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气缸套高频振动是发电机产生穴蚀的根本原因 导读：发生穴蚀破坏的除了发电机气缸套零件外，还有轴瓦、喷油泵注塞、螺旋桨桨叶及离心泵叶轮等。机件穴蚀破坏问题日益引起人们的关注，尤其是缸套穴蚀已是发电机的重要问题，引起国内外的重视与研究。气缸套穴蚀是发电机普遍存在的严重问题。随着发电机的功率增加、强载度提高和高速、轻型化，气缸套穴蚀破坏就成为妨碍发电机正常运转的首要问题，严重地影响发电机的工作可靠性和气缸套的使用寿命。 一般说来，高速、轻型大功率发电机，不论是开式冷却还是闭式冷却，气缸套都有不同程度的穴蚀。有的发电机投入运转不久(仅几十小时)就会在气缸套外圆表面上出现穴蚀小孔，甚至发电机运转不足千小时缸套就因穴蚀穿孔而报废，此时缸套内表面尚未磨损。二冲程十字头式低速发电机气缸套基本不发生穴蚀破坏。 1．穴蚀部位：缸套穴蚀发生在湿式气缸套外圆表面上，一般集中在发电机的左右侧方向，特别是承受侧推力 一侧的偏上方；冷却水进口、水流转向处和水腔狭窄处对应的缸壁上；缸套下部密封圈附近缸壁。缸套冷却水腔除缸套穴蚀外，不应忽视气缸套和气缸体材料的差异和材料内部的各种电化学不均匀性导致的宏观和微观电化学腐蚀。这两种腐蚀同时存在或交替进行均会加重缸套的腐蚀。此外，冷却水(海水或淡水)的水质、含气量、流速等均对穴蚀有影响。 2.气缸套穴蚀机理 1）一般穴蚀机理：迄今为止，关于穴蚀机理的论述很多，其中较为普遍接受的一种理论认为：机件发生穴蚀的先决条件是机件浸于液体中，并与液体有相对运动，或机件在液体中受到某种能量的传递作用，形成液体中的局部瞬时高压或瞬时高真空。在瞬时高真空区，液体汽化形成气泡，或溶于水中的空气以空泡形式从液体中分离出来；在另一瞬间形成高压时，空泡、气泡被压缩，泡内气体迅速液化而使气泡溃灭，这时周围液体急速冲向溃灭处，产生极强的冲击波作用在金属表面。频繁地冲击，使机件表面金属逐渐剥落。与此同时，金属表面还产生微观电化学腐蚀，两种腐蚀交替进行共同作用致使机件穴蚀破坏。 2) 发电机气缸套外圆表面与气缸体(或机体)构成冷却水空间，在狭小的环形通道中流动着淡水或海水。发电机运转时，由于缸套和活塞之间的间隙，活塞在侧推力作用下不断地冲撞着缸壁的左、右侧，使气缸套产生高频振动。缸套高频振动和缸壁的弹性变形使冷却水空间的容积交替地增大和减小，冷却水相应交替地膨胀与被压缩。膨胀时受拉伸作用形成瞬时低压，被压缩时形成瞬时高压。此外，冷却水进口和流动时产生涡漩使冷却水通道内压力变化，也会形成瞬时高压或低压。在瞬时低压时产生气泡，瞬时高压时气泡溃灭，缸套外圆表面频繁受到冲击和微观电化学腐蚀作用而破坏。 3．影响缸套穴蚀的因素：生产中并非所有的筒状活塞式发电机气缸套都发生穴蚀破坏，即使是发生穴蚀破坏其程度也各不相同。缸套穴蚀与发电机的机型、结构、爆发压力、冷却水腔和冷却介质、发电机的工艺参数等有关。 1）缸套振动。发电机运转中气缸套高频振动是产生穴蚀的根本原因，缸套振动强度与以下各点有关：（1）活塞与气缸套之间的配合间隙：活塞在气缸中运动时，活塞对气缸壁的冲击能量的大小取决于活塞质量和活塞在气缸中横摆时的速度。活塞质量固定不变，但速度随着活塞与缸套之间的配合间隙的增加而增大。所以，活塞对缸壁的冲击能量取决于活塞与缸套配合间隙的大小。配合间隙大，活塞横摆加速度大，冲击前壁能量大，则缸套振动增强。（2）缸套刚度：缸套刚度直接影响缸套的振动。刚度大，受活塞冲击时缸套变形小，振动小，可有效地防止穴蚀。缸套刚度除与其材料有关外，还与缸套壁厚和纵向支承跨距的大小有关，缸壁厚度增加，支承跨距缩短，缸套刚度增大。