氣缸套高頻振動(dòng)是柴油發(fā)電機(jī)產(chǎn)生穴蝕的根本原因 導(dǎo)讀：發(fā)生穴蝕破壞的除了柴油發(fā)電機(jī)氣缸套零件外，還有軸瓦、噴油泵注塞、螺旋槳槳葉及離心泵葉輪等。機(jī)件穴蝕破壞問(wèn)題日益引起人們的關(guān)注，尤其是缸套穴蝕已是柴油發(fā)電機(jī)的重要問(wèn)題，引起國(guó)內(nèi)外的重視與研究。氣缸套穴蝕是柴油發(fā)電機(jī)普遍存在的嚴(yán)重問(wèn)題。隨著柴油發(fā)電機(jī)的功率增加、強(qiáng)載度提高和高速、輕型化，氣缸套穴蝕破壞就成為妨礙柴油發(fā)電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的首要問(wèn)題，嚴(yán)重地影響柴油發(fā)電機(jī)的工作可靠性和氣缸套的使用壽命。 一般說(shuō)來(lái)，高速、輕型大功率柴油發(fā)電機(jī)，不論是開(kāi)式冷卻還是閉式冷卻，氣缸套都有不同程度的穴蝕。有的柴油發(fā)電機(jī)投入運(yùn)轉(zhuǎn)不久(僅幾十小時(shí))就會(huì)在氣缸套外圓表面上出現(xiàn)穴蝕小孔，甚至柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不足千小時(shí)缸套就因穴蝕穿孔而報(bào)廢，此時(shí)缸套內(nèi)表面尚未磨損。二沖程十字頭式低速柴油發(fā)電機(jī)氣缸套基本不發(fā)生穴蝕破壞。 1．穴蝕部位：缸套穴蝕發(fā)生在濕式氣缸套外圓表面上，一般集中在柴油發(fā)電機(jī)的左右側(cè)方向，特別是承受側(cè)推力 一側(cè)的偏上方；冷卻水進(jìn)口、水流轉(zhuǎn)向處和水腔狹窄處對(duì)應(yīng)的缸壁上；缸套下部密封圈附近缸壁。缸套冷卻水腔除缸套穴蝕外，不應(yīng)忽視氣缸套和氣缸體材料的差異和材料內(nèi)部的各種電化學(xué)不均勻性導(dǎo)致的宏觀和微觀電化學(xué)腐蝕。這兩種腐蝕同時(shí)存在或交替進(jìn)行均會(huì)加重缸套的腐蝕。此外，冷卻水(海水或淡水)的水質(zhì)、含氣量、流速等均對(duì)穴蝕有影響。 2.氣缸套穴蝕機(jī)理 1）一般穴蝕機(jī)理：迄今為止，關(guān)于穴蝕機(jī)理的論述很多，其中較為普遍接受的一種理論認(rèn)為：機(jī)件發(fā)生穴蝕的先決條件是機(jī)件浸于液體中，并與液體有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，或機(jī)件在液體中受到某種能量的傳遞作用，形成液體中的局部瞬時(shí)高壓或瞬時(shí)高真空。在瞬時(shí)高真空區(qū)，液體汽化形成氣泡，或溶于水中的空氣以空泡形式從液體中分離出來(lái)；在另一瞬間形成高壓時(shí)，空泡、氣泡被壓縮，泡內(nèi)氣體迅速液化而使氣泡潰滅，這時(shí)周?chē)后w急速?zèng)_向潰滅處，產(chǎn)生極強(qiáng)的沖擊波作用在金屬表面。頻繁地沖擊，使機(jī)件表面金屬逐漸剝落。與此同時(shí)，金屬表面還產(chǎn)生微觀電化學(xué)腐蝕，兩種腐蝕交替進(jìn)行共同作用致使機(jī)件穴蝕破壞。 2) 柴油發(fā)電機(jī)氣缸套外圓表面與氣缸體(或機(jī)體)構(gòu)成冷卻水空間，在狹小的環(huán)形通道中流動(dòng)著淡水或海水。柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于缸套和活塞之間的間隙，活塞在側(cè)推力作用下不斷地沖撞著缸壁的左、右側(cè)，使氣缸套產(chǎn)生高頻振動(dòng)。