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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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【摘要】柴油发电机在使用过程中，随着使用时间的增长，其主要技术性能指标…柴油发电机在使用过程中，随着使用时间的增长，其主要技术性能指标会与初始标准值产生偏离而逐渐下降.应用中，我们要掌握备用柴油发电机曲柄连杆机构常见故障与维修排除方法.
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。
一文带你了解发电机
一、发电机的种类和功能特点
发电机是指受到机械动力的作用时产生电的设备。在这种转换过程中，机械动力来自于各种各样的其他形式的能源，如风能、水能、热能、太阳能等。
根据产生电的类型不同，发电机主要分为直流发电机和交流发电机两大类。
1.直流发电机的功能特点
直流发电机是指受外部机械力作用产生直流电的发电机。
一文带你了解发电机
直流发电机具有使用方便、运行可靠等特点，可以直接为各种需要直流电源的用电设备提供电能。但是直流发电机内部有换向器，易产生电火花，发电效率较低。直流发电机一般可作为直流电动机、电解、电镀、充电及交流发电机的励磁等所需的直流电源。
2.交流发电机的功能特点
交流发电机是指受外部机械力作用产生交流电的发电机，该类发电机又可分为同步交流发电机和异步交流发电机。其实物外形如图2所示。
在交流发电机中同步发电机为常见，该类发电机由直流电流励磁，既能提供有功功率，也能提供无功功率，可用于为各种需要交流电源的负载设备供电。另外，同步发电机按所用原动机的不同又可分为汽轮发电机、水轮发电机、柴油发电机、风力发电机4种。
交流发电机的应用十分广泛，例如各种发电站、企业、商铺及家庭备用电源、汽车等均使用发电机供电，其应用实例如图3所示。
二、发电机的型号与技术参数
为了便于对发电机的生产管理和使用， 对发电机的型号进行了编制方法的统一，并在其外壳比较明显的位置贴有发电机的铭牌，其中包含的参数主要有发电机的型号、额定电压、额定电源、额定功率、绝缘等级、频率、功率因数以及转速等。
1.发电机的型号含义
发电机的型号通常是对机组的型号进行的说明，其中包含的信息有发电机输出的电压的种类、发电机机组的类型、控制特征、设计序号以及环境特征等，如图5所示。
除此之外，有些发电机的型号较为直观简单，识别时较为方便，如图6所示，其中包含有产品编号、额定电压及额定电流等。
例如，图7所示典型发电机的铭牌标识，从中可以了解其型号为“200GF6，参照上述命名方法可了解其型号所标识的含义。”
2.发电机的主要技术参数
发电机的技术参数通常与型号一样通过铭牌标签粘贴或直接标识在发电机的外壳上，以供选用和检修时参考，如图8所示。
发电机的主要技术参数包括：额定电压、额定电流、转速、频率、功率因数、定子接法和绝缘等级等。
(1)额定电压
额定电压指发电机在正常运行时输出的额定电压，单位是kV。
(2)额定电流
额定电流是指发电机正常并连续工作时的 工作电流，单位是kA。当发电机其他各参数都在额定的情况下，发电机以该电流运行，其定子绕组的温升不会超过允许的范围。
(3)转速
发电机的转速是指发电机主轴在1min内的 旋转速度。该参数是判断发电机性能好坏的重要参数之一。
(4)频率
频率是指发电机中交流电正弦波周期的倒数，其单位为赫兹(Hz)。例如一台发电机的频率为50Hz，则表明其交变电流的方向等参数1s改变50次。
(5)功率因数
发电机是靠电磁转换进行发电的，其输出的功率可以分为两种，即无功功率和有功功率。无功功率主要是用来产生磁场，进行电与磁的转换;而有功功率则是为用户提供的。在发电机输出的总功率中，有功功率所占的比例就是功率因数。
(6)定子接法
发电机的定子接法主要可以分为两种，即三角形(△形)联结和星形(Y形)联结，如图9所示。在发电机中，通常发电机定子的3个绕组一般都联结成星形。
(7)绝缘等级
