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關(guān)于柴油發(fā)電機組節(jié)能與環(huán)保總述
標準GB/T2820.1一1997《往復(fù)式內(nèi)燃機驅(qū)動的交流發(fā)電機組》第1部分標準9排放中規(guī)定:“當(dāng)發(fā)電機組運行時,會產(chǎn)生包括噪聲、振動、熱輻射、廢氣和電磁干擾等排放物。任何有關(guān)保護環(huán)境和人員與的適用法規(guī)由制造廠和用戶商定產(chǎn)品性能要求時考慮?!杯h(huán)保機組定義:將同時考慮到噪聲、振動、熱輻射,廢氣和電磁干擾等排放物對環(huán)境因素有影響的機組稱為環(huán)保機組。
國標對環(huán)保機組要求:振動小、噪聲低、電磁輻射低、熱輻射小、排放污染輕。
另外 標準GB/2819一1995《移動電站通用技術(shù)條件》(Mobileelectricpowerplant,Specificationfor)對環(huán)境污染做了一定的限定。其中第4.9條污染環(huán)境的限值中有相應(yīng)的規(guī)定。
1)振動
電站應(yīng)根據(jù)需要設(shè)置減震裝置;電站運行時振動的單振幅應(yīng)不大于0.3mm或0.5mm;使用增壓柴油機、單缸和兩缸柴油機、單缸汽油機的電站,其振幅值應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的規(guī)定。
2)噪聲
電站的噪聲允許值應(yīng)符合噪聲允許值中的規(guī)定,增壓柴油機組電站和低噪聲電站的允許值按產(chǎn)品技術(shù)條件的規(guī)定執(zhí)行。
3)無線電干擾
對有抑制無線電干擾要求的電站,應(yīng)有抑制無線電干擾的措施,其干擾值不大于有關(guān)標準中的規(guī)定值。頻率為0.15~3000MHz;端子干擾電壓為3000μv~400μv;干擾場強為100~50μV/m。
4)有害物質(zhì)濃度
有相應(yīng)要求時,電站排出的有害物質(zhì)允許濃度按產(chǎn)品技術(shù)條件的規(guī)定。
5)煙度
有相應(yīng)要求時,電站的排氣煙度按產(chǎn)品技術(shù)條件的規(guī)定。
煙度要求:因柴油發(fā)電機排氣量較汽油機排氣量要大,而且排煙問題較嚴重。下面針對機組原動機為柴油發(fā)電機的電源車輛來討論。排煙是由于不完全燃燒所得到的懸浮在柴油發(fā)電機排氣中可見的白色、藍色、黑色顆粒物。白色通常由水蒸氣或液體燃料蒸汽凝聚而成:藍色通常是因燃料或機油不完全燃燒所得到的微粒:黑色主要由炭粒組成,其顆粒尺寸常小于1μm。這些排出的顆粒物能夠吸收、反射和折射光線。
煙度是表征柴油發(fā)電機排氣中顆粒物濃度的參量。煙度是指容量排氣所透過的濾紙的染黑度。
我國對不同排氣量的柴油發(fā)電機排氣煙度允許值為4.5~4.0波許單位。通常規(guī)定白色濾紙的吸光率為0波許單位,全黑濾紙的吸光率為10波許單位,0~10均勻分度。
機組運轉(zhuǎn)時,振動、噪聲、排放和輻射等是相互關(guān)聯(lián)的。發(fā)電機組是一個大型供電系統(tǒng),它由若干分系統(tǒng)組成,各系統(tǒng)之間是相互關(guān)聯(lián)的。在分析與研究環(huán)保問題時,同時應(yīng)與機組發(fā)動機燃料、燃燒、配氣、機械運轉(zhuǎn)等環(huán)節(jié)相聯(lián)系。另外,這些對環(huán)境有影響的因素又是互相聯(lián)系的。機組運轉(zhuǎn)就必然的有振動,振動自然就會產(chǎn)生噪聲;燃料燃燒必然產(chǎn)生熱量、廢氣和燃燒噪聲;熱量的產(chǎn)生必然有熱輻射;由于燃料的燃燒不完全和雜質(zhì)等,就必然產(chǎn)生空氣污染問題,即使是完全燃燒生成大量的C02,對環(huán)境也有較大影響。由于發(fā)電機組中發(fā)電機是電磁機械,因而就必然有電磁輻射,形成對其他電子設(shè)備的電磁干擾。因而,解決柴油發(fā)電機組環(huán)保問題時,應(yīng)該用互相聯(lián)系的觀點來研究機組環(huán)保問題。例如:在機組設(shè)計隔聲罩時同時考慮電磁屏蔽。如用帶夾層的雙層或多層金屬外殼制造聲罩,中間有水或其他介質(zhì)冷卻,既可以隔聲,也可以進行電磁屏蔽,還可以有效降低熱輻射。同時增強了機組在風(fēng)沙、大雨、高溫、嚴寒等惡劣環(huán)境下的供電能力。對于柴油發(fā)電機組來講突出的環(huán)保問題是振動、噪聲和廢氣。


