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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、梅列当地唧”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、梅列当地润滑油压力原来正常后又突然大幅度下降、梅列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、梅列当地龟裂、梅列当地烧损、梅列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、梅列当地机体报废。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、梅列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、梅列当地过脏;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、梅列当地超转速运转: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、梅列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、梅列当地缺润滑油,还是油道有脏堵、梅列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。



发电机的润滑系统
润滑系的基本任务就是将机油不断地供给零件的摩擦表面,减小零件的摩擦和磨损。流动的机油可以清除摩擦表面上的磨等杂质,并冷却摩擦表面。气缸壁和活塞环上的油膜还能提高气缸的密封性。此外,机油还可以防止零件生锈。
所有康明斯柴油机均采用综合润滑系统,对工作负荷大。运动速度高、梅列工作条件很差的摩擦表面,如主轴承、梅列连杆轴承、梅列凸轮轴承、梅列摇臂轴承等均需要一定压力将机油输送到摩擦表面间隙中,方能形成油膜保证润滑,这就是压力润滑。其他如活塞与气缸壁、梅列配气机构的凸轮等则利用运动零件激溅起来的油滴或油雾来进行润滑,这种润滑方式为飞溅润滑。其他辅助机构零件,如风扇、梅列水泵轴和柴油机轴等则采用定期加注润滑剂的方式来进行润滑。
一、梅列润滑系的组成及作用
1)机油泵、梅列输油管。吸油管和机油盘。它们的作用是将机油吸取加压后送往各润滑部位进行润滑。康明斯柴油机的大部分润滑油道。油管设计在气缸体、梅列气缸盖的内部。这种内部油道不易损坏和泄漏,可靠性好。
2)机油滤清装置,包括机油粗滤器(全流滤油器)、梅列机油细滤器(旁流滤油器)。用来清除循环机油中所含的各种杂质,保证润滑系统正常工作。
3)机油冷却装置即具有冷却器,用来冷却机油,防止因机油温度过高和机油粘度降低而失去润滑作用,使柴油机不能正常工作。
4)油压表、梅列油尺等,用来检查润滑系的工作状况。
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柴油发电机组的耗量特性
在满足电力网络负荷平衡的前提下,柴油发电机组 负荷分配指的是通过有计划的安排各个柴油发电机组的出力,使得整体的柴油的消耗油量变得小,让成本达到少,进而提升整个发电厂的效率与收益。柴油发电机组一般是通过在气缸中燃烧柴油,然后借助转化的爆炸动力来推动柴油机的运作,柴油发电机再带动与其相关联的发电机发电,完成整个电力生产环节。因为柴油发电机的做功的数量很大程度上取决于燃油消耗的数量,而柴油发电机的进气量又规定了柴油发电机组出力的大小,由于负荷时刻在波动,为了保证康明斯柴油发电机组在任何时刻达到经济工况,必须对康明斯柴油发电机组的动力特性进行准确的模拟。即确定康明斯柴油发电机组的耗油量特性。
柴油发电机组发出的功率,与柴油发电机组消耗的柴油等的关系形成柴油发电机组的耗油量特性曲线。而柴油发电机组的这一曲线是电力柴油发电机组 负荷分配问题的基本参数,终结果与耗油量特性曲线的正确率有密切的关系。因此在负荷优化分配中,通过分析计算得到柴油发电机组的耗油量特性是必不可少的步骤。
研究柴油发电机组的耗油量特性的参数,必须先对火力电柴油发电机组的参数进行全面了解,单元柴油发电机组的燃油的使用量B与发电机有功功率P之间的关系比较复杂,主要取决于柴油发电机组本身的特点,同时还受到所处环境温度,水介质温度,大气压等因素影响。康明斯柴油发电机组由于其自身特点,其启动过程耗时较长,由此有时连续优化过程中需要考虑柴油发电机组的启停成本;柴油发电机组在低负荷状态下,为了保证锅炉燃油的稳定燃烧需要进行投油稳燃。如果综合考虑这些成本,会使得柴油发电机组的燃油耗油量B与出力P之间的关系和规律变得难以分析。限于篇幅,本文只讨论康明斯柴油发电机组在稳定负荷下的耗油量特性关系,即不考虑柴油发电机组的启停成本,但是对于柴油发电机组的出力范围进行考虑,可有效避免柴油发电机组在低出力工况下运行。这些简化并不影响结论的正确性。
此时,单元柴油发电机组的耗油量特性可以表示为:
B=F(P)
式中B为燃油消耗油量,即每小时燃油的标准柴油耗油量(单位:t/h);P为发电机有功功率(单位:MW)。
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