故障檢修與技術(shù)維護

氣缸套的早期磨損主要原因、檢測和預防方法

 

摘要：柴油發(fā)電機組的氣缸套是在高溫、高壓、潤滑不良、交變載荷和腐蝕的惡劣工況下工作的一對摩擦副。柴油發(fā)電機組在使用一段時(shí)間后，有時(shí)會(huì )出現明顯的氣缸竄氣、燒潤滑油和動(dòng)力不足等現象，造成這種現象的實(shí)質(zhì)是氣缸的早期磨損過(guò)甚。當氣缸套出現早期磨損，會(huì )影響柴油發(fā)電機組的動(dòng)力性、經(jīng)濟性和使用壽命。而經(jīng)過(guò)康明斯公司市場(chǎng)調查，發(fā)現有些用戶(hù)購買(mǎi)的柴油發(fā)電機沒(méi)有到大修期，但已有不少發(fā)電機組出現過(guò)氣缸套早損壞的現象，其原因大都是沒(méi)有嚴格按照其維修和保養要求來(lái)做，也因不熟悉康明斯發(fā)電機組性能特點(diǎn)，仍按傳統的誤區和習慣來(lái)使用。

 

一、氣缸套早期磨損的因素分析

 

      不少用戶(hù)在使用過(guò)程中都出現了氣缸套過(guò)早磨損的問(wèn)題，有的還出現了拉缸、活塞環(huán)斷裂等現象。導致這種損壞的原因如下：

1、不遵守磨合規范

      新的或大修后的柴油發(fā)電機沒(méi)有嚴格按照磨合規范進(jìn)行磨合試運轉就直接投入負荷作業(yè)，會(huì )造成柴油發(fā)電機氣缸套等零件初始階段嚴重磨損，縮短了這些零件的使用壽命。因此，要求新的和大修后的柴油發(fā)電機必須嚴格按要求進(jìn)行磨合試運轉。

2、不認真保養

      一些柴油發(fā)電機組經(jīng)常處于塵土飛揚的環(huán)境中工作，有些操作員不認真保養空氣濾清器，密封部分出現漏氣，使大量沒(méi)有經(jīng)過(guò)濾清的空氣直接進(jìn)入氣缸，加劇了氣缸套、活塞和活塞環(huán)的磨損。因此要求保養人員必須按期嚴格認真地檢查和保養空氣濾清器，防止不經(jīng)濾清的空氣進(jìn)入氣缸。此外，空氣濾清器保養后，未能正確安裝，有的是漏裝了膠墊，有的緊固螺栓未緊固，從而造成了氣缸套的早期磨損。

3、超負荷使用

      柴油發(fā)電機經(jīng)常處于超負荷作業(yè)時(shí)，機體溫度升高，潤滑油變稀，潤滑條件惡化，同時(shí)由于超負荷作業(yè)燃油供給量大，燃油不完全燃燒，氣缸內積碳嚴重，加劇了氣缸套、活塞和活塞環(huán)的磨損。特別當活塞環(huán)卡死在環(huán)槽里時(shí)，氣缸套可能被拉傷。因此應該注意防止柴油發(fā)電機超負荷作業(yè)，保持良好的技術(shù)狀態(tài)。此外，水箱表面的積垢物太多，如不及時(shí)進(jìn)行清理，將影響散熱效果，也會(huì )使柴油發(fā)電機的工作溫度急劇升高，造成活塞粘缸。

4、長(cháng)期空載使用

      柴油發(fā)電機長(cháng)時(shí)間在空載使用，也會(huì )加快壓縮系統零件的磨損。這主要是因為較長(cháng)時(shí)間小油門(mén)下運轉，機體的溫度低，燃油噴入氣缸中遇到較冷空氣不能完全燃燒，并沖刷缸壁潤滑油膜，同時(shí)產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕作用，從而加劇了氣缸的機械磨損。因此，不允許柴油發(fā)電機在小油門(mén)較長(cháng)時(shí)間空運轉。

5、裝配錯誤

      柴油發(fā)電機的第一道環(huán)是鍍鉻的氣環(huán)，維修裝配時(shí)倒角應向上。有的維修工把活塞環(huán)裝反，把倒角向下裝，起了刮油作用使潤滑條件惡化，加劇了氣缸套、活塞和活塞環(huán)的磨損。因此，在維修中必須注意不要把活塞環(huán)裝反。

6、檢修規范失當

（1）在維修時(shí)要注意零件、工具和自己手的清潔，不要把鐵屑、泥沙等磨料帶入氣缸，造成氣缸套的早期磨損。

（2）檢修時(shí)，未發(fā)現潤滑活塞的冷卻噴嘴被堵塞，這樣機油就噴不到活塞的內表面，就會(huì )使活塞頭部因冷卻不良而過(guò)熱，從而加速了氣缸套與活塞的磨損，嚴重時(shí)還造成活塞環(huán)在環(huán)槽內卡死、斷環(huán)，環(huán)岸也被損傷。