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柴油發(fā)電機組的使用規(guī)則
只有正確地操作、維護和保養(yǎng)才能保證設(shè)備地運行,避免人身和設(shè)備危害的 方法是嚴格遵守操作規(guī)程和有關(guān)規(guī)則。
? 注意觸電危險
發(fā)電機組的電力進入公用線路必須經(jīng)過具有機械連鎖的轉(zhuǎn)換開關(guān)(ATS),確保與市電的隔離。
機組必須可靠接地,必須使用絕緣工具進行帶電設(shè)備的檢修,在潮濕的環(huán)境下更要注意觸電危險。
遵守所有的電氣規(guī)定,設(shè)備的電氣部分安裝和檢修必須由具備資格的專業(yè)電氣人員進行。
? 廢氣有毒
應(yīng)該有合適的廢氣排出系統(tǒng),保證發(fā)動機的廢氣完全排出室外,要經(jīng)常檢查廢氣排出系統(tǒng)有無漏氣。當(dāng)發(fā)電機房內(nèi)有廢氣時,應(yīng)先開門窗排出廢氣再進屋,以防廢氣中的一氧化碳使人中毒。
? 運行
不要在有爆炸物危險的地方使用發(fā)電機組。
靠近運轉(zhuǎn)的發(fā)動機很危險。寬松的衣服、頭發(fā)和墜落的工具會造成人身及設(shè)備的重大事故。
運行中的發(fā)電機組,部分裸露的管道和部件處于高溫狀態(tài),要防止觸摸灼傷。
? 火災(zāi)
金屬物品將導(dǎo)致電線短路,可引發(fā)火災(zāi)發(fā)生。
發(fā)動機要保持清潔,過量的油污有可能引發(fā)機體過熱所造成損壞及火災(zāi)發(fā)生。
要在發(fā)電機房內(nèi)方便的地方放置數(shù)個干粉或CO2氣體滅火器。
? 鉛酸電池使用
鉛酸電池的稀硫酸電解液有毒并具有腐蝕性,接觸到皮膚會造成灼傷,應(yīng)立即用清水沖洗。
如果濺入眼睛,要立即用大量潔凈水沖洗并送醫(yī)院治療。
電池在使用過程中會釋放爆炸性氣體,要保證室內(nèi)通風(fēng)良好并禁止明火靠近。
? 啟動
在極寒冷的環(huán)境下,啟動發(fā)電機組需要預(yù)熱裝置,千萬不能用明火烘烤機體,蓄電池電解液溫度 保持在10℃以上,才能使蓄電池提供出足夠的電力。



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氣缸套高頻振動是柴油發(fā)電機產(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。機件穴蝕破壞問題日益引起人們的關(guān)注,尤其是缸套穴蝕已是柴油發(fā)電機的重要問題,引起國內(nèi)外的重視與研究。氣缸套穴蝕是柴油發(fā)電機普遍存在的嚴重問題。隨著柴油發(fā)電機的功率增加、強載度提高和高速、輕型化,氣缸套穴蝕破壞就成為妨礙柴油發(fā)電機正常運轉(zhuǎn)的首要問題,嚴重地影響柴油發(fā)電機的工作可靠性和氣缸套的使用壽命。
一般說來,高速、輕型大功率柴油發(fā)電機,不論是開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)電機投入運轉(zhuǎn)不久(僅幾十小時)就會在氣缸套外圓表面上出現(xiàn)穴蝕小孔,甚至柴油發(fā)電機運轉(zhuǎn)不足千小時缸套就因穴蝕穿孔而報廢,此時缸套內(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;冷卻水進口、水流轉(zhuǎn)向處和水腔狹窄處對應(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。這兩種腐蝕同時存在或交替進行均會加重缸套的腐蝕。此外,冷卻水(海水或淡水)的水質(zhì)、含氣量、流速等均對穴蝕有影響。
2.氣缸套穴蝕機理
