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造成山东柴油发电机组烧瓦和轴瓦失效现象的原因
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【摘要】山东柴油发电机在使用过程中，随着使用时间的增长，…山东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，我们要掌握备用山东柴油发电机曲柄连杆机构常见故障与维修排除方法.
山东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。
山东柴油发电机工作时，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，一般可判断山东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，重者会使山东柴油发电机曲轴颈严重拉伤，甚至还会使曲轴、机体报废。造成山东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山东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）山东柴油发电机刚起动，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）山东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，才能保证山东柴油发电机可靠工作，以免更换轴瓦后，再次发生同类故障。
山东柴油发电机组有什么特性
介绍柴油机特性的目的在于通过分析柴油机特性曲线的变化规律，了解柴油机在各种调整情况和工况(即各种转速及负荷)下的动力性和经济性，从而分析影响特性的各种因素，以便合理使用柴油机，了解它在什么情况下动力性 ，在什么情况下经济性 。当需要 功率输出时，就充分发挥它的动力性能，在其他情况下工作时，则尽可能使它的经济性 。
柴油机特性内容较多，其中主要是使用特性。实际上，柴油机经常在类似于使用特性工况下工作，因此，这里仅介绍它的使用特性。
(1)速度特性柴油机在保持供油量不变的情况下(即高压油泵调节齿条位置固定)，其功率、扭矩、油耗率等性能参数随转速的变化关系，称为速度特性。油量调节机构固定在标定功率循环供油量位置时的特性称为柴油机全负荷速度特性(一般称外特性)。它代表该柴油机在使用中允许达到的 性能。
速度特性是通过试验测得的，试验时应将供油提前角、冷却水温度、润滑油温度等调整到 值，油量调整机构的齿条固定在 供油的位置上，然后逐渐增加柴油机的负荷，使转速改变，分别在几种转速下测定柴油机的有效功率Ne、扭矩Me、燃油消耗率ge等参数，即得柴油机的外特性。
①扭矩Me曲线的变化规律：循环供油量不变时，扭矩Me与指示效率ni、机械效率nm。及充气系数书nv正比，若知道ni、nv及nm随转速而变化的关系，即可知道Me随转速变化的关系。
高转速时，充气系数nv降低，而且燃烧过程经历的时间缩短，不完全燃烧现象增加，致使ni有些下降，nm也下降，而每循环的供油量g，由于喷油泵在喷油过程中，溢流的燃油通过油孔时发生节流，转速较高时，节流作用增强。因此，g增加。
当转速过低时，由于空气涡流减弱，燃烧不良及散热漏气损失增加，使ni降低，扭矩Me也降低。因此，速度特性曲线中，扭矩随转速变化形成两头低(即高速和低速)，中间凸起的形状。
②功率戈曲线的变化规律从功率Ne=Ne2πn/60×1/1000关系式可知，在一定转速范围内，扭矩Me随转速n变化不大，因此，功率Ne几乎随转速n成正比增加。外特性中Ne曲线几乎一斜率直线段，故在 转速下有效 功率。
(2)柴油机的调速特性调速器的作用是根据负荷变化自动调节供油量而改变扭矩，使柴油机转速变化不超过允许范围。在调速器的作用下，柴油机的扭矩、功率、燃油消耗率等性能参数的变化关系称为调速特性。
调速特性曲线由实验而得，由调速器控制喷油泵齿条移动，使负荷由零变到 ，测取其扭矩、功率、油耗率等参数，然后绘成曲线。曲线1为柴油机的外特性曲线，曲线2到曲线7是调速器手柄处于不同位置的调速特性
(3)柴油机的负荷特性柴油机的负荷特性是在转速保持一定数值不变时，通过改变喷油泵调节杆的位置，用增加或减少供油量的方法来改变载荷。在这种情况下，每小时燃料消耗量GT和燃料消耗率g，和排气温度Tr,及排气烟度随柴油机负荷(Pe或Nn)改变而变化的关系，即GT=f(Ne)、gg=f(Ne)称为柴油机的负荷特征。
从小负荷区域，燃油消耗率gg随负荷增大逐渐减少，当减小到一定程度时，便不再减小，反而随负荷增加而升高。这是因为随负荷增加机械效率nm迅速增加，同时热损失也随负荷增加而相对减小，指示效率nm随之增加，当负荷达某值时，ni、nm的乘积达 值，因而出现 油耗率。然而负荷再增加，供油量增加，使热损失增大，燃烧情况恶化，使ni减小，因而油耗率增大，当供油量超过点2时，排气出现黑烟，故2点称为“冒烟界限”点。当喷油量增到点3时，功率达到 值，继续增大喷油量，gg显著增加，而功率Ne反而降低。这是因为喷油量超过。“冒烟界限”时，由于燃烧不完全，排气冒烟，不仅使燃料消耗率ge增大，而且使柴油机过热，影响柴油机寿命，容易引起故障，因此，标定的循环供油量一般限制在“冒烟界限”范围内。6135G型柴油机在不同转速下的负荷特性。
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汽油发电机与山东柴油发电机的主要区别
1、点燃的类型：在柴油机内混合气是用压缩成热量点燃。而在汽油机的气缸内燃油和空气的混合是用火花塞点燃的。
2、燃油的种类：柴油比汽油的挥发性低，每加仑柴油却具有较大的热值。所以，用5dm3柴油比5dm3汽油能获得更多的功率。
3、燃油与空气的混合：在柴油机内，柴油与空气的混合是在柴油被喷入气缸之后进行的。在汽油机内，燃油与空气是在汽化器与进气管道中混合的。
因为混合必须紧接在燃油喷射之后，所以山东柴油发电机具有一个特殊设计的燃烧室，这个燃烧室有利于柴油与空气的混合。所以燃烧室的设计与制造对山东柴油发电机是非常重要的。
山东柴油发电机与汽油发电机的大区别在于点火装置与燃油系统的不同。山东柴油发电机是个压燃式内燃机，它使用一个喷油泵以及若干个喷油嘴；而汽油发电机有一个汽化器、一个分配器、以及若干个火花塞。
山东柴油发电机与汽油发电机也有很多相似的地方。山东柴油发电机与汽油发电机的外观几乎一样。山东柴油发电机的内部部件也与汽油发电机的相似，但山东柴油发电机内部的大多数部件比汽油发电机的更结实和更沉重，这是由于山东柴油发电机要承受机内更大的压力。山东柴油发电机的运行也如汽油机一样，有赖于空气、燃油和点火。
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