它的弯曲度是否在规定的范围内，如果不在规定的范围内，就必须报废。对不进行圆角出来的曲轴，则可以进行较直。
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蓄电池仅有虚电压导致发电机组无法起动
(1)故障现象 一台康明斯B系列柴油机，此前未出现任何故障。某天早上出现起动困难现象，但起动后，柴油机运转正常。再次起动柴油机突然出现无法起动故障，起动时无任何起动征兆，起动机不转动。
(2)故障查找分析 首先应检查蓄电池电量是否充足。检修人员用随身所带的数字万用表检测，发现电压为25V,属于正常范围。又怀疑起动电动机或起动线路有故障。对起动线路进行检查，发现线路无任何故障，把起动电动机两主接线柱短接，起动电动机无起动迹象，因而确信为起动机故障。但是当拆检起动电动机后，发现起动电动机并无任何故障。
维修人员怀疑蓄电池电量不足，用蓄电池检测仪检测，仪器显示蓄电池电量严重不足。
该柴油机使用时间一直较短，并且起动次数较多，蓄电池长期处于亏电状态使用，导致蓄电池极板损坏。而单块蓄电池在电量不足时，电压仍然有12V左右，只有当放电时电压才会急剧下降。因此在使用万用表检测蓄电池电压时，应该进行动态检测，或者使用高率放电计、附近蓄电池检测仪等专业仪器测试，避免被“虚电压”造成的假相蒙蔽。
(3)故障排除 更换蓄电池后故障消失，柴油机正常运行。
云南朔锐机电设备有限公司是生产 3000kw发电机租赁、300kw发电机租赁、400kw发电机租赁、500kw发电机租赁的专业厂家。本厂年销售额达1000万以上，厂房面积达五千多平方米，员工人数86人以上。本厂生产的各种系列 3000kw发电机租赁、300kw发电机租赁、400kw发电机租赁、500kw发电机租赁产品均按国家标准制作。已有悠久的生产历史、工艺先进、技术力量雄厚、质量稳定可靠。拥有完善的检测设备和严格的出厂检验制度。经过几十年的不断发展， 3000kw发电机租赁、300kw发电机租赁、400kw发电机租赁、500kw发电机租赁产品畅销国内二十多个省、市、自治区，并赢得了国内外客户的一致好评！