7、維護規程失當

（1）在維護保養時(shí)，加注潤滑油時(shí)要注意潤滑油和加油工具的清潔，否則把塵土帶入油底殼，這樣不僅會(huì )使軸瓦早期磨損，同時(shí)也會(huì )使氣缸套等零件早期磨損。因此必須注意潤滑油和加注工具的清潔。另外，也要注意保持使用場(chǎng)所的清潔衛生。

（2）某個(gè)缸或幾個(gè)缸的噴油器未及時(shí)檢查，發(fā)生了漏柴油的現象，使潤滑油被稀釋?zhuān)芾砣藛T檢查不夠仔細，時(shí)間稍長(cháng)就造成了氣缸套的早期磨損。

 8、構造原因引起的磨損

（1）潤滑條件不好，使氣缸套上部磨損嚴重。氣缸套上部鄰近燃燒室，溫度很高，潤滑條件很差。新鮮空氣和未蒸發(fā)的燃料沖刷和稀釋?zhuān)觿×松喜織l件的惡化，使汽缸上都處于干摩擦或半干摩擦狀態(tài)，這是造成汽缸上部磨損嚴重的原因。

（2）上部承受壓力大，使汽缸磨損呈上重下輕?；钊h(huán)在自身彈力和背壓的作用下緊壓在缸壁上，正壓力越大，潤滑油膜形成和保持越困難，機械磨損加劇。在作功行程中，隨著(zhù)活塞下行，正壓力逐漸降低，因而汽缸磨損呈上重下輕。

（3）礦物酸和有機酸使氣缸表面腐蝕剝落。汽缸內可燃混合氣燃燒后，產(chǎn)生水蒸氣和酸性氧化物，它們溶于水中生成礦物酸，加上燃燒中生成的有機酸，對汽缸表面產(chǎn)生腐蝕作用，腐蝕物在摩擦中逐步被活塞環(huán)刮掉，造成氣缸套變形。

（4）進(jìn)入機械雜質(zhì)，使汽缸中部磨損加劇?？諝庵械幕覊m、潤滑油中的雜質(zhì)等，進(jìn)入活塞和缸壁間造成磨料磨損?；覊m或雜質(zhì)隨活塞在氣缸中往復運動(dòng)時(shí)，由于在汽缸中部位置的運動(dòng)速度最大，故加劇了汽缸中部的磨損。

 

柴油機氣缸套類(lèi)型

氣缸套檢測裝置

 

二、氣缸套磨損的檢修

 

1、早期磨損的特征

      鑄鐵缸套磨損率大于0.1mm/kh,缸套表面臟污，有較明顯的劃痕、擦傷和撕裂等拉缸或咬缸現象，缸壁有發(fā)藍等燒灼現象；磨損產(chǎn)物顆粒較大。

2、氣缸套磨損后影響和要求

（1）影響：壁厚減薄，圓度及圓柱度誤差增大。當缸套磨損量超過(guò)（0.4%～0.8%）D時(shí)，燃燒室就失去密封性，柴油機功率下降。

（2）要求：維修人員應按照說(shuō)明書(shū)要求對缸套磨損進(jìn)行檢測，掌握和控制氣缸套磨損狀況，防止發(fā)生過(guò)度磨損。

3、缸套磨損的檢測方法

      柴油機氣缸套內圓表面磨損的檢測主要可以通過(guò)以下幾種方法進(jìn)行：

（1）理論法：根據柴油機氣缸套的尺寸、材料和磨損程度，通過(guò)計算或參考理論曲線(xiàn)，推算出氣缸套內圓的磨損程度。

（2）視覺(jué)檢測法：使用裸眼或顯微鏡直接觀(guān)察氣缸套內圓表面的磨損情況。通常會(huì )使用刻度卡片或者特定的標尺來(lái)輔助檢測磨損深度。

（3）參數檢測法：利用檢測儀器如千分尺、示波器等，對氣缸套內圓的直徑或者磨損區域進(jìn)行檢測，從而確定具體的表面磨損程度。

（4）高精度檢測法：利用光電檢測、激光掃描等高精度檢測技術(shù)，對氣缸套內圓表面進(jìn)行三維檢測，獲得準確的磨損數據。

（5）無(wú)儀器檢測法

      如無(wú)測量用的定位樣板又缺少說(shuō)明書(shū)等資料時(shí)，可參考以下四個(gè)位置進(jìn)行缸套磨損測量：

① 當活塞位于上止點(diǎn)時(shí)，第一道活塞環(huán)對應的缸壁位置；

② 當活塞位于行程中點(diǎn)時(shí)，第一道活塞環(huán)對應的缸壁位置；

③ 當活塞位于行程中點(diǎn)時(shí)，末道刮油環(huán)對應的缸壁。

 

三、預防早期磨損的措施

 

1、正確起動(dòng)

