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丽江周边租赁发电机
<丽江>维曼机电设备有限公司



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造成柴油发电机组烧瓦和轴瓦失效现象的原因 【摘要】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，我们要掌握备用柴油发电机曲柄连杆机构常见故障与维修排除方法. 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。 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）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、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，才能保证柴油发电机可靠工作，以免更换轴瓦后，再次发生同类故障。

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发电机组的连杆组由连杆体、连杆盖、螺栓和轴承组成 连杆组由连杆体、连杆盖、连杆螺栓和连杆轴承组成，有锰合金结构钢锻造而成，并经过淬火、回火和喷丸处理。 连杆小头用来安装活塞销。连杆小头内压有两个衬套，两个衬套之间的间隙行程凹槽，杆身的油道彼此相通，有杆身孔中进入的机油送到小头以润滑活塞销和衬套。小头呈楔形，可减轻连杆的重量，并且可使冷却活塞顶部的机油落下来再次润滑活塞销。 连杆杆身连接着连杆的小头和大头。杆身呈工字形断面，这样既减轻连杆的重量，又保证连杆有足够的刚度和强度。杆身中间有润滑小头的油道，油道在大头一端偏离连杆中心，其目的是提高轴承的承载能力，当活塞在上止点爆发压力 时，曲轴上的压油孔正好对准连杆杆身的油孔，这样能给活塞销以充足的润滑，可延长活塞销的使用寿命。 连杆大头为平切口式，连杆盖和连杆体有两个圆柱销定位，并由螺钉依靠精密加工的螺纹将其紧固在两杆体上（设锁紧装置），连杆螺钉的紧力矩为190～203N·m。 在康明斯柴油机上采用两种不同形式的连杆。这两种形式的连杆式完全能互换的，并能够安装到相同的发动机上。 早期设计的连杆在杆身和盖上装有两个装配定位环。这种连杆在杆身和盖上仅有一处平衡台。现在设计的连杆杆身和连杆盖上则装有四个单位环。这种连杆在杆身和盖上各有一处平衡台。 连杆大头中装有连杆轴承，采用耐磨合金轴瓦。钢背上面为铜铅合金层，其合金厚度为0.5mm。其次是捏层，厚度为0.01mm，用以提高覆盖层的结合性。上面为镀有铜铅合金层，提高了轴承承受负荷的能力和耐疲劳性，还具有良好的减磨性和耐蚀性。所以对于镀有电镀层的轴瓦，应不就行镗削或刮削，否则将镀层搪掉，就完全去原来加覆盖层的意义了。 在康明斯柴油机上采用了两种不同的连杆轴瓦。现在的连杆轴瓦比早期的连杆轴瓦具有更大的承载能力，不要将新的和旧的轴瓦混装在同一连杆上。不同的连杆轴瓦可以从连杆轴瓦背面的零件号来加以识别。永远不要再同一根连杆上混装不同型号的轴瓦。

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柴油发电机工作原理 柴油发电机组是一种小型发电设备，系指以柴油等为燃料，以柴油机为原动机带动发电机发电的动力机械。整套机组一般由柴油机、发电机、控制箱、燃油箱、起动和控制用蓄电瓶、保护装置、应急柜等部件组成。整体可以固定在基础上，定位使用，亦可装在拖车上，供移动使用。柴油发电机组属非连续运行发电设备，若连续运行超过12h，其输出功率将低于额定功率约90%。尽管柴油发电机组的功率较低，但由于其体积小、灵活、轻便、配套齐全，便于操作和维护，所以广泛应用于矿山、铁路、野外工地、道路交通维护、以及工厂、企业、医院等部门。 柴油机的工作是由进气、压缩、燃烧膨胀和排气这四个过程来完成的，这四个过程构成了一个工作循环。活塞走四个过程才能完成一个工作循环的柴油机称为四冲程柴油机。进气，它的任务是使气缸内充满新鲜空气，压缩时活塞从下止点间上止点运动，后续燃烧膨胀，排气冲程的功用是把膨胀后的废气排出去，以便充填新鲜空气，为下一个循环的进气作准备。当工作冲程活塞运动到下止点附近时，排气阀开起，活塞在曲轴和连杆的带动下，由下止点向上止点运动，并把废气排出气缸外。 在柴油机汽缸内，经过空气滤清器过滤后的洁净空气与喷油嘴喷射出的高压雾化柴油 充分混合，在活塞上行的挤压下，体积缩小，温度迅速升高，达到柴油的燃点。柴油被点燃，混合气体剧烈燃烧，体积迅速膨胀，推动活塞下行，称为‘作功’。各汽缸按一定顺序依次作功，作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量，从而带动曲轴旋转。 将无刷同步交流发电机与柴油机曲轴同轴安装，就可以利用柴油机的旋转带动发电机的转子，利用‘电磁感应’原理，发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流。 这里只描述发电机组基本的工作原理。要想得到可使用的、稳定的电力输出，还需要一系列的柴油机和发电机控制、保护器件和回路。

