气缸套高频振动是柴油发电机产生穴蚀的根本原因 导读：发生穴蚀破坏的除了柴油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柴油发电机的重要问题，引起国内外的重视与研究。气缸套穴蚀是柴油发电机普遍存在的严重问题。随着柴油发电机的功率增加、强载度提高和高速、轻型化，气缸套穴蚀破坏就成为妨碍柴油发电机正常运转的首要问题，严重地影响柴油发电机的工作可靠性和气缸套的使用寿命。 一般说来，高速、轻型大功率柴油发电机，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。有的柴油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，甚至柴油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柴油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，一般集中在柴油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) 柴油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。柴油发电机运转时，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柴油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。缸套穴蚀与柴油发电机的机型、结构、爆发压力、冷却水腔和冷却介质、柴油发电机的工艺参数等有关。 1）缸套振动。柴油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。如果柴油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。柴油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。柴油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。从发挥柴油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，对柴油发电机气缸套穴蚀，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；例如柴油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。

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柴油发电机组行业回顾 从1998年起，中国的柴油发电机组开始了大跃进，新机--特别是康明斯在中国得到了前所未有的发展。这是因为中国的经济改革开放所带来的国外资本流入，新厂房剧增、电力系统发展速度过慢，使得发电机组从备用电源几乎成了主力电源，正是这样，造就了一批康明斯和威尔逊的代理商大亨。 从2002年开始， 电力系统逐步完善，加上新厂投资有序发展，发电机代理公司越来越多，新机的销量明显下降；这是由于前几年累计下来的发电机组开始需要保养和维修，于是以维修、耗材为主的发电机公司开始大量涌现，并创造了又一次的经济腾飞。 2003年开始，美国、俄罗斯、加拿大相继大停电，造成了世界性的电力危机，当时的中国没有多少人注意到这是什么信号。 2004年，中国进入了有史以来“热”的夏天，不仅珠三角拼命的限电拉闸，短短的两个月，限电文件就下达到全国每一个工业城市。这时恰恰有很多企业的发电机组转为备用，出现了一部分闲置的机组，一部分企业开始尝试租凭发电机组，于是二手发电机组慢慢火起来。2004到2006，浙江政府对自备发电机组的企业进行补助的文件一下达，二手发电机组的生意红了半边天，疯狂的时候二手的价钱比新机还贵，为什么？因为新机早就卖完了，要新机，订货期近1年！也是在这时，因为二货源毕竟有限，供求关系达到空前逆反，如何解决这个问题？有部分发电机公司想到了组装二手发电机组，用丢弃的船机、工程机械、汽车的动力买配件进行维修、组装，价格也出奇的高。 疯狂毕竟是需要调整的，接下来的2007年平淡了很多，虽然生意还是继续，但已经回到了2003年的水平，这时候很多公司，特别是有一定规模的发电机公司开始寻求出路，一部分开始进行发动机制造，一部分开始自行生产发电机（电球），很多公司就开始了发动机+发电机=发电机组的组装之路，这时候，国内的平淡让部分发电机公司开始寻求国外市场，小汽油机、小柴油机再来中、大型柴油发电机组，从东南亚到非洲，国际贸易开始走高。 2008年，我想再过几十年我们也不会忘记这个年份，不仅是因为奥运会、雪灾、地震，更因为2008年真正让整个发电机组行业来了个冰火两重天，刚刚进入2008年，一场雪灾让国人落泪无数，各发电机公司捐款捐物，同时也带来了不小的机组订单。512地震让整个中华儿女失声痛哭，救援的发电机组订单也纷至沓来，部分公司因此也获利颇多，50～200KW的发电机组再次脱销。 下半年，美国的救市计划让国人感受到全球性的经济危机真正降临，这两年的物价提升，加上国人不太愿意面对的经济危机的波及，让中国的经济走入一个迷雾的沼泽， 开始对依赖出口的发展模式开始调整，为今后的“扩大内需”做好安全和良性循环的准备；回到发电机组行业，受全球性经济危机的影响，大部分依赖出口的企业开始萧条，导致依赖维修和售卖发电机组的发电机公司跟着萧条，国际贸易也没有大的起色，行业一时跌入冰点。 但奇怪的事情还是在上演，有很多人会问：为什么这么多发动机的生产厂商还是有做不完的单呢？还有部分发电机（电球）生产商也是一样，还是天天加班？据分析了，主要是因为2007年和2008年上半年的全球性采购量增长的原因，一部分由于一些 的开发建设所需，一部分是由于国际支援订单，还有一部分来自于战争等因素，当然不管是什么因素，现在看到的事情其实是07年和08年初的“订单”，并不能表示现在的真正情况。 当然除了全球性经济因素，还有一个重要的因素也是导致发电机组行业萧条的关键，那就是油价，这几年年年攀升的油价让本来“划算的”的发电机组成了“不到非常必要的时候 放着”的摆设，恐怕很多行业人士又要开始怀恋原来“承包发电”的时代了