气缸套与气缸体(机体)之间的配合间隙对缸套的刚度亦有影响。如果发电机缸套与缸体铸成一体，缸套刚度增大，可有效地防止穴蚀。（3）冷却水腔结构 冷却水腔通道太窄，水流速度增高，容易产生空泡。发电机设计时要求冷却水腔内水流速度应小于2m/s，水腔宽度t为14%D (D为气缸套内径)或不小于10mm，各处均匀一致，水流畅通不形成死水区和涡流区，有利于降低缸套穴蚀。发电机把冷却水腔窄处由1.5mm增至7mm，大大降低缸套穴蚀。 2）冷却水温度与压力：冷却水温度过高将加速腐蚀的进程，但也不宜长期水温过低。实验表明，钢铁和铝等金属材料在淡水温度为50～60oC时穴蚀严重，随着水温的升高，穴蚀破坏减轻。从发挥发电机的效能和降低腐蚀、穴蚀出发，冷却水腔淡水温度在80～90oC为好。冷却水压力高可以抑制空泡的形成，减少穴蚀的发生。但冷却水压力提高将使其温度升高而加速穴蚀。 4．防止缸套穴蚀的措施 除从材料和结构上的改进来防止和降低缸套穴蚀外，对发电机气缸套穴蚀，还可采用以下措施： （1）缸套外圆表面覆盖保护层或强化层。采用镀铬、渗氮、喷陶瓷、涂环氧树脂或涂尼龙等工艺使金属表面与冷却水隔开，或使缸套外圆表面强化，可有效地防止电化学腐蚀与穴蚀。 （2）在冷却水腔内安装锌块实施阴极保护防止电化学腐蚀；例如发电机气缸套外表面安装锌带并坚持定期更换取得防止穴蚀的良好效果。 （3）在冷却水中加入缓蚀剂；例如乳化油缓蚀剂或被膜缓蚀剂，使在缸套外表面上形成一层较薄的连续保护膜，不仅可以防止电化学腐蚀，而且可以减弱空泡破裂时的冲击波对缸套外表面的冲击作用，从而减轻穴蚀。 结论：在实践中防止或减轻穴蚀的方法很多，选用时依具体机型、结构和产生穴蚀的原因而定，以取得良好预防效果。

康明斯发电机组的耗量特性 在满足电力网络负荷平衡的前提下，发电机组 负荷分配指的是通过有计划的安排各个发电机组的出力，使得整体的的消耗油量变得小，让成本达到少，进而提升整个发电厂的效率与收益。发电机组一般是通过在气缸中燃烧，然后借助转化的爆炸动力来推动机的运作，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。因为发电机的做功的数量很大程度上取决于消耗的数量，而发电机的进气量又规定了发电机组出力的大小，由于负荷时刻在波动，为了保证康明斯发电机组在任何时刻达到经济工况，必须对康明斯发电机组的动力特性进行准确的模拟。即确定康明斯发电机组的耗油量特性。 发电机组发出的功率，与发电机组消耗的等的关系形成发电机组的耗油量特性曲线。而发电机组的这一曲线是电力发电机组 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，通过分析计算得到发电机组的耗油量特性是必不可少的步骤。 研究发电机组的耗油量特性的参数，必须先对火力电发电机组的参数进行全面了解，单元发电机组的的使用量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发电机组的启停成本；发电机组在低负荷状态下，为了保证锅炉的稳定燃烧需要进行投油稳燃。如果综合考虑这些成本，会使得发电机组的耗油量B与出力P之间的关系和规律变得难以分析。限于篇幅，本文只讨论康明斯发电机组在稳定负荷下的耗油量特性关系，即不考虑发电机组的启停成本，但是对于发电机组的出力范围进行考虑，可有效避免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，单元发电机组的耗油量特性可以表示为： B=F（P） 式中B为消耗油量，即每小时的标准耗油量（单位：t/h）；P为发电机有功功率（单位：MW）。