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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、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、强载度提高和高速、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、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、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) 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、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、结构、爆发压力、冷却水腔和冷却介质、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、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、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。

关于柴油发电机组气管冒黑烟和排气管冒蓝烟、白烟出的故障维修 随着社会的进步和人民生活水平的不断提高，对环境的质量要求也越来越高。自然吸气式柴油机很难满足新排放标准的要求，增压中冷柴油机将成为车用柴油机的标准装备。柴油机排气管正常排出的应是无色的气体，如果排气管排出的是黑烟、白烟或蓝烟，说明发动机有故障，必须及时排除。 　　1.气管冒黑烟 　　黑烟的形成：黑烟一般是在柴油机大负荷时产生，如加速，爬坡或超负荷运转时，黑烟是不完全燃烧的产物，在柴油机大负荷下，燃烧室温度较高，而喷入的燃料过多，混合气形成不均匀，局部区域出现燃烧时空气不足，燃料在高温缺氧的条件下易于裂解，聚会成黑烟。 　　故障原因： 　　(1)在检查排气管冒黑烟前，应先拆下空气滤清器，若柴油机冒黑烟情况消失，说明因空气滤清器严重堵塞致使进气量不足而造成黑烟。同时，还应检查进气管路是否有堵塞现象，如进气胶管吸扁等。 　　(2)喷油时间过迟，柴油在气缸中不能完全燃烧，在冷车状态下一般排气管排灰白色的烟，待发动机温度正常时冒黑烟。喷油时间的正确与否，不仅造成排气管冒烟，而且对发动机的动力性及经济性有着很大的影响。　　 　　(3)喷油嘴有故障时可采用单缸断油法检查各缸工作情况。如某缸断油后发动机的转速变化不太明显，且排出的黑烟消失，说明该缸是由于喷雾不佳、喷油嘴滴油而排出黑烟的。　　 　　(4)喷油泵的供油量过多或各缸的供油量太不均匀也会造成排气管冒黑烟，因此，必须重新调整喷油泵的供油量。冒烟限制器如果调整不当也会造成排气管冒黑烟。 　　(5)增压器的压气机叶轮或涡轮严重磨损会使进气量有所下降，造成排气管冒黑烟。排气管垫或增压器接口垫漏气严重，也会造成进气量不足，排气管冒黑烟或发动机功率下降。 2.排气管冒蓝烟 　　蓝烟的形成：机油进入燃烧室燃烧后从排气管排出。 　　故障原因： 　　(1)进气门油封密封不严，机油进入燃烧室燃烧。 　　(2)活塞环失去弹性或断裂；缸套严重磨损，机油窜入燃烧室，此种情况一般废气管会有很大的废气冒出。 　　(3)增压器压气机叶轮端密封环密封不严，有机油进入气缸燃烧室燃烧。 3.排气管冒白烟 　　白烟的形成：柴油不能完全蒸发、燃烧、未燃的柴油油滴与水蒸气构成微粒，随废气排出；或机油直接从排气管排出，形成“白烟”。 　　故障原因： 　　(1)油中有水，或因气缸垫冲坏，缸套或缸盖破裂漏水等原因造成气缸进水。 　　(2)个别缸喷油泵的凸轮轴严重磨损，使该缸喷油时间滞后太多，柴油在气缸中不能完全燃烧，也会造成排气管冒白烟。 　　(3)喷油嘴雾化不良或喷油嘴下面装有一个以上的垫圈，因此，在更换喷油嘴时，应将里面的铜垫取出。 　　(4)水冷式中冷器漏水，冷却水从进气管进入气缸。 　　(6)气温太低，气缸温度难以上升，特别是早上发动机刚一起动时冒白烟，暖车后变为蓝烟，不久即变成无色，这是正常现象，应与故障区别开来。