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造成灵丘柴油发电机组烧瓦和轴瓦失效现象的原因
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【摘要】灵丘柴油发电…灵丘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，我们要掌握备用灵丘柴油发电机曲柄连杆机构常见故障与维修排除方法.
灵丘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精确分析的方法，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安全影响企业声誉。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，严重危害机组稳定安全运行的问题，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。
灵丘柴油发电机工作时，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，一般可判断灵丘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，重者会使灵丘柴油发电机曲轴颈严重拉伤，甚至还会使曲轴、机体报废。造成灵丘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灵丘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）灵丘柴油发电机刚起动，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）灵丘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，才能保证灵丘柴油发电机可靠工作，以免更换轴瓦后，再次发生同类故障。
灵丘柴油发电机组的使用注意事项
一、发电机组的固定安装需采用混凝土基础,地基深度及范围由机组重量及外形尺寸确定,一般250ｋＷ机组的地基深度约350ｍｍ,如不固定安装,应在底盘下采用减振效果良好的减震垫以防振动过大。
二、发电机组除满足自身噪音指标(1ｍ处检测指标)外,还应考虑其噪音对环境的影响,一般需加装消音器装置以降低噪音污染。
三、机房内要做好通风散热,还要保证 温度在0℃以上,特别在寒冷的冬季应做好燃油、润滑油、冷却水的防冻保暖措施。
四、机组的保养主要是柴油机的保养,按柴油机说明书的要求定期维护保养。机组起动成功后,应密切注意机油压力,待机油压力达到0 5ｂａｒ时,方可逐步加速,待柴油机的出水温度高于70℃、机油温度高于45℃、机油压力高于2 5ｂａｒ时,才可进入全负荷运转。机组正常工作时,水温不得大于90℃,油温不得大于95℃,机油压力应在2 5～4ｂａｒ范围内。
五、注意触电危险
灵丘柴油发电机组的电力进入公用线路必须经过具有机械连锁的转换开关，一定要确保与市电的分开。在需要与市电并网时必须经专业部门（供电局）审批，并采用并网专用设备。否则会有严重的设备及人身事故危害。
灵丘柴油发电机组一定要做到可靠接地，进行带电设备的检修一定要使用绝缘工具，在潮湿的环境下更是要注意触电危险。遵守所有的电气规定，设备的电气部分安装和检修必须由具备资格的专业电气人员进行。
六、废气有毒
应该有合适的废气排出系统，保证发动机的废气排出室外，要经常检查废气排出系统有无漏气。当灵丘柴油发电机房内有废气时，应先开门窗排出废气再进屋，以防废气中的一氧化碳使人中毒。
七、运行安全
不要在有爆炸物危险的地方使用发电机组。靠近运转的灵丘柴油发电机很危险。宽松的衣服、头发和坠落的工具会造成人身及设备的重大事故，运行中的灵丘柴油发电机组，部分裸露的管道和部件处于高温状态，要防止触摸灼伤。
八、火灾预防
金属物品将导致电线短路，可引发火灾隐患。灵丘柴油发电机的发动机要保持清洁，过量的油污有可能引发机体过热所造成损坏及火灾发生。要在灵丘柴油发电机房内方便的地方放置数个干粉或二氧化碳气体灭火器。