发电机的绝缘等级主要是指其绝缘材料耐高温的等级。在发电机中绝缘材料是较为薄弱的环节，该材料在过高的温度中很容易加速老化甚至损坏，所以不同的绝缘材料其耐热等级
也有所区别。该参数通常是用字母表示的，其中Y 表示耐热温度为90℃，A 表示耐热温度为105℃，E 表示耐热温度为120℃，B 表示耐热温度为130℃，F 表示耐热温度为155℃，H 表示耐热温度为180℃，C 表示耐热温度为180℃以上。
(8)其他
在发电机中，除上述技术参数外，还有发电机的相数、机组总重量和制造日期等参数。这些参数在识读时比较直观易懂，主要供使用者在使用时或是购买时参考。
三、发电机在线路中的符号标识
发电机是电力拖动、机床等控制线路中必不可少的部件之一。在绘制各控制线路对应的原理图时，发电机并不是用其实际外形体现，而是由代表其功能的图样或简图、字母等符号进行标识的。发电机的符号与电动机符号相似，一般用字母“G”文字符号标识。其中G表示发电机，GD表示直流发电机，GA表示交流发电机(异步发电机)，GS表示同步发电机，GH表示永磁发电机。根据这些不同的字母标识，可以快速识别出该线路中使用的发电机的类型。
柴油发电机组的启动系统有什么启动办法呢
1.人力启动
一般在20PS以下小功率发动机采用人力启动，这是简单的启动方法，通常用手摇柄或索直接转动曲轴，使发动机启动。
手摇启动装置简单，启动摇把或爪轮结构只允许单向传递扭矩，避免发动机反转伤人。
2.电动机启动
直流电动机启动方法广泛用于各种车用发动机和各种用途的中小功率柴油机。这种方法是用铅酸蓄电池作电源，由专用的直流启动电动机拖动发动机曲轴旋转，将发动机发动起来。为保证启动可靠，延长蓄电池的使用寿命，每次启动通电时间不得超过15s，连续使用不得超过3次，而且各次之间的间隙时间不少于1min。
柴油机的启动电动机功率Nq为
Nq=（0．02～01)Ne(kW)
式中 Ne—为柴油机输出的有效功率。
启动用蓄电池电压为（12～24）V，容量为(100～200）Ah。
3．压壩空气启动
对于功率较大的柴油机通常采用压缩空气启动，其方法有两种：一种是用空气分配器將压，力为（2450～2940）kPa（25～30kgf/cm2）的高压空气，按照柴油机的工作次序送入各个汽缸真接推动活塞使柴油机启动，此法一般适用于缸径≥150mm的柴油机；另一种是以压缩空气驱动气动马达，带动柴油机启动
4．辅助汽油机启动
工程机械大中型拖拉机用柴油机，通常采用辅助汽油机启动。启动时先用人力启动汽油机再通过传动装置带动柴油机启动。
在邮电通信部门，常用直流电动机和压缩空气启动这两种启动方法。
教你延长柴油发电机组使用寿命的相关知识
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延长柴油发电机组使用寿命的六大技巧
一、足 即油足、水足、空气足。大型发电机指出若机油供应不足或中断，会使发动机润滑不良，机体磨损严重甚至出现烧瓦现象；若冷却水不足就会使机温过高，功率下降，磨损加剧，缩短使用寿命；若空气供应不及时或中断，就会出现启动困难、燃烧不良、功率下降、发动机不能正常运转等现象。
二、检 即经常检查紧固部位。吉林柴油发电机解释因柴油机和柴油机在使用过程中受震动冲击和负荷不均匀等影响，螺栓、螺母容易松动。各部位的调整螺栓都要检查，以免因松动而损坏机体的事故发生。
三、调 即柴油机或柴油机的气门间隙、配气相位、供油提前角、喷油压力以及点火正时等都应及时检查并调整，保证发动机处于良好状态，方能节省燃油，延长使用寿命。
四、净 即油净、水净、气净和机体净。若柴油、柴油不纯净，会使精密的配合机体磨损， 发电机配合间隙增大，造成漏油、滴油，供油压力降低，间隙变大，甚至造成油路堵塞、抱轴、烧瓦等严重故障；
五、用 即正确使用发动机。行驶前，应使各轴、瓦等润滑部位得到润滑。启动后应待水温在40℃以上时再投入作业。严禁长时间超负荷或低速作业。停机前，应先卸掉负荷降低转速。
六、磨 即磨合。这是延长发动机使用寿命的基础，无论是新发动机还是大修后的发动机，都必须按规程磨合后，方能投入正常作业。
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