低浓度瓦斯发电机组发动机缸套穴蚀成因分析和提高抗穴蚀能力的措施

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　　摘 要：本文探析了低浓度瓦斯发电机组发动机缸套穴蚀现象出现的原因，探讨了提高抗穴蚀的能力的措施，通过行之有效的措施提高发动机运行效率及质量的措施，满足设备生产应用需要。
　　关键词：发动机缸套；穴蚀成因；抗穴蚀能力；措施
　　在对低浓度瓦斯发电机组发动机中修和大修的过程中，经常会发现气缸套外部存在有不同程度的穴蚀现象，其具体表现在湿式缸套外表面局部区域内，出现蜂窝状孔穴群，穴蚀比较严重时甚至会出现气缸套被穴蚀穿透，进而引发漏水、漏气、大大缩短了缸套的使用寿命。那么发动机在使用期间其缸套穴蚀究竟有何特点，其成因是什么，可以采取何种措施避免呢？下面，笔者将对相关问题进行详细论述。
　　1 穴蚀现象概述
　　穴蚀一般出现在设备运行过程中，发动机的缸套外表面和缸体内表面浸水的某些部位将会产生不同于一般腐蚀和机械磨损的呈蜂窝状密集麻点或者是鱼鳞状剥落的痕迹，这种现象在发动机中被人们称为穴蚀，穴蚀的产生主要区域分布在水套壁中上部、连杆摆动平面内活塞产生最大交变侧压力部位，还有的则会出现在水套与缸体间最为狭窄的部位，或者是承受水流最直接的地方。穴蚀可以分为轻微穴蚀、剧烈穴蚀和损毁性穴蚀三种不同类型，轻微穴蚀是在穴孔处不存在腐蚀痕迹与产物，这种穴蚀出现之后缸套的表面比较洁净，呈擦亮状，其与缸套的其他部位相比显露出了较少的铁锈和杂质呈现出类似于高温氧化的红褐色；剧烈穴蚀表现为损坏层比较深，穴蚀出现之后会形成不规则形状的坑穴，其类似于强酸静态腐蚀；损毁性穴蚀则是最为严重的一种穴蚀现象，坑穴可能穿透气缸套，使冷却液进入气缸或者是冷却液进入机油箱底壳，其将会对发动机造成了灾难性损坏[1]。
　　2 气缸套穴蚀的成因分析
　　在发动机运行期间，由于活塞与气缸套之间存在有工作间隙使气缸套被穴蚀。在气缸压力的脉动变化以及活塞在换向过程中侧压力的周期性撞击之下，气缸套将会产生高频振动。通过气缸套高频振动的传到周围的冷却水中，靠近气缸套壁的冷却水受到高频震动的影响而密度降低，局部内压降到该温度下的饱和蒸汽压力。部分冷却水出现汽化现象因此而产生真空气泡，同时溶于冷却水中的气体也就将会以气泡的形式分离出来。在气泡破裂之后，由于压力差因素的影响，周围的冷却水将会高速流向气泡破裂的地方，随之产生较大的脉冲高压和高温，其将会以波的形式冲击气缸套和气缸体内表面。这种机理在发动机运行期间将会反复出现，而该机理现象可能会使得气缸套疲劳、材料剥落因此而产生麻点，由于水道中的化学和电化学的腐蚀，将会使气缸套产生泡沫状或者是蜂窝状的穴蚀。随着穴蚀范围的不断扩展和加深，气缸套所受到的负面影响将会越来越大，最终气缸套将会被破坏并报废[2]。
　　3 预防气缸套穴蚀的具体措施
　　如上文所述，在气缸套出现穴蚀之后，设备的运行将会受到严重的影响，同时其还会带来较大的经济损失，针对气缸套穴蚀问题，除了设计、制造高质量的缸套，选择合理的水道结构以外，在具体的工作中还可以从以下几个方面入手解决，进而发挥缸套的作用：
　　3.1 调整缸口垫片
　　在发动机运行期间，为了更好的避免发动机缸套穴蚀问题，可以尝试通过调整缸口垫片防止和减缓气缸套穴蚀。要保证缸口台阶高于机体表面且应当在规定的范围之内。适当减小气缸套与机体之间的装配间隙，在必要情况下还可以通过加大阻水圈直径的方法减小气缸工作时产生的振动。振动及缸套与机体之间的装配间隙减少之后，缸套与机体之间的摩擦减少，这样穴蚀现象也将会因此而减少[3]。
　　3.2 提高活塞连杆组的装配质量
　　活塞与气缸的配合间隙必须要符合实际工作需求，各个零件之间的形位公差应当符合基本要求，这样才能更好的满足产品生产需求。此外，在设备使用期间还应当及时的清除水道内的水垢。如果水道内水垢积存比较多，冷却水流通面积减小，那么局部的水道将会因此而变窄，冷却水流过该地方的时候，因为流速加快，其所承受的压力也将会相应的降低，其很容易因此而产生气泡，在气泡爆裂的时候所产生的冲击力将会在水道变窄的地方反复传递，这样可能就会加快气缸套的穴蚀。所以说，在防止缸套穴蚀的时候，还应当及时的清除水道内的水垢，降低水垢对气缸套产生的腐蚀。