1)一般穴蝕機理:迄今為止,關(guān)于穴蝕機理的論述很多,其中較為普遍接受的一種理論認為:機件發(fā)生穴蝕的先決條件是機件浸于液體中,并與液體有相對運動,或機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高壓或瞬時高真空。在瞬時高真空區(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;在另一瞬間形成高壓時,空泡、氣泡被壓縮,泡內(nèi)氣體迅速液化而使氣泡潰滅,這時周圍液體急速沖向潰滅處,產(chǎn)生極強的沖擊波作用在金屬表面。頻繁地沖擊,使機件表面金屬逐漸剝落。與此同時,金屬表面還產(chǎn)生微觀電化學(xué)腐蝕,兩種腐蝕交替進行共同作用致使機件穴蝕破壞。
2) 柴油發(fā)電機氣缸套外圓表面與氣缸體(或機體)構(gòu)成冷卻水空間,在狹小的環(huán)形通道中流動著淡水或海水。柴油發(fā)電機運轉(zhuǎn)時,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。缸套高頻振動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。膨脹時受拉伸作用形成瞬時低壓,被壓縮時形成瞬時高壓。此外,冷卻水進口和流動時產(chǎn)生渦漩使冷卻水通道內(nèi)壓力變化,也會形成瞬時高壓或低壓。在瞬時低壓時產(chǎn)生氣泡,瞬時高壓時氣泡潰滅,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)電機的機型、結(jié)構(gòu)、爆發(fā)壓力、冷卻水腔和冷卻介質(zhì)、柴油發(fā)電機的工藝參數(shù)等有關(guān)。
1)缸套振動。柴油發(fā)電機運轉(zhuǎn)中氣缸套高頻振動是產(chǎn)生穴蝕的根本原因,缸套振動強度與以下各點有關(guān):(1)活塞與氣缸套之間的配合間隙:活塞在氣缸中運動時,活塞對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的速度?;钊|(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,則缸套振動增強。(2)缸套剛度:缸套剛度直接影響缸套的振動。剛度大,受活塞沖擊時缸套變形小,振動小,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(機體)之間的配合間隙對缸套的剛度亦有影響。如果柴油發(fā)電機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)電機設(shè)計時要求冷卻水腔內(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:冷卻水溫度過高將加速腐蝕的進程,但也不宜長期水溫過低。實驗表明,鋼鐵和鋁等金屬材料在淡水溫度為50~60oC時穴蝕嚴重,隨著水溫的升高,穴蝕破壞減輕。從發(fā)揮柴油發(fā)電機的效能和降低腐蝕、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)上的改進來防止和降低缸套穴蝕外,對柴油發(fā)電機氣缸套穴蝕,還可采用以下措施:
(1)缸套外圓表面覆蓋保護層或強化層。采用鍍鉻、滲氮、噴陶瓷、涂環(huán)氧樹脂或涂尼龍等工藝使金屬表面與冷卻水隔開,或使缸套外圓表面強化,可有效地防止電化學(xué)腐蝕與穴蝕。
(2)在冷卻水腔內(nèi)安裝鋅塊實施陰極保護防止電化學(xué)腐蝕;例如柴油發(fā)電機氣缸套外表面安裝鋅帶并堅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)保護膜,不僅可以防止電化學(xué)腐蝕,而且可以減弱空泡破裂時的沖擊波對缸套外表面的沖擊作用,從而減輕穴蝕。
結(jié)論:在實踐中防止或減輕穴蝕的方法很多,選用時依具體機型、結(jié)構(gòu)和產(chǎn)生穴蝕的原因而定,以取得良好效果。



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