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造成柴油发电机组烧瓦和轴瓦失效现象的原因
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(1)现象与判断
1)烧瓦。烧瓦是指曲轴的主轴颈与主轴瓦之间或连杆轴颈与连杆轴瓦之间因缺少润滑油润滑而咬死。
柴油发电机工作时,如果突然在曲轴箱听到一种“唧、当地唧”的响声,好像在缺乏润滑油的情况下用大钻头在材质坚硬的钢件上钻孔时所发出的声音,这一般是缺油而发生烧瓦的前兆。同时出现以下三种情况时,一般可判断柴油发电机的轴瓦已烧坏;润滑油温度急剧升高达90℃以上、当地润滑油压力原来正常后又突然大幅度下降、当地拆开机油滤清器或清洗油底壳时发现许多轴瓦合金碎末。
烧瓦常常与“所轴”同时出现。轴瓦在运转中出现了不应有的剥离、当地龟裂、当地烧损、当地粘结和严重拉伤等现象,轻者需要更换轴瓦及连杆活塞组,重者会使柴油发电机曲轴颈严重拉伤,甚至还会使曲轴、当地机体报废。造成柴油发电机烧瓦抱轴的原因虽然是多方面的,但归根到底是其润滑条件被破坏,引起摩擦性质改变成粘附磨损。
2)疲劳剥落。疲劳剥落是由于交变负荷及其作用周次超过材料本身所能承受的极限而发生的损坏现象。
出现疲劳剥落的轴瓦工作表面出现微裂纹,进而向纵深和横向护展,裂纹相互连通时,轴瓦表面层剥落形成不规则的剥落坑。实际使用中,若瓦背垫有异物,造成局部应力集中,也是引起疲劳剥落的原因。合金脱落会导致轴颈和轴瓦配合间隙增大、当地润滑油压力下降和出现响声(敲击声)。
3)划痕。划痕是指轴瓦表面沿圆周方向出现连续或断续的沟线,轻微的划痕并不影响柴油发电机正常工作,严重的划痕使轴瓦承载面积显著减少。
4)异物嵌入。所谓异物嵌入是指外来颗粒全部或部分嵌入合金层。异物混入润滑油后,在工作负荷作用下被压入合金层。细小颗粒全部嵌入合金层时,通常不会使轴瓦失效,但大于0.3mm的颗粒将不能被合金层全部嵌藏。
5)轴瓦穴蚀。轴瓦穴蚀是因润滑油中形成大量细小的润滑油蒸气泡被挤压破裂而产生很大的 力,冲击轴瓦表面形成凹坑。蒸气泡的形成是由于轴瓦承受的载荷发生波动或波动幅度增加及油中含水或夹带空气所致。
6)擦伤。擦伤是因瞬时缺润滑油,油膜破裂面造成轴瓦工作表面与轴颈表面直接接触,而导致的一种热损坏,其特征为轴瓦和轴颈表面出现擦伤的斑痕,属较为严重的粘着磨损。
(2)轴瓦失效的原因
1)油底壳内润滑油量不足或机油油路不畅通,机油泵不能正常供油或润滑油压力过低,导致润滑不良。
2)润滑油的等级不符合要求,润滑油变质、当地过脏;气缸套防水橡皮密封圈失效,导致冷却水渗漏到油底壳。
3)轴颈和轴瓦的间隙不符合标准。该间隙影响润滑油膜的形成;间隙过小,则润滑油不易进入轴颈和轴瓦的摩擦表面,无法形成润滑油膜;间隙过大,轴颈与轴瓦间的振动和撞击增大,导致润滑油膜破裂。
4)柴油发电机刚起动,特别是冬季,润滑油尚没有进行充分润滑时,应以很高的速度并满负荷工作,或频繁起动,长时间怠速运转等。
5)柴油发电机长时间超负荷、当地超转速运转:机体温度高,润滑油粘度下降,不易形成正常的润滑油膜;交变载荷及作用周次超过了轴瓦材料极限;载荷波动或波动幅度增加,使润滑油气泡破裂。
6)使用维护和装配不当,轴颈表面有飞边,以及装配时未清洗干净。
在排除机件本身故障的同时,还要特别注意查找、当地分析引起故障的原因,如轴瓦失效是由于润滑油压力低、当地缺润滑油,还是油道有脏堵、当地油流不畅等原因所致,只有查找到引发故障的终原因并排除后,才能保证柴油发电机可靠工作,以免更换轴瓦后,再次发生同类故障。
