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<武汉>维曼机电设备有限公司



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造成柴油发电机组烧瓦和轴瓦失效现象的原因 【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。 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。

发电机组租赁品牌： 租赁机组全部为进口机组，品牌有美国卡特、康明斯、瑞典沃尔沃、日本三菱等。根据中国当前的形式及租赁客户需求，目前千伏安的主打品牌以美国康明斯为主，其特点：性能稳定、油耗低、噪音小、频率稳、过载能力强、故障率低，重要的一点是其配件代理商比较多，配件相对来说比较容易采购。针对目前发电机组大多在偏远地区使用这一情况，为了能够在机组出问题后能够更迅捷的解决问题，我们终选用了配件更易采购的康明斯作为租赁主打品牌，这也是出于对用户负责的考虑。

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怎样预防柴油发电机气缸垫烧损？ 由于柴油发电机工作粗暴、噪声大、气缸垫轻微烧损不易察觉，判断困难，以致气缸垫更换不及时（或屡换屡烧），造成气缸套变形，密封阻水圈损坏以及缸盖和缸体之间过梁处受高温高压气体的冲击，导致严重烧蚀沟痕，致使维修困难以及机件报废的现象比较普遍。特别是压缩比大，比轼率高，高增压的进口发动机更为突出。严重地影响了工程机械的使用经济性及可靠性。为此本文通过对柴油机气缸垫烧损的现象及原因原分析，介绍了烧损气缸垫的判断方法及延长其使用寿命的措施。 1、气缸垫烧损的特点、现象及判断 1.1相邻两缸过梁处烧损 现象：发动机运转中动力突然下降，转速明显降低；机体抖严重且排气管有轻微放冤屈现象；发动机熄火后启动困难或怠速时极不稳定。 判断：使发动机在怠速稍高状态运转，个人很热份额提高他孔中有烟冒出，则表明此相邻两缸气缸垫烧损严重。 1.2气缸口与冷却水道之间烧损 现象：发动机运转时，水温突然升高，且转速沉闷，动力下降，冷却水消耗过快；排气管有水气排出，特别是怠速运转时，排出的废气呈淡黄色现象；曲轴箱油平面升高，润滑油乳化现象严重；散热器加水口处有水锈痕迹。若烧损严重时，大量的冷却水会进入气缸，造成发动面无法启动。 判断：将散热器加满水，起动发动机并突然加速。观察散热吕加水口，若此时有水泡出现，或冷却水外窜，则表明气缸垫底烧损，为进一步判断烧损部位，可拆下发动机进气管，起动发动机，用棉纱等物进气口进行加速试验。若在加速的同时荼热器加水口处水泡或冷却水外窜现象减弱或消失，则表明此缸气缸热烧损。 1.3气缸口与润滑油道之间烧损 现象：机油压力不稳定以及油温升高过快；润滑油中有气泡，颜色变浅并有柴油味，润滑氧化变质速度以及消耗过快；柴油机低温时，排气管有大量的蓝烟排出。 判断：起动发动机，使转速突然升高，观察机油压力表，若机油压力在猛加速的同时不稳定且指针严重抖动，则表明气缸热烧损。为进一步判断烧员部位，可起动发动机至中、高、速，分别拆下各缸喷油器试验，若从某缸灞油器孔内有机油喷出，则表明该缸与润滑油道间气缸垫烧损。 1.4气缸口与气垫边缘之间的烧损 现象：烧损轻微时，表现为发动机动力下降，加速迟缓，辜负的歌我如何特别是大负荷时尤为明显，怠速时转速不稳且机体抖动严重；若烧损严重时，在气缸的中上部能察听出有节奏的“嚓，嚓”声。 判断：气缸垫烧损往往发生在机体温度较高处（排气管一侧较多）。在烧损部位一般有明显的被液体冲刷现象，同时发动机运转时会出现黄色气泡。为判断烧损部位的准确性，可起动柴油机至响声明显转速，分别拆下各缸高压油管，若某缸在拆下油管的同时，响声下降或消失，则可断定此缸气缸烧损；若烧损轻微不易判断时，可在缸盖与缸体结缝处均匀涂些机油，若有气泡出现，则表明此处气缸垫烧损。 1.5气缸口与气缸盖螺栓孔之间烧损 现象：发动机怠速不稳；气门罩盖处有轻微的“嚓，嚓”声；气缸螺栓（母）经常松动。 判断：若发动机运转时，气缸螺栓（母）经常松动，且观察在气缸盖上端螺栓孔周围及螺栓上有积炭沉积，则表明此处气缸垫烧损。 若烧损部位不明显较轻难以判断时，可在螺栓孔周围均匀涂上机油，起动发动机并突然加速，若有气泡出现，则表明此处气缸垫烧损。 在实际工作中，气缸套烧损的部位往往不是单一的出现，其表现的特点及现象也是多种多样的，所以应根据实际情况，进行综合分析，以达到快速准确判断烧损部位。

