维曼发电机租赁为您分析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，以取得良好效果。
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660MW！世界首台汽轮机高位布置发电机组投运
12月23日16时16分，中国能建西北院总承包，华北院、东电一公司、西北电建参建的国华锦界电厂煤电一体化项目三期扩建工程5号机组通过168小时满负荷试运行，标志着世界首台汽轮机高位布置发电机组正式投入商业运营。
（来源：公众号“中国能建” ID：ENERGY-CHINA）
项目位于陕西神木锦界工业园内，是 大气污染防治计划重点建设项目，也是 “西电东送”北通道的重要电源启动点。
项目分四期建设
一期、二期
一、二期4台60万千瓦空冷机组和所配套的年产1800万吨煤矿已于2008年建成投产
三期
2台66万千瓦超超临界直接空冷燃煤机组
四期
规划建设2台100万千瓦机组
技术亮点
作为EPC总承包方，西北院创新设计、建设理念采用了多种先进技术，为项目赋予丰富的科技内涵
1
世界首创汽轮机高位布置
西北院在世界上首次采用了汽轮机高位布置技术，高位布置方案将汽轮机位置从常规的13.7米到65米高度，减少四大管道用量30%、排汽管道40%。
2
世界首例整体框架弹簧隔振汽轮机基座
项目采用世界首例整体框架弹簧隔振汽轮机基座，将主厂房框架与汽轮机基座联合布置，大大缩短了工期，也使工艺管道布设更加灵活。
3
世界首例“八机一控”智慧电厂
项目在世界上首次采用“八机一控”控制方式，将一期、二期、本期以及未来四期的八台机组通过一个控制中心控制，有效节约了场区用地面积，为多机组电厂开创了一种新型、、的控制运行模式。
项目进行全厂一体化设计，了信息孤岛，实现了不同系统间的信息交互，设置了全厂智能诊断中心，对八台机组的主机和主要辅机采用了可视化的状态监测及故障预警诊断系统。
此外，项目采用一键启停控制系统，简化了操作人员的工作，规范了机组启停操作程序，降低了误操作的可能性，提高了机组启停运行的经济效益。
4
实践“碳中和”的示范电站
该项目为二氧化碳捕集、封存、利用全流程示范燃煤电站，在国内率先实现二氧化碳“零排放”，获得了 重点研发计划支持。
5
低于燃机排放标准的燃煤电厂
项目采用静电除尘器、石灰石-湿法脱硫装置等，排放浓度均低于 燃机排放限值，达到了国际 水平。
管理亮点
项目以争创“ 优质工程金质奖”为目标
坚持“科学、系统、经济、环保”的创优理念
01
多维数据平台打造智慧工地
项目在建立了人员实名管理的智能门禁、全厂视频监视、全厂广播、环境实时监测、车辆测速、特种设备智能管理等六大系统多维数据融合、共享联动的数据平台，对项目工地进行全天候、无死角的智能化管理。
通过运用信息化手段，项目部实现了节省人力、管理过程留底和工程施工可视化的智能管理，将锦界三期工程打造成了专业、共享、开放、智慧的EPC智慧工地典范。
02
“三化”管理提管控效能
在引进先进信息化技术进行“智慧化”管理的同时，锦界三期工程根据施工标段和进度，将现场划分为17个管理“网格”进行“网格化”管理，将责任落实到人。此外，项目部通过对生产监督体系和保证体系人员施行“一体化”管理，提高了现场管理效能，根除了项目和管理的“两张皮”现象。
03
全过程质量管控铸精品工程
项目部建立健全质量管理体系，并持续完善升级。工程设计严格遵照法律法规规程执行，持续优化使设计指标 。项目现场建安工作重视事前、事中、事后质量控制，严格过程管理，发挥精品项目典型示范作用，以分部分项工程质量创优，促进整体工程质量创优。
为确保5号机组顺利投产，东电一公司锦界三期项目部及时调配人力、物力，应对各项试运节点工作，精心组织策划，严格系统调试，实现了5号机组按计划顺利通过168小时试运行。
锦界三期工程投产后，预计年发电量100亿千瓦时。
三期两台机组全部建成后，可就地转化煤炭350万吨。项目所产生的清洁电能，直送700公里以外的京津冀地区，有助于推动陕西煤炭资源的开发利用，促进京津冀地区经济建设和大气污染防治。
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