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柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)動(dòng)部件故障的原因
柴油發(fā)電機(jī)曲柄連桿結(jié)構(gòu)常見(jiàn)故障有拉缸、連桿磨損、敲缸、連桿短脫、螺栓斷裂、曲軸斷裂等，這些故障主要發(fā)生與高速運(yùn)動(dòng)部位，采集裝置難以安裝并進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，且發(fā)生故障后號(hào)干擾息較多，也難以準(zhǔn)確診斷和識(shí)別。目前許多學(xué)者都比較傾向于地域數(shù)據(jù)的處理和診斷，也有部分學(xué)者考慮依靠動(dòng)力學(xué)對(duì)柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)行分析和診斷，更進(jìn)一步地找準(zhǔn)故障產(chǎn)生的機(jī)理及原因。后者這種方法主要依靠計(jì)算機(jī)仿真軟件實(shí)現(xiàn)，通過(guò)對(duì)柴油發(fā)電機(jī)進(jìn)行建模，設(shè)定柴油發(fā)電機(jī)各部件工作參數(shù)，設(shè)置各部件出現(xiàn)故障后的參數(shù)，進(jìn)行通過(guò)仿真模擬，識(shí)別故障發(fā)生時(shí)各部件參數(shù)狀態(tài)。這一技術(shù)具有可操作性強(qiáng)、實(shí)驗(yàn)周期短、省時(shí)、省資金等優(yōu)點(diǎn)，該技術(shù)為未來(lái)發(fā)展的一個(gè)潛力方向。
運(yùn)動(dòng)部件產(chǎn)生故障主要原因主要為兩方面，一方面相互連接的兩個(gè)部件由于長(zhǎng)時(shí)間的接觸，造成了磨損，使得接觸表面變形，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程產(chǎn)生振動(dòng)及噪聲，另一方面由于接觸部件之間發(fā)生嚴(yán)重的磨損后產(chǎn)生了相互運(yùn)動(dòng)過(guò)程的碰撞及撞擊，直接產(chǎn)生了異響等現(xiàn)象。顯而易見(jiàn)，各部位產(chǎn)生故障涉及到諸多方面的內(nèi)容，包括機(jī)械動(dòng)力、熱力、摩擦等，故障的分析不能僅僅依靠簡(jiǎn)單的分析就可以進(jìn)行診斷和確定。
1.拉缸故障診斷拉缸故障會(huì)引起活塞機(jī)件損壞、柴油發(fā)電機(jī)油耗增加、轉(zhuǎn)速降低、連桿斷裂、曲軸箱爆炸，嚴(yán)重影響發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行。目前主要通過(guò)對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行故障號(hào)檢測(cè)，判斷拉缸時(shí)振動(dòng)號(hào)頻域范圍，例如國(guó)外研究學(xué)者 Jacobo Porteiro 通過(guò)分析研究，利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)驗(yàn)證了拉缸時(shí)發(fā)電機(jī)故障的特征，并分析預(yù)測(cè)了發(fā)電機(jī)內(nèi)潤(rùn)滑油內(nèi)金屬顆粒的含量值。
2. 敲缸故障診斷敲缸指的是活塞撞擊氣缸內(nèi)壁產(chǎn)生明顯異響的現(xiàn)象，敲缸時(shí)巨大的撞擊力使得缸體外壁產(chǎn)生較為強(qiáng)大的振動(dòng)，同時(shí)長(zhǎng)期的敲缸對(duì)活塞及缸體造成嚴(yán)重的破壞。在敲缸故障診斷方面，利用計(jì)算機(jī)仿真軟件，分析了在不同轉(zhuǎn)速、不同負(fù)載和敲缸程度下的故障號(hào)特征，實(shí)現(xiàn)了對(duì)敲缸狀態(tài)下發(fā)電機(jī)故障的分析和診斷。
3.連桿軸異常診斷柴油發(fā)電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間大功率工作，連桿軸會(huì)產(chǎn)生磨損，使得軸承之間間隙變大，在連桿軸帶動(dòng)活塞及曲軸運(yùn)動(dòng)過(guò)程，造成敲擊幅度變大，容易產(chǎn)生連桿的變形及斷裂。杜小元通過(guò)對(duì)兩岸頭與軸承之間的振動(dòng)號(hào)分析，實(shí)現(xiàn)了對(duì)往復(fù)式發(fā)電機(jī)連桿故障振動(dòng)號(hào)角域和值域的分析，實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證具有一定的可靠性。