九、铅酸电池使用安全
铅酸电池的稀硫酸电解液有毒并具有腐蚀性，接触到皮肤会造成灼伤，应立即用清水冲洗。
如果溅入眼睛，要立即用大量洁净水冲洗并送医院治疗。电池在使用过程中会释放爆炸性气体，要保证室内通风良好并禁止明火靠近。
十、启动安全
在极寒冷的环境下，启动灵丘柴油发电机组需要预热装置，千万不能用明火烘烤机体，蓄电池电解液温度 保持在10℃以上，才能使蓄电池提供出足够的电力。五、发电机组虽属备用电源,也应每隔一段时间(两周左右)运行一次,使其处于良好备用状态。
发电机组的保养及灵丘柴油发电机组未来发展情况
发电机有关专家介绍进气管路不得有漏气现象，换油和清洗应在无风无尘土的地方进行；吹滤网要用高压空气，在湿度低的环境进行，吹气方向要与空气进入滤网的方向相反；安装时，相邻滤网折纹方向应相互交叉。假如达不到上述指标，说明安装分歧格，应重新装配。
排尘口的方向应以能排出尘粒为准。
机油滤清器维护保养要点。空气滤清器维护保养要点。空气滤清器除了当真按使用仿单的划定时间和操纵要求进行保养外，还应留意以下几点：拖拉机和农用运输车的发念头上，都装有空气滤清器、机油滤清器和柴油滤清器，俗称“三滤器”。保养离心式细滤器要特别留意拆洗后的安装：①不应有阻卡现象。检查方法是，当把转子装复后，用手用力滚动转子，放手后转子能自由转2-3圈后休止，即为合格；②还可以把细滤器装在车上，起动发念头，在额定转速下运转几分钟，当油温达到70℃后熄火，这时在外壳外倾听转子仍在继承滚动，可达1.5分钟以上，即为安装合格。机油滤清器必需按划定时间保养，并留意以下几点：离心式机油滤清器。“三滤器”的工作好坏，直接影响发念头的工作机能和使用寿命。叶片表面不得掉漆，以防氧化颗粒进入气缸。
细滤器中的金属网(丝)代用的，其孔眼或金属丝直径只能稍小，不能增大，装填量也不得减少，否则会降低滤清效果。保养中要清理通透气网孔；对有集尘杯的，尘粒不得超过1／3的高度，否则应及时清除；集尘杯口密封应严密，橡皮密封条不得坏损或丢失。细滤器油面高度应附合尺度划定，过高导致机油进入气缸而积炭，过低则降低滤清作用，使之磨损加快。目前有相称多的驾驶员，不按仿单中要求的时间和划定进行“三滤器”的保养和维护，致使发念头故障频发，过早地进入检验期。空气滤清器的导流栅板要保持不变形、不锈蚀，其倾斜角度应为30～45°，过小则阻力增大，影响进气，过大则气流旋转减弱，分离灰尘能力减小。
1.柴油机新技术1——各种机构不断完善并采用涡轮增压与空气中发电机组冷等新技术
国内外在20世纪60年代生产的柴油机大都是四冲程水冷式，且多数柴油机为自然吸气型，只有少数为增压型，如上柴发电机135系列、110系列、济柴发电机190系列和120系列等柴油机，它们的特点是体积大，功率小，耗油量大。20世纪80年代以后，各发动机生产厂家为了缩小柴油机的体积，提高功率，降低耗油量，同时也为了降低生产成本，在40kW以上的柴油机上普遍采用涡轮增压技术和空气中冷技术少数厂家还采用了多气门技术，使柴油机的比功率进一步得到强化。柴油机进气系统、燃油供给系统、活塞组、曲轴连杆组件的材料不断完善和改进，生产工艺水平也有了很大的提高。
2.柴油机新技术2——采用电子调速器、电子液压调速器和电喷技术
为了进一步提高燃油的利用率，降低柴油机的排放、噪声等对环境的污染，提高灵丘柴油发电机组的供电质量，人们又在柴油机燃油系统的组成部件中增加了电喷技术、电子调速技术或电子液压调速技术。目前在灵丘柴油发电机组上使用较多的是ESD5500E电子调速器，
3.柴油机新技术3——采用高压共轨式燃油供给系统
使用精密电子控制燃油喷射装置，自动控制燃油喷射的时刻、喷油量和喷油压力，从而降低柴油机的噪声并有效控制有害气体的排放。
灵丘柴油发电机组中柴油滤清器有什么作用
灵丘柴油发电机的柴油滤清器可以起到过滤的作用，我们不可忽视，有些用户在使用灵丘柴油发电机组时，总认为自己所加注的柴油，已经经过了长时间的沉淀，并通过了三级过滤，所以是非常清洁的。正是这样，灵丘维曼发现在日常操作中，很多用户便不去认真熟悉滤清器的构造，柴油滤清器行同虚设，导致发电机尤其是燃油系统的三大精密偶件急剧磨损，造成不应有的损失。