缸套高頻振動(dòng)和缸壁的彈性變形使冷卻水空間的容積交替地增大和減小，冷卻水相應(yīng)交替地膨脹與被壓縮。膨脹時(shí)受拉伸作用形成瞬時(shí)低壓，被壓縮時(shí)形成瞬時(shí)高壓。此外，冷卻水進(jìn)口和流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生渦漩使冷卻水通道內(nèi)壓力變化，也會(huì)形成瞬時(shí)高壓或低壓。在瞬時(shí)低壓時(shí)產(chǎn)生氣泡，瞬時(shí)高壓時(shí)氣泡潰滅，缸套外圓表面頻繁受到?jīng)_擊和微觀電化學(xué)腐蝕作用而破壞。 3．影響缸套穴蝕的因素：生產(chǎn)中并非所有的筒狀活塞式柴油發(fā)電機(jī)氣缸套都發(fā)生穴蝕破壞，即使是發(fā)生穴蝕破壞其程度也各不相同。缸套穴蝕與柴油發(fā)電機(jī)的機(jī)型、結(jié)構(gòu)、爆發(fā)壓力、冷卻水腔和冷卻介質(zhì)、柴油發(fā)電機(jī)的工藝參數(shù)等有關(guān)。 1）缸套振動(dòng)。柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中氣缸套高頻振動(dòng)是產(chǎn)生穴蝕的根本原因，缸套振動(dòng)強(qiáng)度與以下各點(diǎn)有關(guān)：（1）活塞與氣缸套之間的配合間隙：活塞在氣缸中運(yùn)動(dòng)時(shí)，活塞對(duì)氣缸壁的沖擊能量的大小取決于活塞質(zhì)量和活塞在氣缸中橫擺時(shí)的速度。活塞質(zhì)量固定不變，但速度隨著活塞與缸套之間的配合間隙的增加而增大。所以，活塞對(duì)缸壁的沖擊能量取決于活塞與缸套配合間隙的大小。配合間隙大，活塞橫擺加速度大，沖擊前壁能量大，則缸套振動(dòng)增強(qiáng)。（2）缸套剛度：缸套剛度直接影響缸套的振動(dòng)。剛度大，受活塞沖擊時(shí)缸套變形小，振動(dòng)小，可有效地防止穴蝕。缸套剛度除與其材料有關(guān)外，還與缸套壁厚和縱向支承跨距的大小有關(guān)，缸壁厚度增加，支承跨距縮短，缸套剛度增大。氣缸套與氣缸體(機(jī)體)之間的配合間隙對(duì)缸套的剛度亦有影響。如果柴油發(fā)電機(jī)缸套與缸體鑄成一體，缸套剛度增大，可有效地防止穴蝕。（3）冷卻水腔結(jié)構(gòu) 冷卻水腔通道太窄，水流速度增高，容易產(chǎn)生空泡。柴油發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)要求冷卻水腔內(nèi)水流速度應(yīng)小于2m/s，水腔寬度t為14%D (D為氣缸套內(nèi)徑)或不小于10mm，各處均勻一致，水流暢通不形成死水區(qū)和渦流區(qū)，有利于降低缸套穴蝕。柴油發(fā)電機(jī)把冷卻水腔窄處由1.5mm增至7mm，大大降低缸套穴蝕。 2）冷卻水溫度與壓力：冷卻水溫度過(guò)高將加速腐蝕的進(jìn)程，但也不宜長(zhǎng)期水溫過(guò)低。實(shí)驗(yàn)表明，鋼鐵和鋁等金屬材料在淡水溫度為50～60oC時(shí)穴蝕嚴(yán)重，隨著水溫的升高，穴蝕破壞減輕。從發(fā)揮柴油發(fā)電機(jī)的效能和降低腐蝕、穴蝕出發(fā)，冷卻水腔淡水溫度在80～90oC為好。冷卻水壓力高可以抑制空泡的形成，減少穴蝕的發(fā)生。但冷卻水壓力提高將使其溫度升高而加速穴蝕。 4．