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柴油發(fā)電機(jī)過(guò)冷或者過(guò)熱（即發(fā)電機(jī)冷卻能力過(guò)強(qiáng)或者過(guò)弱）都會(huì)對(duì)其動(dòng)力性，經(jīng)濟(jì)性，工作可靠性帶來(lái)不利的影響。因此設(shè)計(jì)良好的冷卻系統(tǒng)，能夠保證發(fā)電機(jī)始終處于適宜的溫度下工作，以獲得較高的發(fā)電機(jī)經(jīng)濟(jì)性能，動(dòng)力性能，工作可靠性指標(biāo)等。冷卻系統(tǒng)的功用就是使發(fā)電機(jī)在各種工況下都保持在適當(dāng)?shù)臏囟确秶鷥?nèi)，冷卻系統(tǒng)既要防止發(fā)電機(jī)過(guò)熱，又要防止冬季發(fā)電機(jī)過(guò)冷，在冷態(tài)下的發(fā)電機(jī)啟動(dòng)之后，冷卻系統(tǒng)還要保證發(fā)電機(jī)迅速升溫，盡快達(dá)到正常的工作溫度。
冷卻系統(tǒng)，顧名思義，其主要作用就是對(duì)柴油發(fā)電機(jī)進(jìn)行冷卻，保證柴油發(fā)電機(jī)在一定的溫度范圍內(nèi)可靠的工作，根據(jù)冷卻介質(zhì)的不同，分為風(fēng)冷系統(tǒng)和水冷系統(tǒng)兩種。下面康明斯發(fā)電機(jī)公司結(jié)合風(fēng)冷系統(tǒng)和水冷系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)造、振動(dòng)噪聲、冷卻效果、低溫性能、使用壽命，進(jìn)行分析比較。
1.系統(tǒng)構(gòu)造：水冷柴油發(fā)電機(jī)的氣缸套分為干式氣缸套（不直接與水接觸）和濕式氣缸套（直接與水接觸），活塞在缸套內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，將熱量傳給缸套，缸套又將熱量傳遞給冷卻液來(lái)實(shí)施冷卻，需要有水泵、水管、節(jié)溫器等專用零部件，構(gòu)造復(fù)雜；風(fēng)冷柴油發(fā)電機(jī)則省去許多部件和環(huán)節(jié)，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，但風(fēng)冷系統(tǒng)對(duì)材料的耐熱，耐磨，膨脹系數(shù)要求更高，制造起來(lái)技術(shù)工藝要求也比水冷要高。
2.振動(dòng)噪聲：水冷系統(tǒng)由于在缸套外側(cè)配備水套，噪音經(jīng)過(guò)水后變小，從而大大降低了發(fā)電機(jī)內(nèi)部噪音，相對(duì)來(lái)說(shuō)水冷柴油發(fā)電機(jī)的噪聲更小、震動(dòng)較小，擁有更高的壓縮比，爆發(fā)力更強(qiáng)，功率更高，風(fēng)冷系統(tǒng)需要風(fēng)扇高速運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)進(jìn)行抽風(fēng)與排風(fēng)，風(fēng)燥比較大，震動(dòng)較為明顯。
3.冷卻效果：水冷系統(tǒng)的缸體和缸蓋剛度好，冷卻強(qiáng)度高，發(fā)電機(jī)內(nèi)部和外部冷卻均勻，冷卻水路設(shè)計(jì)自由度大，工作可靠，循環(huán)性好，降溫迅速，不容易過(guò)熱，不受環(huán)境影響；風(fēng)冷系統(tǒng)的冷卻介質(zhì)為空氣，空氣的比熱容大約為水的比熱容的1/4左右，空氣的傳熱系數(shù)大概為水的傳熱系數(shù)的1/20—1/30左右，空氣的降溫效果不如水明顯，尤其在夏季使用中，水冷系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)更為明顯。
4.低溫性能：風(fēng)冷系統(tǒng)啟動(dòng)方便、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)，啟動(dòng)后氣缸的溫度上升較快，在短時(shí)間內(nèi)即可進(jìn)入大負(fù)荷工作狀態(tài)，沒(méi)有凍裂和過(guò)熱沸騰的危險(xiǎn)，其低溫性能優(yōu)良；水冷系統(tǒng)啟動(dòng)后，溫升比較緩慢，而且冷卻液更換不及時(shí)容易凍壞發(fā)電機(jī)，需要定期檢查冷卻液的質(zhì)量，低溫環(huán)境下風(fēng)冷系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)更大。使用壽命風(fēng)冷系統(tǒng)中于氣缸壁溫度高，升溫速度快，酸性腐蝕和磨損在很大程度上降低了，柴油發(fā)電機(jī)在露點(diǎn)以下的工作時(shí)間也大大縮短了，因而風(fēng)冷系統(tǒng)機(jī)件腐蝕、銹蝕程度小，而且缸體、缸蓋、散熱器、冷卻部件上也不會(huì)像水冷系統(tǒng)一樣存有水垢；水冷系統(tǒng)時(shí)間久了，冷卻管道容易受到腐蝕和損壞，相關(guān)部件容易老化、開(kāi)裂，水箱容易產(chǎn)生水垢反而影響冷卻效果，風(fēng)冷系統(tǒng)使用壽命更長(zhǎng)。
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