柴油发电机机润滑系统润滑系统的组成是什么 润滑系统构造 现以135系列柴油机润滑系统为例具体说明润滑系统的组成。该机采用湿式油底壳（油底壳中存储润滑油）复合润滑方式。主要运动零部件摩擦副如主轴承、连杆轴承、凸轮轴轴承及正时齿轮等处用强制的压力油润滑；另一部分零部件如活塞、活塞环与汽缸壁之间，齿轮系统、喷油泵凸轮及调速器等靠飞溅润滑。喷油泵与调速器需要单独加润滑油。另外，水泵、风扇及前支承等处用润滑脂润滑。其润滑系统主要包括：油底壳、机油泵、粗滤器、精滤器、冷却器、主油道、喷油阀、安全阀和调压阀等。 机油由机体侧面（或汽缸罩上）的加油口加入到柴油机油底壳内。机油经滤油网吸入机油泵，泵的出油口与机体的进油管路相通。机油经进油管路首先到粗滤器底座，由此分成两路，一部分机油到精滤器，再次过滤以提高其清洁度，然后流回油底壳内，而大部分机油经机油冷却器冷却后进人主油道，然后分成以下几路。 ①经喷油阀向各缸活塞顶内腔喷油，冷却活塞并润滑活塞销、活塞销座孔及连杆小头衬套，同时润滑活塞、活塞环与汽缸套等处。 ②机油进入主轴承、连杆轴承和凸轮轴轴承，润滑各轴颈后回到油底壳内。 ③由主油道经机体垂直油道到汽缸盖，润滑气门摇臂机构后经汽缸盖上推杆孔流回到发动机油底壳内。 ④经齿轮室喷油阀喷向齿轮系统11，然后流回油底壳。 机油泵上装有限压阀，用来控制机油泵的出口压力。机体前端的发电机支架上装有安全阀，以便柴油机启动时及时向主油道供给机油，当冷却器堵塞时可确保主油道供油。机体右侧主油道上装有一个调压阀，以控制主油道的油压，使柴油机能正常工作。机油冷却器上还装有机油压力及机油温度传感器。在整个柴油机润滑系统中，油底壳作为机油储存和收集的容器，用两只机油泵来实现机油的循环。 上述湿式油底壳润滑系统，由于设备和布置简单，因此为一般柴油机所采用。另外还有一种干式油底壳（油底壳中润滑油很少）润滑系统，其特点是有专门的机油箱储油，并有两只甚至三只机油泵。其中吸油泵把积存在油底壳中的机油送到机油箱中；压油泵把机油箱中的油泵入各润滑部件中去。干式油底壳可使机油的搅拌和激溅减少，机油不易变质，并能降低柴油机高度，适用于纵横倾斜度要求大和柴油机高度要求特别低的场合（如坦克、飞机和某些工程机械柴油机等）。

介绍组成柴油发电机的两大组件和五大系统 柴油发电机是一种比较复杂的机器，它由许多组件和系统组成，这些组件和系统共同保证柴油机进行工作循环，实现能量转换，并使其能连续正常运转。目前，柴油机的结构形式很多，具体构造也有很多不同之处，但柴油机无论怎样变化，其基本构造和组成形式是相同的。下面结合国内使用广泛的135系列柴油机的结构，首先介绍组成柴油发电机的两大组件和五大系统，以便于读者进一步认识和熟悉柴油发电机。 四冲程柴油机由下列组件和系统组成。 一、燃烧室组件 燃烧室组件主要由固定不动组件组成，包括机体、汽缸盖、汽缸套、活塞组件和汽缸垫。在组成燃烧室的各个部件中除活塞组件能运动外，其他部件均为固定不动组件。这些部件的主要作用是组成密封的燃烧室并完成柴油机的能量转换。 二、动才传动组件 动力传动组件主要由运动部件组成，包括连杆组件、曲轴飞轮组件和活塞组件。动力传动组件的作用是将活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动，并将作用在活塞顶部的燃气压力转变为扭矩，通过曲轴向外输出动力，使热能转变为机械能。 三、燃科供系统 燃料供给系统的主要作用是保证活塞由下止点向上运动到压缩上止点一定上止点前一定度数时，定时、定量、定质地向燃烧室内喷入高压雾化燃油。柴油机燃料供给给系统主要包括油箱、低压油管、输油泵、柴油滤清器、喷油泵、调速器、高压油管和喷油器等。 四、润滑系统 润滑系统的作用是将机油（润滑油）输送到柴油机各运动部件的摩擦表面，以减轻零件表面摩擦，带走零件所吸收的部分热量，冲洗零件表面，提高燃烧室的密封效果，防止部件生锈。润滑系统主要由油底壳、吸油盘、机油泵、机油散热器、机油粗滤器、机油细滤器、缸盖内部油道和机体内部油道等组成。 五、冷却系统 冷却系统主要由水泵、风扇、水散热器、水温表、节温器、机体内部水道以及缸盖内部水道等组成。冷却系统的主要作用是将柴油机运转时各零部件所吸收的多余热量迅速传导出去，以保证柴油机在正常温度下运转，不致因各种零件过热而损坏：同时还要对机油（润滑油）进行强制冷却。 六、配气系统 配气系统主要包括进气管、排气管、空气滤清器、排气消声器、进气阀、排气阀、挺杆、配气凸轮和传动齿轮等机件。配气系统的主要作用是定时打开和关闭各汽缸的进、排气门，以使燃烧室内进气充足、排气干净，且达到密封良好的目的。 七、起动和充电系统 起动和充电系统的作用是保证柴油机准时起动和按时给蓄电池充电。起动和充电系统主要包括蓄电池、起动机、磁力开关（电磁马达）、控制按钮、充电调节器、交（直）流发电机、充电线路、用电负载和控制开关等。 一台完整的柴油机必须具备以上两大组件和五大系统才能正常工作。

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