这里，灵丘维曼就为大家着重介绍下柴油滤清器的相关内容。目前国产灵丘柴油发电机多使用结构简单、体积小、质量小、滤清效果好以及成本低的纸制柴油滤清器。纸制滤清器主要由铝制的滤清器、钢板冲压而成的外壳及纸制滤芯组成。滤清器盖上进油口与输油泵相通，出油口与喷油泵相通，回油管接头与喷油器油管相连，盖上还装有放气螺塞，纸制滤芯总成的里面是一个冲有许多小孔的圆桶，外面围上折叠的特制滤纸，两端用盖板胶合密封。柴油进入滤清器后，透过滤纸，汇集在滤芯圆桶内，然后经出油口到喷油泵。积存在外壳底部的杂质和水分由外壳下部的放油螺塞放出。
保养过程中容易疏忽的几个问题
1、有些使用者在保养柴油滤清器时，丢失滤芯的上下密封橡胶垫圈及油罩，使柴油不经过滤芯过滤，而从滤芯与滤清器盖之间的缝隙无阻力的流入到滤芯内腔，使柴油滤清器失去过滤净化作用。
2、有些使用者将柴油滤清器的托盘和弹簧的位置颠倒，甚至将它们扔掉，使柴油滤清器盖上的进出油孔处于开放状态，柴油得不到过滤而直接进入喷油泵。
3、有人在保养灵丘柴油发电机组时，拆开滤清器后，发现其内部和滤芯特别干净没有一点杂质和水分，即认为使用的柴油十分干净。殊不知，这是一种假象，是由于滤芯的滤纸材质疏松、微孔过大而造成的，这时滤纸根本未起过过滤作用。如果在使用过程中，发现柴油机燃油系的三大精密偶件特别是拄塞副磨损严重，就有可能是劣质滤芯造成的。
由以上内容便能得到一个结论，大家要对灵丘柴油发电机组零部件部分，特别是发电机组的三滤部分应引起十分的重视，大家应该在发电机组的常规保养要求下进行滤清器的更换或清洗。
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灵丘柴油发电机组的机组功率标定
油机发电机组是由灵丘柴油发电机和同步发电机组合而成的。灵丘柴油发电机允许使用的 功率受零部件的机械负荷和热负荷的限制，因此，需规定允许连续运转的 功率，称为标定功率。
灵丘柴油发电机不能超过标定功率使用，否则会缩短其使用寿命，&至可能造成事故。
1.柴油机的标定功率
标准规定，在灵丘柴油发电机铭牌上的标定功率分为下列四类：
(1)15分钟功率即灵丘柴油发电机允许连续运转15分钟的 有效功率。是短时间内可能超负荷运转和要求具有加速性能的标定功率，如汽车、摩托车等灵丘柴油发电机的标定功率。
(2)1小时功率即灵丘柴油发电机允许连续运转1小时的 有效功率。如轮式拖拉机、机车、船舶等灵丘柴油发电机的标定功率。
(3)12小时功率即灵丘柴油发电机允许连续运转12小时的 有效功率。如电站机组、工程机械用的灵丘柴油发电机标定功率。
(4)持续功率即灵丘柴油发电机允许长时间连续运转的 有效功率。
对于一台机组，柴油机输出的功率是指它的曲轴输出的机械功率。根据GB1105-74规定，电站用柴油机的功率标定为12小时功率。即柴油机在大气压力为101.325kPa，环境气温为20℃，相对湿度为50%标准工况下，柴油机以额定转速连续12小时正常运转时，达到的有效功率，用Ne表示。
美国康明斯NT系列柴油机，其功率分为持续功率和备用功率，两者功率之比为0.91:1,相当于我国12小时功率和持续功率之分。
2.交流同步发电机的额定功率
交流同步发电机的额定功率是指在额定转速下长期连续运转时，输出的额定电功率，用PH表示。
根据机组的运行环境和技术要求，机组输出的额定功率，由下式进行计算:
PH=K1·n(K2K3NeH-Np)(kw)
式中PH—同步交流发电机输出的额定功率(kw)；
NeH—柴油机输出的额定功率(PS)；
K1—单位变换系数(即kW/PS)K1=0.736；
K2—柴油机功率修正系数；
K3—环境条件修正系数；
n—同步交流发电机的效率；
Np—柴油机风扇及其他辅助件消耗的机械功率(PS)。
通常我们把柴油机输出额定功率(PS)与同步交流发电机输出的额定功率(kw)之比，称为匹配比，用K表示，即
K值的大小受当地大气压力、环境温度和相对湿度等多种因素的影响，对于在平原上使用一般要求的机组，通常K值取1.6对使用要求较高的机组K值应取2。
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