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交流发电机和发电机组额定值的定义 交流发电机上的kVA额定值主要受绕组绝缘系统的热能力控制 交流发电机的额定值定义了其向连接负载提供电力的能力。额定值以kVA为单位，并且是在发电机组应用中交流发电机选型的起点。虽然在选型和选择过程中还必须考虑其他因素，但本文讨论的主题包括额定值和占空比的定义、行业中使用的术语以及这如何为协助GOEM为其发电机组选择合适的交流发电机提供信息。 交流发电机额定值 交流发电机的kVA额定值主要取决于绕组绝缘系统的热容量和所需的预期使用寿命。对于给定的使用寿命，绝缘等级越高，交流发电机运行时的热量越高。 下表列出了用于对绝缘系统的性能进行分类的字母和相应的标称工作温度。 现代绕组绝缘的行业标准是低压系统为H级（<1kV），中压和高压系统为F级（>1kV）。 然而，应该注意的是，分配给绝缘系统等级的字母不一定与交流发电机额定的温升等级相同。如果交流发电机上的kVA额定值导致运行温度低于绝缘系统的标称容量，则运行寿命会延长。相反，如果kVA额定值导致高于绝缘系统标称能力的工作温度，则工作寿命会缩短。 这两种情况都是可接受的运行条件，但是在为特定应用选择交流发电机时，必须考虑交流发电机绕组的预期寿命。 示例：备用电源与主电源应用 在典型的备用电源应用（例如医院）中，每年的运行时间很可能少于200小时。在安装的整个生命周期内，例如15年，这相当于总共多3000小时运行时间。鉴于运行时间相对较低，交流发电机可以在更高的温度下运行，因此额定值相对较高。 出于这个原因，客户将在备用应用的交流发电机上达到kVA额定值峰值。 然而，在连续运行的应用中，例如嵌入式发电方案，运行时间可能高达每年8000小时。这相当于在同样的15年期间运行超过120000小时。在这种情况下，绕组的温度必须使用相对较低的kVA额定值来降低。 因此，客户的交流发电机将达到F级甚至B级kVA额定值。 热损伤曲线说明绝缘寿命随工作温度的变化，并与其他工具结合使用，以便在为特定发电应用的交流发电机指定额定值时做出选型和选择决定。 发电机组额定值 发电机组额定值原理引入了备用和主电源应用的概念。在ISO8528-1的指导下，发电机组额定值的定义按应用分为四个类别。 ■ 应急备用电源，（ESP额定值） ■ 限时主电源，（LTP额定值） ■ 主要额定功率，（PRP额定值） ■ 连续运行功率，（COP额定值） 每个定义都规定了以下标准： ■ 负载类型 其中包括可变负载，即负载循环的幅度和持续时间不同，另外还有恒定负载，即负载保持恒定水平，但负载循环的持续时间可能会有所不同。 ■ 每年运行小时数 将平均负载水平与发电机组的指定额定值进行比较，并表示为额定kVA的百分比。发电机组必须能够在规定的小时数中在平均负载水平运行。 ■ 过载要求 过载能力表示可在指定的持续时间内高于指定kVA额定值的百分比。 交流发电机额定值的术语和定义因行业而异，与发电机组使用的术语和定义不一致。交流发电机的定义以国际标准ISO 8528-3、IEC 60034-1和一些全国标准（如NEMA MG 1-32（北美））为指导，这些标准本身引入了进一步的变化。 下表总结了根据ISO 8528-1对发电机组的定义以及ISO 8528-3和IEC 60034-1对交流发电机的定义。尽管存在差异，但该表显示了如何匹配交流发电机与发电机组的额定值和运行负荷。 需要注意的是，与标准相比，GOEM可能决定提供更高水平的性能，例如更高的平均负载或更长的运行时间。 在将交流发电机与发电机组额定值和应用相匹配时，需要考虑到这一点。

