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造成柴油发电机组烧瓦和轴瓦失效现象的原因
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(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、北京当地唧”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、北京当地润滑油压力原来正常后又突然大幅度下降、北京当地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、北京当地龟裂、北京当地烧损、北京当地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、北京当地机体报废。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、北京当地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、北京当地过脏;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、北京当地超转速运转: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、北京当地分析引起故障的原因,如轴瓦失效是由于润滑油压力低、北京当地缺润滑油,还是油道有脏堵、北京当地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。



柴油发电机组气门传动组的结构
气门传动主要为凸轮轴及其驱动装置。包括随动臂、北京当地推杆、北京当地摇臂轴以及丁字压板等。气门传动能保证按一定的配气相位及时开闭进气门和排气门,并保证有足够的开度。
1.凸轮轴
凸轮轴的结构是直接影响发动机性能的关键零件之一。近年来康明斯公司通过对凸轮轴的改进,使柴油机性能有了一个飞跃的提高,形成了目前6BT系列柴油机凸轮轴的两种形式,即大凸轮轴和小凸轮轴两种。大凸轮轴的轴颈为63.5mm,小凸轮轴的轴颈为5.8mm。大凸轮轴又因柴油机某些结构的改变而分为Ⅰ、北京当地Ⅱ、北京当地Ⅲ、北京当地Ⅳ、北京当地Ⅴ、北京当地Ⅵ等型,目前国产的为Ⅰ型。由于大凸轮轴喷油持续期较短,喷油压力较高,燃烧较为完全,能改善燃烧经济性,降低排气温度并可凸轮轴弯曲变形,因此近年来生产的6BT系列柴油机已全部采用大凸轮轴。我国生产的重庆康明斯K6系列柴油机凸轮轴位于气缸体顶部。这样使得推杆较6BT系列柴油机的短、北京当地重量轻,提高了配气机构的刚度,减少了惯性。
6BT系列柴油机凸轮轴为7个轴颈的全支撑结构。凸轮轴上共有18个凸轮,其中有6个由几段圆弧组成的喷油器的驱动凸轮,12个控制进、北京当地排气门开闭的桃形凸轮,凸轮轴的前端装有正时齿轮,直接和曲轴上的正时齿轮合,间隙为0.10~0.40mm。凸轮轴的止推装置有两种,一种是止推板,轴向驾校为0.03~0.13mm;另一种是凸轮轴轴承支撑,间隙为0.20~0.33mm。
凸轮轴共有七道轮轴劲,每道凸轮轴劲中部有环形槽与气缸壁上的机油想通,机油由油道进入以润滑凸轮轴劲。凸轮轴衬套内径尺寸相同,而壁厚有两种;一种是薄壁衬套,壁厚味1.59mm;另一种是厚壁衬套(大凸轮轴机型上用厚壁衬套),壁厚味2.38mm。凸轮轴(大凸轮轴机型)的七个衬套与三种规格,如图3-16所示。在第七道衬套上有一个定位缺口,安装时应朝下,对准缸体上的油孔
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发电机多种异常状态及危害
随着电力工业的迅速发展,发电机单机容量的不断增加,大型发电机组在电力系统中越来越重要。人们对发电机的可靠性、北京本地性要求越来越高。发电机的运行对保证柴油发电机组的正常工作和电能质量起着极其重要的作用。但是较之故障,异常运行状态发生的机率更大,比如定子绕组过负荷、北京本地发电机失磁、北京本地失步,发电机逆功率运行,非全相运行等。这些威胁同样不容忽视,所以研究大型发电机的异常运行及保护是很有必要的。由于大型发电机多采用三相分相操作主开关,非全相运行已成为发电厂电气运行的重点防止对象。本文针对大型发电机非全相运行进行了分析研究,采用对称分量法得出了各相电流、北京本地各序电流及相序电流间的关系,并用KATLAB软件进行了仿真,验证了理论分析的结果。同时,就发电机组非全相保护存在的问题提出了改进方案,并给出了发电厂发生非全相运行故障时的一些处理方法:
1、北京本地低励磁或失磁对于容量在100KW以下不允许失磁运行的发电机,当采用直流励磁机时,应在灭磁开关断开时同时断开发电机断路器。容量在100KW以上的发电机也应装设失磁保护。对于水轮发电机,保护动作于解列灭磁;对于柴油发电机,保护动作于减出力,以便缩短异步运行时间尽快恢复同步运行,在不允许继续异步运行或失磁后母线电压低于允许值时,保护动作于解列灭磁。
2、北京本地定子过电流或过负荷保护
在定子绕组、北京本地励磁绕组上应装设定时限和反时限过负荷保护。定时限过负荷保护动作于信号或自动减负荷、北京本地降低励磁电流。反时限过负荷保护动作于解列或程序跳闸、北京本地解列灭磁。
3、北京本地逆功率保护
对于容量在200KW及以上的柴油发电机,宜装设逆功率保护。保护带时限动作于信号,经长时限动作于解列。 以上所述的解列灭磁,是指断开发电机断路器,汽轮机甩负荷。减出力,是指将原动机出力减到给定值。程序跳闸,对柴油发电机来说,是指首先关闭主汽门,待逆功率继电器动作后,再跳开发电机断路器并灭磁。对水轮发电机,是指首先将导水翼关到空载位置,再跳开发电机断路器灭磁。
4、北京本地发电机失步保护对于容量在300KW及以上的发电机,需装设失步保护,保护动作于信号或解列。若发生失步现象,应尽快创造恢复同期的条件,一般可采取增加发电机的励磁,或减少该失步电机的有功出力,进而将其牵入同步。动减负荷、北京本地降低励磁电流。反时限过负荷保护动作于解列或程序跳闸、北京本地解列灭磁。
5、北京本地非全相运行保护
发电机变压器组的非全相运行故障,大多数发生在机组解列、北京本地并列的操作过程中,正确地进行机组解列或并列的操作是大幅度地减少因负序电流烧损发电机转子的简单而有效的措施。因此只要遵循保持发电机励磁、北京本地稳定机组转速、北京本地减少机组出力、北京本地控制定子电流的原则,严格按照合理顺序进行操作和调整,完全可以把负序电流控制在允许的范围之内。 由于现在大型发电机多采用三相分相操作主开关,非全相运行已成为发电厂电气运行的重点防止对象。所以在下面的章节中我将重点分析发电机非全相运行及其相应的保护措施。
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