　　3.3 保持适宜的冷却水温度
　　据相关实验研究表明，在水温为40-60℃时，发动机缸套最容易出现穴蚀，而在发动机工作时冷却水温在80-95℃时，发动机则不容易出现穴蚀现象，同时这样做还能够防止发动机过热或者是过冷，其能够有效的减少发动机故障，延长发动机使用寿命。此外，在冬季时启动发动机时，工作人员应当提前做好预热升温工作，通常在水温高于60℃的时候才能正式将发电机组负荷提高到正常水平[4]。
　　3.4 保持冷却水的清洁
　　通常发动机冷却水中都含有多种物质，因此在设备应用期间其穴蚀速度要比清洁的软水快上几十倍。针对发动机冷却水的杂质问题，笔者认为其可以通过杂质分离的方法予以解决，通常水中所含有的杂质水分子是比较容易被分离的，溶于水中的气体也比较容易被以杂质颗粒为核心而析出并形成气泡。基本上冷却水的清洁指数越高，其所产生的杂质和污垢也就越低，这样其所引发的穴蚀问题也就越少。所以说，在防止穴蚀时，应当及时的清除水垢并注意加注清洁的软化水，进而达到防治发动机缸套穴蚀的目的。
　　3.5 避免发动机爆燃
　　在发动机因为空燃比调节不当或者是点火提前的情况下，进入气缸内部的燃气燃烧速度往往也会比较快，其可能会产生爆燃或者是爆震的现象，在这种情况下，气缸内部的最高燃烧压力将会超过正常燃烧情况下的几十倍，过高的燃烧压力将会使得气缸的振动速度加剧，穴蚀也会因此而加快。基于这样的原因及时的检查和调整发動机的空燃比和点火时间就显得极为有必要了，其能够有效的避免发动机出现爆燃的现象，在实际工作中，及时的清除发动机内部存在的积碳，避免设备在运行期间出现早燃或者是爆燃的现象。 　　3.6 灵活操作发动机设备
　　在操作设备的过程中，工作人员也应当想办法提升自己的技能水平，灵活操作各类设备，注意保持发动机的稳定运转，避免增压燃气速度过快，按照规程要求对机组设备进行操作，进而减少冷却水的振动以及气泡的产生。同时，在日常工作中如果设备出现故障需要维修，拆卸设备时也应当多加注意，需要按照检修规程规定进行检修，如在检修的时候，应当及时的将气缸套转位，这样做的主要目的就是分散穴蚀在缸套外壁上的分布，进一步延长设备的使用寿命。此外，为了更好的减少发动机缸套穴蚀现象，还需加强对设备操作人员的技能培训工作，保证其对各项设备有充分的了解和认识，熟悉各类设备的操作方法[5]。
　　3.7 使用优质冷却液
　　如上文所述，冷却水中所含杂质比较多的时候，设备也很容易因此而受到影响，其在某些情况下甚至会加剧发动机缸套穴蚀，因此处理好发动机冷却水也是极为重要的，在实际的操作中除了以上几种方法以外，工作人员还可以选用优质防冻液，这样能够有效的吸收气缸配套工作振动能量，降低因为振动对设备产生的不利影响，最终达到减弱穴蚀的目的，使发动机能够更加高效正常的运转。
　　总之，气缸套穴蚀损坏是一个极为漫长的过程，在日常工作中发动机气缸套穴蚀问题并不容易被发现，只有在检修发动机时，将缸套拆下才能完整的观察到缸套情况。当前随着设备质量和技术水平的提升，发动机不解体检测和不解体清洗技术得到了广泛的应用，气缸套穴蚀现象更容易被检测出来，这也给气缸套穴蚀问题的解决提供了更多的便利，其有助于设备寿命的延长，提升了发动机使用的质量和效率。
　　参考文献：
　　[1]王铁军，桑鸿雁.缸套穴蚀产生的原因分析及预防措施[J].农机使用与维修，2016（10）：61.
　　[2]王小艳，杨玉华，薛慧敏，杨卫民.气缸套表面质量对其抗穴蚀性能影响的研究[J].内燃机与配件，2018（10）：51-53.
　　[3]朱云飞，刘中泽.浅析气缸套穴蚀解决方案的探讨[J].内燃机与配件，2017（11）：31-32.
　　[4]刘洪明，张晓辉.浅议汽车发动机汽缸套磨损原因及维护措施[J].农村实用科技信息，2012（07）：107.
　　[5]姚涛，张亮亮.气缸套穴蚀机理分析及其抗穴蝕性能研究[J].内燃机与配件，2014（06）：38-40.
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