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經(jīng)驗(yàn)交流

主機(jī)活塞環(huán)質(zhì)量不良引發(fā)氣缸竄氣故障一例
時(shí)間:2009年04月30日   作者:佚名  點(diǎn)擊次數(shù): 【字體:

內(nèi)容提要:針對(duì)8NVD48A-2U型柴油機(jī)竄氣故障問(wèn)題,從理論上分析了缸套、活塞以及活塞環(huán)等三大部件對(duì)柴油機(jī)竄氣的影響。并且通過(guò)對(duì)三大部件的檢測(cè),找出了造成該機(jī)竄氣的根本原因。

關(guān)鍵詞:柴油機(jī) 竄氣 氣缸 活塞 活塞環(huán) 磨損 密封

本文分析筆者在某輪工作期間遇到的一起柴油主機(jī)氣缸竄氣故障的原因及解決辦法,敬請(qǐng)同行指正。

1故障現(xiàn)象

8NVD48A-2U型柴油主機(jī)。額定轉(zhuǎn)速410 r/min。曲軸箱有抽逐裝置,柴油機(jī)運(yùn)行時(shí)利用部份增壓空氣將油氣排至室外。

某次航行途中,主機(jī)按額定轉(zhuǎn)速410 r/min運(yùn)行,大量油氣從曲軸箱量油孔冒出,甚至曲軸箱油氣抽逐裝置有時(shí)間歇噴射狀排出大量白色煙霧。

2故障原因分析和消除

該機(jī)曲軸箱裝有油氣抽逐裝置,柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中,曲軸箱始終保持負(fù)壓,曲軸箱本不會(huì)集聚大量油氣。而本故障中量油孔噴出大量油氣,說(shuō)明有大量燃?xì)飧Z人曲軸箱。據(jù)此,排除曲軸箱油氣抽逐裝置故障的可能,判定為主機(jī)氣缸竄氣。

(1)應(yīng)急措施

當(dāng)即降負(fù)荷,油門(mén)減至六檔,轉(zhuǎn)速減至300r/min,量油孔噴出油氣減少,維持航行。

(2)檢查

然后,針對(duì)氣缸竄氣的可能原因,檢查缸套、活塞、活塞環(huán)。

(A)檢查、測(cè)量各缸套:

·未見(jiàn)破損,

·數(shù)據(jù)顯示,直徑、橢圓度等均未超過(guò)規(guī)定范圍。

(B)檢查、測(cè)量各缸筒形鋁活塞:

·未見(jiàn)破損:

·活塞裙部。直徑、橢圓度、不柱度、與缸套間隙等,均未超過(guò)規(guī)定范圍;

·活塞環(huán)槽,未見(jiàn)異常磨損,上下平面平整光滑,無(wú)明顯喇叭口狀。

(C)檢查、測(cè)量各缸活塞環(huán):

·天地間隙。各缸各環(huán)都在規(guī)定范圍內(nèi);

·搭口間隙。各缸各環(huán)均在3—4 mm之間,雖然較大,但未超過(guò)磨損極限(該機(jī)說(shuō)明書(shū)要求,活塞環(huán)搭口的裝配間隙1.05~1.50mm,磨損極限5.0mm)。

看來(lái),缸內(nèi)竄氣另有原因。

(3)故障原因

故障前最近的一次維修時(shí),活塞環(huán)全部換新并充分磨合。其后運(yùn)行中主機(jī)排溫、淡水溫度、滑油溫度、滑油壓力等各參數(shù)均在正常范圍內(nèi),滑油(定期檢查)正常,空氣濾器無(wú)破損(不會(huì)有顆粒狀異物進(jìn)入燃燒室),亦未有過(guò)拉缸。故障前最近的一次維修至此故障發(fā)生,柴油機(jī)僅運(yùn)轉(zhuǎn)2 400小時(shí)(吊缸維護(hù)周期6 000小時(shí)),雖然各缸各活塞環(huán)外圓磨損未超過(guò)磨損極限,但磨損速率大于正常范圍?;钊h(huán)為什么異常磨損呢?不得不懷疑活塞環(huán)質(zhì)量不良。

找來(lái)一根故障前最近的一次維修使用的活塞環(huán)檢查彈力。用力壓活塞環(huán)至端口間隙為0后釋放,再用力張開(kāi)活塞環(huán)后釋放,有明顯的塑性變形,與柴油機(jī)制造廠購(gòu)進(jìn)的活塞環(huán)不同。

再查發(fā)現(xiàn),提供故障前最近的一次維修所使用活塞環(huán)的供應(yīng)商,進(jìn)貨渠道不明。

可見(jiàn),故障前最近的一次維修所使用的活塞環(huán)彈力不足,再經(jīng)磨損,環(huán)外圓面于缸套貼合不緊,是這次故障的主要原因。

用從柴油機(jī)制造廠購(gòu)進(jìn)的備件,更換該機(jī)各缸全部壓縮環(huán)和刮油環(huán),缸內(nèi)竄氣故障消除。

3影響柴油機(jī)缸內(nèi)竄氣的因素和防范

柴油機(jī)燃燒室燃?xì)獾拿芊?。由缸蓋、活塞、缸套和活塞環(huán)配合形成。除缸蓋外,活塞、缸套和活塞環(huán)等都可能影響燃燒室的密封引起氣缸竄氣。