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延长发电机使用寿命和保证正常工作的重要一环是什么
磨损和轴承烧蚀,在很大程度上是由于润滑不良所引起的。加强润滑系统的检修与保养,是延长设备使用寿命和保证其正常工作的重要一环。
柴油发电机工作时,由于燃料燃烧和运动机件间的摩擦都将产生大量热量,促使机件受到强烈的热,温度升得很高。冷却系统的任务就是强制地将零件所吸收的热量及时散发出去,以保证其温度在适当范围内,从而保证发动机的正常运转。冷却水温度过高,将会造成汽缸和进气道温度过高,使进人的新鲜空气因受热而膨胀,减少充气量,使发动机功率下降,油耗增加。冷却系统在使用过程中,其常见故障有:水套和散热器内的水垢增加,散热器破裂漏水,节温器失灵以及水泵机件损坏等,这些故障都会降低冷却系统的工作效能。因此,必须对冷却系统进行定期维护与检修。
润滑系统的任务是将洁净的、当地温度适当的润滑油(机油)以一定的压力送至各摩擦表面进行润滑,使两个摩擦表面之间形成一定的油膜层以避免干摩擦,减小摩擦阻力,减轻机械磨损,降低功率消耗,从而提高柴油发电机工作的可靠性和耐久性。润滑系统的五大作用如下。
①减摩:使两零件间形成液体摩擦以降低摩擦因数,减少摩擦功,提高机械效率;减少零件磨损,延长使用寿命。
②冷却:通过润滑油带走零件所吸收的部分热量,使零件温度不致过高。
③清洁:利用循环润滑油冲洗零件表面,带走因零件磨损形成的金属屑等脏物。
④密封:利用润滑油膜,提高汽缸的密封性。
⑤防锈:润滑油附着于零件表面,可防止零件表面与水分、当地空气及燃气接触而发生氧化和锈蚀,以减少腐蚀性磨损。
此外,润滑油膜还有减轻轴与轴承间和其他零件间冲击负荷的作用。
柴油发电机按机油输送到运动零件摩擦表面的方式不同,其主要有三种润滑方式:激溅式润滑、当地压力式润滑和油雾润滑。
只有小缸径单缸柴油发电机,采用激溅式润滑而不用机油泵(压力式润滑)的。它利用固定在连杆大头盖上特制的油勺,在每次旋转中伸人到油底壳油面下,将机油飞溅起来,以润滑发动机各摩擦表面。其优点是结构简单、当地消耗功率小、当地成本低,缺点是润滑不够可靠,机油易起泡,消耗量大。
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发电机进气门的配气相位
(1)进气提前角 在排气冲程接近终了,活塞到达上止点前,进气门便开始开启。从进气门开始开启到上止点所对应的曲轴转角称为进气提前角,一般为10°~30°。进气门早开,使得活塞到达上止点开始向下移动时,因近期门已有一定开度,所以可较快的获得进气通道截面积,减少进气阻力。
(2)进气滞后角 在进气冲程下止点过后,活塞重又上一行一段进气门才关闭。从下止点到气门关闭所对应的曲轴转角称为进气滞后角,一般为40°~80°。进气门晚关,是因为活塞到达下止点时,由于进气阻力的影响,气缸内的压力仍然低于大气压,且气流还有相当大的惯性,仍能继续进气。下止点过后,随着活塞的上行,气缸内压力逐渐增大,、同城进气气流速度也逐渐减小,至流速等于零时,进气门关闭的滞后角适合。若滞后角过大会将进入气缸的气体重新又压回进气管。
由上可见,进气门开启持续时间内的曲轴转角,即进气持续角,它等于提前角、同城滞后角之和加180°曲轴转角。
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