防止缸套穴蝕的措施 除從材料和結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)來(lái)防止和降低缸套穴蝕外，對(duì)柴油發(fā)電機(jī)氣缸套穴蝕，還可采用以下措施： （1）缸套外圓表面覆蓋保護(hù)層或強(qiáng)化層。采用鍍鉻、滲氮、噴陶瓷、涂環(huán)氧樹(shù)脂或涂尼龍等工藝使金屬表面與冷卻水隔開(kāi)，或使缸套外圓表面強(qiáng)化，可有效地防止電化學(xué)腐蝕與穴蝕。 （2）在冷卻水腔內(nèi)安裝鋅塊實(shí)施陰極保護(hù)防止電化學(xué)腐蝕；例如柴油發(fā)電機(jī)氣缸套外表面安裝鋅帶并堅(jiān)持定期更換取得防止穴蝕的良好效果。 （3）在冷卻水中加入緩蝕劑；例如乳化油緩蝕劑或被膜緩蝕劑，使在缸套外表面上形成一層較薄的連續(xù)保護(hù)膜，不僅可以防止電化學(xué)腐蝕，而且可以減弱空泡破裂時(shí)的沖擊波對(duì)缸套外表面的沖擊作用，從而減輕穴蝕。 結(jié)論：在實(shí)踐中防止或減輕穴蝕的方法很多，選用時(shí)依具體機(jī)型、結(jié)構(gòu)和產(chǎn)生穴蝕的原因而定，以取得良好效果。

請(qǐng)聽(tīng)我說(shuō)：柴油發(fā)電機(jī)組的歷史故事 如果用簡(jiǎn)單方式看待歷史，那么組成歷史的僅僅包括年代、人名、故事三個(gè)要素。雖然時(shí)間跨度沖淡他的年代和故事，但他應(yīng)該感到欣慰，因?yàn)橹辽偎拿值靡粤鱾?。魯?shù)婪颉さ屹悹?RudoflDiesel)一個(gè)永遠(yuǎn)不會(huì)被忘卻的名字。 　　命運(yùn)多篤的發(fā)明家 　　在科學(xué)史上，人們總是會(huì)對(duì)那種無(wú)心插柳卻一舉成功的故事津津樂(lè)道，比如倫琴射線、青霉素、宇宙微波背景輻射等等。當(dāng)然能有上述的成就固然可敬，但還有一種同樣可敬的人：他們?cè)谟猩瓴粩嗵剿?，但成就卻不被世人承認(rèn)，直到多年之后他們的成就才發(fā)揚(yáng)光大。柴油機(jī)的發(fā)明者魯?shù)婪?狄賽爾就是這樣的一個(gè)人。 　　 　　狄賽爾1858年出生在法國(guó)巴黎，他的父親是德國(guó)奧古斯堡的精制皮革制造商。成年之后，狄賽爾進(jìn)入了德國(guó)的慕尼黑技術(shù)大學(xué)攻讀。就在他讀大學(xué)期間的1876年，德國(guó)人奧托研制成功了 臺(tái)4沖程煤氣發(fā)動(dòng)機(jī)，這是法國(guó)技師羅夏內(nèi)燃機(jī)理論 次得到實(shí)際運(yùn)用。這一成就鼓舞了當(dāng)時(shí)從事機(jī)械動(dòng)力研究的許多工程師，這其中既包括后來(lái)汽車(chē)的發(fā)明者卡爾·奔馳和戈特利普·戴姆勒，也包括對(duì)機(jī)器動(dòng)力十分有興趣的年輕人狄賽爾。 　　與致力于改造奧托發(fā)動(dòng)機(jī)的奔馳和戴姆勒不同，狄賽爾的想法更為超前，他想完全舍去發(fā)動(dòng)機(jī)中的點(diǎn)火系統(tǒng)，靠壓縮空氣發(fā)熱，噴入燃料后自燃做功，這種方式完全區(qū)別于吸入燃?xì)饣旌蠚恻c(diǎn)燃做功的方式，后人稱(chēng)狄賽爾的原理為“壓縮式內(nèi)燃機(jī)”原理。當(dāng)然狄賽爾產(chǎn)生這樣的設(shè)想也并不是空穴來(lái)風(fēng)，因?yàn)楫?dāng)時(shí)并沒(méi)有發(fā)明分電器和高壓點(diǎn)火線圈，點(diǎn)火裝置非常簡(jiǎn)陋和不穩(wěn)定，狄賽爾想跳過(guò)這個(gè)技術(shù)障礙完全是可以理解的。