故障檢修與技術維護

解決柴油機潤滑油消耗量過大的方法

 

摘要：柴油發電機運轉時，機油有一定的消耗，并且隨著其工作環境及負載的不同而有所變化，但當潤滑油消耗量遠大于額定消耗量時，則表明為過量消耗。潤滑油過量消耗、不僅不經濟，而且還會導致柴油發電機各部件嚴重磨損和早期損壞等事故。因此，康明斯公司認為保持柴油發電機機油適量的消耗，是持續發揮柴油發電機性能的必要條件，是延長其使用可靠性的重要保障。

 

圖1 機油消耗量過大的原因分析

 

      柴油發電機潤滑系統中的機油在運轉過程中起到很重要的作?，機油量應能在充滿過濾器、冷卻器、機器各油腔及管系等所有系統空間后，在機油盤中的潤滑油仍然?出機油泵的抽油?的?度。柴油發電機機?作中，機油少量進?缸內燃燒，隨著使?時間的延長，機油量會緩慢減少，應定時補充。當機油消耗量過?時，不但增加成本，?且影響柴油機的正常?作，造成排?冒藍煙。因此，機油的消耗不僅反映柴油機的經濟性，也是衡量柴油機總體性能的指標。

 

 

一、機油消耗大的原因

 

 

 

1、潤滑油性能不佳  

 

    如果機油的揮發性和抗泡性不佳、潤滑油消耗量就會過久，圖3曲線圖表明，油的餾分范圍越輕，揮發性越大，潤滑油的消耗也越大。另外，油溫、機體溫度過高也會造成潤滑油揮發過大、潤滑油消耗增加。

    潤滑油的抗泡性是指潤滑油在激烈的攪拌過程中抗泡沫形成的能力。如果抗泡性較差，在工作時就會產生較多泡沫，這樣會導致潤滑油的密封性和潤滑效能下降，而且形成絕熱層使傳熱效果下降，從而加速缸壁、活塞和環壁的磨損，引起機油的上竄，增大潤滑油的消耗。

 

圖2 機油消耗大示意圖

圖3 機油揮發性與消耗的關系曲線圖

 

 

2、潤滑油粘度等級選擇不當  

 

    據調查資料顯示，因潤滑油粘度等級（如圖4所示）選用不當引起柴油發電機過度磨損是造成潤滑油過量消耗的主要因素之一。

（1）油的粘度過高時，其殘炭含量較大，凝點較高，熱氧化安定性、低溫起動性、潤滑性、洗消作用及泵送性也較差，極易引發活塞（環）與缸壁間產生半干（干）摩擦而導致活塞環（氣缸）過度磨損、彈力減弱、粘環及油環回油孔被沉積物堵塞等，造成大量潤滑油竄人燃燒室引起過量消耗。

（2）潤滑油粘度低，流動性、冷卻性及洗消作用較好，但粘度低于一定值時，油消耗會大大增加。因為低粘度潤滑油揮發性高，同時密封性也較差，造成大量消耗及泄漏。同時，粘度過低的潤滑油，由于承載能力低，易使油膜產生破裂，從而引起潤滑油壓力明顯下降，使之不能有效輸送到各工作部位，導致機件得不到正常的潤滑，加速氣缸、活塞環的磨損。

 

圖4 機油粘度等級表

圖5 機油的粘度與消耗關系曲線圖

 

 

3、潤滑系統泄漏  

 

    潤滑系統各油路接頭、油管、襯墊、油封等處的漏油，均會增大潤滑油的消耗量。應加強對氣缸墊、氣門閥座、導管密封圈及噴油器等機件的密封性檢查，并保持其良好的技術性能。

 

4、油底殼潤滑油油面過高  

 

    如果油底殼內的油面過高，曲軸旋轉時，曲柄、平衡塊和連桿大頭會激濺過多的潤滑油飛落到氣缸壁上，而且由于油環在高速滑動時的刮油性能下降，使油環刮不凈氣缸壁上多余的潤滑油，造成部分潤滑油竄人燃燒室中燒掉。這不僅增加了潤滑油的消耗量，而且使燃燒室積炭增多，加速了活塞、活塞環和氣缸套的磨損，增大了活塞環膠結和噴油器噴孔堵塞的可能性。

5、潤滑油壓力過高

     如圖6所示，潤滑油壓力過高時，潤滑油的揮發性等方面也發生相應變化。實驗表明，潤滑油壓力越高，潤滑油的消耗量也越大。因此，在使用過程中，應將機油壓力調整至規定值。

 

6、冷卻液溫度過高  

 

    如圖7所示，如果柴油發電機工作時冷卻液溫度過高，就會引起潤滑油的粘度降低，造成潤滑油的揮發加快，從而增加潤滑油的消耗量。冷卻液溫度與潤滑油消耗關系。應定期清潔冷卻系統，檢查節溫器等部件，使冷卻液溫度保持在正常范圍內。

 

圖6 機油壓力與機油消耗關系曲線圖

圖7 水溫與機油消耗關系曲線圖

 

 

 

7、活塞環磨損

 

