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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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柴油发电机组是社会生产生活的重要动力源,在船舶、核电、化工、交通等多领域广泛使用。柴油机结构复杂、激励源多,长期受不平衡惯性力、爆燃冲击力作用,其运动件、易损件故障频发。当前柴油断齿故障、曲柄连杆机构故障研究成果很多但研究方法较为传统,缺乏对其它关联零部件原因导致的故障进行分析的方法,因此常出现故障不能一次性彻底解决的问题。柴油机故障轻则停机维修造成企业和社会巨大经济损失,重则引起机组失控危及人身影响企业声誉。因此提高柴油机故障分析诊治水平,发展柴油机故障在线监测诊断技术实现故障预警,降低恶性故障发生概率减小故障损失极具社会和经济价值。本文针对柴油机实际运行中齿轮系与曲柄连杆机构故障频发,严重危害机组稳定运行的问题,考虑到实际故障数据缺乏,部分故障进行故障模拟实验难度大、风险高、成本昂贵的现状,采用计算机建模仿真技术,结合实验与实践验证的方式,开展柴油机齿轮系与曲柄连杆机构故障机理与监测研究。
(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、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、润滑油压力原来正常后又突然大幅度下降、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、龟裂、烧损、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、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、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、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、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、分析引起故障的原因,如轴瓦失效是由于润滑油压力低、缺润滑油,还是油道有脏堵、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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发电机组三相负荷不平衡会有什么危害
柴油发电机一级负荷,要求供电系统无论是正常运行还是发生事故时,都能保证其连续供电。因此对一级负荷,应由两个独立的电源供电,并按生产的需要和允许停电的时间,采用双电源自动或手动切换,或采用双电源分组同时供电的接线,一般情况下,还应有应急电源作备用。如果一级负荷不大,则可采用蓄电池、自备发电机等设备,或者从邻近的单位取得第二个独立电源。这里所说的两个“独立电源”,是指其中任一个电源发生故障或停电检修时,而不致影响另一个电源继续供电。
一、柴油发电机厂家简要分析发电机组三相负荷不平衡的危害,主要分为以下几点:
1)影响设备的运行出力,发电机设备容量设计是按三相负荷条件来确定的,如果三相负荷不平衡,设备容量只能以三相负荷中 一相为限,因此设备出力降低。
2)中性线就有电流通过,低压供电线路损耗增大。
(3)造成三相电压不对称,使中性点电位产生位移。
(4)中性电流过大,使配电变压器运行温度升高,严重时会将变压器烧坏。
(5)影响电动机的输出功率,并使绕阻温度升高。三
(6)使有的相电压高,另外的相电压降低
(7)中性线电流过大,异线可能会烧断
3)旋转电机在不对称状态下运行,会使转子产生附加损耗及发热,从而引起电机整体或局部升温,此外反向磁场产生附加力矩会使电机出现振动。 对发电机而言,在定子中还会形成一系列高次谐波。
4)引起以负序分量为启动元件的多种保护发生误动作,直接威胁电网运行。
5)对发电机、变压器而言,当三相负荷不平衡时,如控制 相电流为额定值,则其余两相就不能满载,因而设备利用率下降,反之如要维持额定容量,将会造成负荷较大的一相过负荷,而且还会出现磁路不平衡致使波形畸变,设备附加损耗增加等。
二、发电机操作时需要注意的问题
1.操作人员必须经过专门训练方可独立操作,操作电工还必须取得特种作业操作证;
2.保持机房整洁,发电机附近不得存放燃油或其他易燃物品,并设置消防器材。发生火灾时,必须迅速切断电源,进行扑救;
3.发电机到配电盘或用电设备的导线,必须绝缘良好,接头牢固,并应安装在铁管或线槽内,不得随便拖在地面;
4.发电机运行时,严禁人体接触带电部分;柴油机运行中,不得触及排气管和废气增压机等热源,以防烫伤;
5.遇有“飞车”时,应迅速、果断设法切断燃油供给,使柴油机停止工作;
6.酸性蓄电池在充电时严禁烟火,要求机房通风良好以防爆鸣。
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发电机出租,本地朔锐公司出租各种规格发电机组租赁十余年,一直致力于品牌响亮,服务周到的理念,业务范围逐渐开展到国内各大城市,受到以中建单位为首的一致好评。目前公司根据市场需求提供50-2000kw发电机租300余台,供各大单位选用。
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