      柴油機冷機起動(dòng)時(shí)，由于溫度低，機油粘度大，流動(dòng)性差，使機油泵供油不足。同時(shí)原氣缸壁上的機油在停機后沿氣缸壁下流，因此在起動(dòng)的瞬間得不到良好的潤滑，致使起動(dòng)時(shí)氣缸壁磨損增加。因此。初次起動(dòng)時(shí)，應先使柴油機空載運轉升溫，待冷卻液溫度達到60℃左右時(shí)再進(jìn)行帶載使用。

2、正確選用潤滑油

（1）嚴格按季節和柴油機性能要求選用最佳粘度值的潤滑油，不可購買(mǎi)劣質(zhì)潤滑油，并經(jīng)常檢查和保持潤滑油的數量與質(zhì)量。加強對“三濾”的保養，是防止機械雜質(zhì)進(jìn)入氣缸，減輕氣缸磨損，延長(cháng)發(fā)動(dòng)機使用壽命的一項重要措施。在農村和多風(fēng)沙地區尤為重要。

（2）注意檢查機油冷卻器內部的密封性。檢查方法是注意觀(guān)察曲軸箱通風(fēng)管有無(wú)水蒸汽現象，若有水蒸汽則說(shuō)明機油里有水。這種情況嚴重時(shí)，機油會(huì )變成乳白色，打開(kāi)氣門(mén)室蓋可見(jiàn)到有水珠，拆下機油濾芯總成發(fā)現里面有積水。另外在使用中還要注意檢查機油盤(pán)機油是否有增多現象，里面是否有柴油，若有則應對噴油器進(jìn)行檢查和校對。

3、保持柴油機工作溫度

      柴油機的正常工作溫度為80～90℃。溫度過(guò)低，不能保持良好的潤滑，會(huì )增大氣缸壁的磨損，氣缸內的水蒸氣凝結成水珠，溶解廢氣中的酸性氣體分子，生成酸性物質(zhì)，使氣缸壁受到腐蝕磨損。試驗表明，當氣缸壁溫度由90℃降到50℃時(shí)，氣缸磨損量為90℃時(shí)的4倍。溫度過(guò)高，會(huì )使氣缸強度降低而加劇磨損，可導致活塞過(guò)度膨脹而造成“脹缸”事故。因此，應保持柴油發(fā)電機水溫在74~91℃之間，不要超過(guò)93℃。此外，要保證冷卻系的正常循環(huán)，如果發(fā)現膨脹箱有冷卻液外溢時(shí)，必須及時(shí)檢查、清除。

4、提高維修質(zhì)量

      在使用過(guò)程中，發(fā)現問(wèn)題及時(shí)排除，隨時(shí)更換或維修損壞變形的配件。安裝氣缸時(shí)要嚴格按技術(shù)要求檢驗和裝配。在保修換環(huán)作業(yè)中，選用彈力適當的活塞環(huán)，彈力過(guò)小，使燃氣竄入曲軸箱吹落氣缸壁上的機油，增大氣缸壁磨損；彈力過(guò)大，也將直接加劇氣缸壁的磨損，或因氣缸壁上的油膜遭到破壞而加劇其磨損。

5、加強保養

（1）嚴格保養制度，提高保養品質(zhì)，特別是加強對“三濾”的維護，同時(shí)做好空氣、燃油和潤滑油的凈化。特別是空氣濾清器必須定期維護，進(jìn)氣管道必須完整，不能有破損，清洗時(shí)必須認真，裝配時(shí)一定要按要求正確裝配，不能丟失零件，不能使空氣走捷徑。使用中，當儀表上的空阻濾清指示燈亮時(shí)，說(shuō)明濾清器阻力已達6kPa，應馬上清洗或更換濾芯。

（2）盡可能減少柴油機的冷起動(dòng)次數。

（3）保持柴油機正常工作溫度，避免長(cháng)時(shí)間在高溫和大負荷下工作。

（4）使用符合要求的潤滑油，保證良好潤滑；嚴格按照操作規程使用柴油發(fā)電機組。

（5）必須保證柴油的絕對清潔。因為柴油的清潔度直接影響到高壓油泵和噴油器的使用壽命，所以廠(chǎng)家要求對使用的柴油要進(jìn)行凈化處理，通常柴油必須經(jīng)過(guò)48小時(shí)沉淀后方可加注，加油時(shí)還要注意各種加油器具的清潔，另外還必須堅持每天對油水分離器的放水工作，要知道即使是使用凈化柴油，也難以保證不含水份。但在實(shí)際操作中，不少操作員往往忽略了這一點(diǎn)，最后導致積水過(guò)多。

 

總結：

      需要注意的是，在進(jìn)行檢測時(shí)應該保持檢測儀器的精度和準確性，在清潔的環(huán)境下進(jìn)行檢測以避免誤差，并結合實(shí)際應用條件進(jìn)行判斷磨損程度是否需要進(jìn)行修復或更換。實(shí)踐證明，只要嚴格遵照本文所述的措施，就能有效地防止柴油發(fā)電機組氣缸的早期損壞，并能有效地延長(cháng)柴油發(fā)電機組的使用壽命，從而帶來(lái)可觀(guān)的經(jīng)濟效益。

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