   造成活塞環組磨損的主要原因有高的滑動速度和加速度（滑動速度一般為：7～16ｍ/ s；加速度為12000～15000ｍ/s²）；柴油機負荷和較高的燃燒壓力（使活塞環與缸壁間，活塞側面與缸套間以及環與環槽間承受很高不均衡的壓力。如圖8 所示）；尤其是汽缸上部、第一道壓縮環及活塞環壁，因潤滑條件惡劣，再加上受到爆發沖程高溫高壓氣流的沖擊，以及使用操作不當等因素的影響，約有40％ 左右的柴油機在磨合運轉期間，均發現有不同程度的異常磨損現象。

（1）氣環過度磨損

     柴油發電機工作時，氣環隨活塞作高速往復運動，存在氣環泵油作用。當活塞環端面間隙正常時，氣環的泵油量是有限的當氣環端面因磨損使間隙過大或者破裂時（檢測如圖9），活塞環的泵油作用會大大增強，使得潤滑油從開口間隙進入燃燒室燃燒，潤滑油的消耗量明顯增多。

 

（2）油環過度磨損或斷裂  

    油環的功用是將氣缸表面多余的機油刮下，不讓它竄入燃燒室，同時使氣缸壁上的油膜均勻分布，從而改善活塞的潤滑條件。當油環過度磨損或斷裂時，油環刮油作用減弱或消失，致使氣缸壁上的潤滑油竄入燃燒室，增大潤滑油的消耗量另外，當油環膠結咬死在環槽中，也會使其失去刮油作用。

 

圖8 柴油機活塞環上的壓力分布情況

圖9 活塞環間隙測量

 

 

 

8、氣缸套與活塞配合間隙過大  

 

     當汽缸壁與活塞第一道環壁的磨損量超過正常間隙的20％時，其機油 的耗量將增加2倍以上（如圖10所示），而與活塞環徑向磨損的3次方成正比。

    由于磨損使氣缸套與活塞的配合間隙過大，將導致活塞在氣缸內上下運動時產生偏擺，活塞下行時，大量的潤滑油進入活塞環與環槽活塞上行時，將過量的潤滑油壓入燃燒室造成消耗。當空氣濾清器失效，潤滑油選用不當或污染變質，燃油的品質差或燃燒不良時均會引起過度磨損。

    柴油發電機運轉過程中，當氣缸熱變形超過某一限度時，活塞、活塞環不能充分適應氣缸的變形量，在局部也會出現較大的間隙造成大量的潤滑油竄人燃燒室。同時，氣缸變形還將導致活塞環在氣缸內高速滑動時的運動狀態發生變化，產生軸向和徑向的扭曲和變形，增大磨損量，更加速了潤滑油的消耗。造成氣缸變形的原因主要有以下幾點：缸套壁厚不均勻或裝配過盈量大；缸套裝入缸體后上平面凸出量過大（濕式缸套）；氣缸蓋螺栓松動或緊固時扭力不均；柴油發電機爆燃以及氣缸套加工精度低，材質不良或壁厚不均勻。因此，在維修和裝配時要加強對氣缸及其他配合間隙的檢查（圖11）。

 

圖10 缸壁、活塞環壁間隙與機油耗量關系曲線圖

圖11 氣缸檢查

 

 

9、氣門導管過度磨損或油封損壞  

 

    柴油發電機工作時，如果氣門導管過度磨損或油封損壞，將導致氣缸蓋頂部大量的潤滑油漏入進、排氣腔及滯留在氣門導管和氣門桿間隙內。在進、排氣過程中，由于氣體流速較大產生很大的負壓，使漏入進、排氣腔和滯留在氣門導管內的潤滑油被吸入氣缸內或排到大氣中去，造成潤滑油過量消耗。

 

10、渦輪增壓器損壞  

 

    渦輪增壓器的壓氣機葉輪和中間殼之間的O形密封圈和密封環損壞時，會導致潤滑油從渦輪增壓器中間殼經壓氣機葉輪室進入氣缸。另外，當增壓器回油管堵塞、變形或其他原因造成的回油不暢時，增壓器中司殼內的潤滑油壓力增大，以致潤滑油從增壓器兩端密封環處漏出。以上兩種情況都會導致潤滑油消耗量過大。

11、轉速及運轉模式變化

試驗表明，隨著轉速的增高，機油耗量明顯上升（如圖12所示）。

因為活塞、活塞環在與汽缸作相對高速滑動時，其溫度會驟升，從而導致活塞環的彈力及氣密 性下降；同時，高速滑動的刮油環，由于慣性的作用，其控制機油上竄的機能將明顯下降；而且高速 滑動的活塞環還會出現異常的“顫振”和“懸浮’現象。另外，不同的運轉模式，機油消耗量也有較大差異。如柴油機啟動、停機頻繁；反復多次加減速 以及經常在發動機制動狀態下運轉時，其機油耗量將比穩定轉速下的消耗量增加10%--30%。

 

圖12 柴油機轉速與機油耗量關系曲線圖.

 

 

      通過對滑油消耗的途徑及消耗過量的原因分析，須在增強輪機管理?員責任?的基礎上，熟悉其性能參數，并在實際運?過程中采取各項措施確保潤滑油的正常潤滑和冷卻作?，并在潤滑油不達標時及時更換，只有這樣才能保證船舶安全穩定?效運?，降低故障的發?率和延長柴油機的使?壽命。

 

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