不久，他在法國(guó)人約瑟夫·莫勒特(JosephMollet)發(fā)明的氣動(dòng)打火機(jī)上找到了靈感，并堅(jiān)持不懈的探索下去。 　　狄賽爾沒(méi)有料到，他的想法實(shí)現(xiàn)起來(lái)遠(yuǎn)遠(yuǎn)比發(fā)明點(diǎn)火系統(tǒng)復(fù)雜的多，他所遇到的 個(gè)就是燃料問(wèn)題。常用的汽油非?；钴S，也非常容易點(diǎn)燃，但汽油卻不能適應(yīng)有很高的壓縮比的壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)，一旦把汽油霧化噴入含有高溫、高壓空氣的燃燒室，就會(huì)發(fā)生猛烈的敲缸甚至爆炸。舍去汽油是必然的，狄賽爾創(chuàng)造性把他的目標(biāo)指向了植物油。經(jīng)過(guò)一系列試驗(yàn)，對(duì)于植物油的嘗試也失敗了，但他是 個(gè)把植物油料引入內(nèi)燃機(jī)的人，因而近現(xiàn)代鼓吹“綠色燃料”者都把狄賽爾尊為鼻祖。 　　終燃料選擇鎖定在了石油裂解產(chǎn)物中一直未被重視的柴油上。柴油相對(duì)于汽油來(lái)說(shuō)性質(zhì)非常穩(wěn)定，比較難于點(diǎn)燃，同時(shí)柴油一旦點(diǎn)燃會(huì)冒出大量的黑煙，因而它又不能像煤油那樣用作照明。但柴油穩(wěn)定的特性卻恰恰適合于壓燃式內(nèi)燃機(jī)，在壓縮比非常高的情況下柴油也不會(huì)出現(xiàn)爆震，這正是狄賽爾所需要的。經(jīng)過(guò)近20年的潛心研究，狄賽爾終于在1892年試制成了 臺(tái)壓燃式內(nèi)燃機(jī)，也就是柴油機(jī)。 　　這臺(tái)柴油機(jī)用汽缸吸入純空氣，再用活塞強(qiáng)力壓縮，使空氣體積縮小到15倍左右，溫度上升到500—700度，然后用壓縮空氣把霧狀柴油噴入汽缸，與缸中高溫純空氣混合，由于汽缸這是已經(jīng)有了較高的溫度，因而柴油噴入后自行燃燒做功。1892年2月27日，狄賽爾取得了此項(xiàng)技術(shù)的 。 　　柴油機(jī)的 特點(diǎn)是省油，熱效率高，但狄賽爾初試制的柴油機(jī)卻很不穩(wěn)定，1894年，狄賽爾改進(jìn)了柴油機(jī)并使其能運(yùn)行1分鐘左右，盡管他的柴油機(jī)還并不穩(wěn)定，但狄賽爾卻迫不及待的把它投入了商業(yè)生產(chǎn)，因?yàn)樗母?jìng)爭(zhēng)對(duì)手早在1886年就把汽油機(jī)安裝車(chē)輛上，而8年之后，汽油機(jī)汽車(chē)已經(jīng)投入了商業(yè)運(yùn)作。這位只了解技術(shù)并不了解商業(yè)運(yùn)作的發(fā)明家犯下了一生中 的一次錯(cuò)誤，他急于推向市場(chǎng)的20臺(tái)柴油機(jī)由于技術(shù)不過(guò)關(guān)，紛紛遭到了退貨，這不但給了他巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，更重要是影響了柴油機(jī)在公眾的印象，在隨后的幾年里幾乎沒(méi)有廠家或個(gè)人樂(lè)意裝配柴油機(jī)。沒(méi)有了資金來(lái)源又負(fù)債累累，這就使得狄賽爾的晚年陷入了極端貧困。1913年10月29日，55歲的狄賽爾獨(dú)自一人呆站在橫渡英吉利海峽的輪船甲板上，被巨浪卷入了大海(多數(shù)歷史學(xué)家認(rèn)為狄賽爾是跳海自盡的)。為了紀(jì)念狄賽爾，人們把柴油發(fā)動(dòng)機(jī)命名為Diesel。