3.1缸套

(1)缸徑增大

缸套,與活塞環(huán)摩擦,內(nèi)徑不斷增大,因而與活塞、活塞環(huán)之間的間隙也會(huì)增大,導(dǎo)致燃?xì)鈴乃鼈兊拈g隙竄人曲軸箱。若有拉缸,磨損更嚴(yán)重,加重竄氣現(xiàn)象。

缸套與活塞間隙過(guò)大,會(huì)引起活塞上下運(yùn)動(dòng)時(shí)偏擺。偏擺的活塞,擠壓活塞環(huán),惡化活塞環(huán)與氣缸的適應(yīng)程度,導(dǎo)致活塞環(huán)在環(huán)槽內(nèi)不規(guī)則的軸向、徑向運(yùn)動(dòng)和振動(dòng),進(jìn)一步降低氣缸的氣密程度。

(2)缸套變形

缸套變形,指缸套的圓度、圓柱度等改變。

缸套變形。也會(huì)惡化活塞環(huán)與氣缸的適應(yīng)程度,導(dǎo)致活塞環(huán)在環(huán)槽內(nèi)不規(guī)則的軸向、徑向運(yùn)動(dòng)和振動(dòng),進(jìn)一步降低氣缸的氣密程度,嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致活塞環(huán)局部不接觸氣缸,加大漏氣通道。

3.2活塞

(1)活塞環(huán)槽磨損

活塞環(huán)槽的工作環(huán)境相對(duì)惡劣:

·高溫明顯降低環(huán)槽的強(qiáng)度和硬度,加速磨損;

·燃燒產(chǎn)生的積炭.產(chǎn)生磨粒磨損;

·使用高硫份燃油以及低溫運(yùn)轉(zhuǎn)(啟動(dòng)、停車(chē)、冷卻水溫度過(guò)低等)時(shí),產(chǎn)生腐蝕磨損。

環(huán)槽過(guò)度磨損和,或不規(guī)則磨損.會(huì)使運(yùn)動(dòng)中的活塞環(huán)跳動(dòng)甚至扭曲,氣缸密封性變差。

(2)活塞裙部磨損

活塞裙部,在活塞上下運(yùn)動(dòng)中起導(dǎo)向作用。活塞裙部磨損。會(huì)使活塞上下運(yùn)動(dòng)時(shí)偏擺,導(dǎo)致活塞環(huán)與缸套的適應(yīng)性變差,氣缸氣密性下降。

活塞裙部磨損,還加大活塞與缸套間隙,增加缸內(nèi)氣體泄露量。

3.3活塞環(huán)

活塞環(huán),在活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí),外表面持續(xù)與缸套摩擦,相比缸套各部位輪流間歇摩擦更易磨損,失效的可能性也比缸套大。

氣缸竄氣,大多因?yàn)榛钊h(huán)技術(shù)狀態(tài)不佳。

(1)搭口間隙和天地間隙

缸內(nèi)氣體漏過(guò)活塞環(huán)的通路分兩路:

·直接通過(guò)搭口;

·環(huán)的上天地間隙——背隙——下天地間隙。

而活塞環(huán)的外圓面磨損增大搭口間隙;活塞環(huán)的上下平面磨損增大天地間隙。

氣缸竄氣量,隨搭口、天地等間隙的增大而增加。

搭口間隙與竄氣量的關(guān)系見(jiàn)圖l。

此外,活塞環(huán)的天地間隙過(guò)大、彈力減弱等,還會(huì)導(dǎo)致活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)活塞環(huán)顫振、懸浮和不規(guī)則運(yùn)動(dòng),加劇氣缸竄氣。

主機(jī)活塞環(huán)質(zhì)量不良引發(fā)氣缸竄氣故障一例

圖1 搭口間隙與竄氣量的關(guān)系

(2)活塞環(huán)下端面與活塞環(huán)槽下平面燃燒過(guò)程,缸內(nèi)壓力高。竄氣最嚴(yán)重。此時(shí)雖然活塞下行,因缸內(nèi)氣體高壓,活塞環(huán)仍緊貼環(huán)槽下平面。

4防范

防范氣缸竄氣,最重要的是:

·加強(qiáng)維護(hù),確?;钊h(huán)下端面與環(huán)槽下平面、活塞環(huán)外圓面與缸套等的接觸面積大、貼合良好;

·保持氣缸潤(rùn)滑良好。尤其高負(fù)荷和低轉(zhuǎn)速。

作者:上海港引航站 鄒劍群  來(lái)源:航海技術(shù)

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