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关于柴油发电机组的技术探讨 　一、柴油发电机组主要参数 当前性能优良的柴油发电机是一个功能完善、功率容量范围大、对环境和场地条件要求低、安装使用方便的小型发电设备。其使用相对广泛输出容量从数KVA到数兆VA。柴油发电机组主体主要由发动机、发电机和控制系统三部分组成。其中与现代柴油发电机组配套的同步交流发电机由于性能及结构的特点，普遍采用自励恒压型通常选用自激式同步交流发电机和PMG永磁式激励式同步交流发电机。发电机组包括以下几项主要性能参数。 电压调整率：在负载功率因数为0.8-1、负载空载至满载变化、从冷机到满机及转速下跌4.5%以内等情况下电压调整率可以控制在±1%以内。 频率调整率：负载从0-100%范围内变化频率稳定不变。 随机频率波动：负载处于0-100%功率之间任何值随机频率波动率 值±0.25%。 电压波形：电路开路空载 总波形畸变1.5%只相平衡负载 总波形畸变5%。 金融业机房一般采用“市电——发电机——UPS”并机系统组成的供电系统。系统中发电机的负载主要包括UPS、机房专用空调、应急照明、消防电梯等这些负载启动或运行时都会对发电机产生振荡和干扰。尽管在组成“市电——发电机——UPS”供电系统时发电机的负载量在其额定输出容量范围内，但在实际情况中，市电中断而发电机投人运行过程中却经常发生工作不稳定，产生多种使“发电机——UPS”系统不能正常工作的现象。 1、负载反馈的波动电压造成发电机输出电压稳定度较差，常出现发电机组输出电压振荡现象。UPS整流器允许的输人电压范围一般在±15%巧或更宽发电机的输出电压不稳定对其影响较小。 2、UPS整流器的输人谐波造成多个过零点。 3、发电机的频率（转速）振荡一般情况下，频率振荡比电压、电流振荡范围小，但影响比较大，导致UPS处于频繁切换及非正常工作状态。频率振荡一般在±5%以内，由于负载有规律地忽大忽小，造成发电机组工作也忽强忽弱，加剧机组振动，加速机械磨损甚至引起机件严重损坏。频率振荡明显的特征之一，即柴油机工作噪声有规律地忽大忽小，因此必须引起高度重视。 4、工作不正常空调压缩机启动和电梯升降的瞬间会导致发电机发生±Hz频率漂移造成UPS频繁切换。当频率、电压振荡变化超出UPS输入工作范围时，UPS由蓄电池供电而发电机在无UPS负载时恢复正常，随即UPS又自动投人，这样交错进行。频率漂移会对UPS正常运行产生两方面影响。一方面是不能旁路，另一方面是电池寿命缩短。 二、发电机运行不稳定原因分析 在“市电——发电机——UPS”供电系统中，UPS电路结构决定了其输人非线性的特性。典型的是传统双变换在线式UPS，由于其输人端AC/DC变换器是整流滤波电路，它的输入电流是脉动电流，不仅输入功率因数低（0.7一0.8），还包括大量的高次谐波电流（30%一40%）。低输人功率因数和谐波电流都会通过发电机定子线圈的感性内阻，由于发电机组定子线圈内阻大于电力变压器的短路阻抗，因此发电机更易受到非线性负载的影响即在同样的负载电流波形失真度（THDI）情况下，其电压波形失真度（THDI）大于变压器。同时的谐波电流使发电机损耗明显增大（磁滞损耗正比于电流频率涡流损耗比于电流频率的平方及导线的电流趋肤效应），并使得发电机的输出电压波形失真度明显增大，严重影响发电机的正常工作。 此外，负载的阶跃变化、UPS前端滤波器提供的容性电流都是造成发电机组不能正常工作的主要原因。 三、发电机组的使用与维护 为确保发电机组的安全运行日常运行维护和快速的故障排除至关重要。根据发电机组的不同维护和检修的内容、步骤、方法有所区别，一般应按照发电机组保养要求和本单位制定的维护计划进行。 (1)定期检查项目定期测量发电机电池组的电压及内阻情况并进行记录定期检查空气过滤器、冷却液位、驱动皮带、排烟系统、燃油液位、机油液位、各种控制器及工作环境等情况。 (2)须按照发电机组保养要求及时更换机油、三滤、启动电池及冷却液。 (3)定期由供应商对发电机组进行检测并出具报上口 (4)定期(至少一个季度一次)进行发电机组空载、带载测试。 针对柴油发电机组出现的故障，应该有步骤有目的地进行检查与分析，切不可盲目检查，胡乱拆卸。应根据故障的异常征兆、迹象、响声、出现时机、变化规律来寻找故障产生的部位，从原理与结构层面进行细致的分析推理，做出正确判断来寻找产生故障原因。查找故障时应从简到繁、由表及里按系统部位分段分步骤进行。

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