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故障檢修與技術維護 |
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。柴油發電機組在使用一段時間后，有時會出現明顯的氣缸竄氣、燒潤滑油和動力不足等現象，造成這種現象的實質是氣缸的早期磨損過甚。當氣缸套出現早期磨損，會影響柴油發電機組的動力性、經濟性和使用壽命。而經過康明斯公司市場調查，發現有些用戶購買的柴油發電機沒有到大修期，但已有不少發電機組出現過氣缸套早損壞的現象，其原因大都是沒有嚴格按照其維修和保養要求來做，也因不熟悉康明斯發電機組性能特點，仍按傳統的誤區和習慣來使用。
一、氣缸套早期磨損的因素分析
不少用戶在使用過程中都出現了氣缸套過早磨損的問題，有的還出現了拉缸、活塞環斷裂等現象。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電機沒有嚴格按照磨合規范進行磨合試運轉就直接投入負荷作業，會造成柴油發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電機必須嚴格按要求進行磨合試運轉。
2、不認真保養
一些柴油發電機組經常處于塵土飛揚的環境中工作，有些操作員不認真保養空氣濾清器，密封部分出現漏氣，使大量沒有經過濾清的空氣直接進入氣缸，加劇了氣缸套、活塞和活塞環的磨損。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，防止不經濾清的空氣進入氣缸。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
柴油發電機經常處于超負荷作業時，機體溫度升高，潤滑油變稀，潤滑條件惡化，同時由于超負荷作業燃油供給量大，燃油不完全燃燒，氣缸內積碳嚴重，加劇了氣缸套、活塞和活塞環的磨損。特別當活塞環卡死在環槽里時，氣缸套可能被拉傷。因此應該注意防止柴油發電機超負荷作業，保持良好的技術狀態。此外，水箱表面的積垢物太多，如不及時進行清理，將影響散熱效果，也會使柴油發電機的工作溫度急劇升高，造成活塞粘缸。
4、長期空載使用
柴油發電機長時間在空載使用，也會加快壓縮系統零件的磨損。這主要是因為較長時間小油門下運轉，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，同時產生電化學腐蝕作用，從而加劇了氣缸的機械磨損。因此，不允許柴油發電機在小油門較長時間空運轉。
5、裝配錯誤
柴油發電機的第一道環是鍍鉻的氣環，維修裝配時倒角應向上。有的維修工把活塞環裝反，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、活塞和活塞環的磨損。因此，在維修中必須注意不要把活塞環裝反。
6、檢修規范失當
（1）在維修時要注意零件、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，未發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，就會使活塞頭部因冷卻不良而過熱，從而加速了氣缸套與活塞的磨損，嚴重時還造成活塞環在環槽內卡死、斷環，環岸也被損傷。
7、維護規程失當
（1）在維護保養時，加注潤滑油時要注意潤滑油和加油工具的清潔，否則把塵土帶入油底殼，這樣不僅會使軸瓦早期磨損，同時也會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所的清潔衛生。
（2）某個缸或幾個缸的噴油器未及時檢查，發生了漏柴油的現象，使潤滑油被稀釋，管理人員檢查不夠仔細，時間稍長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。新鮮空氣和未蒸發的燃料沖刷和稀釋，加劇了上部條件的惡化，使汽缸上都處于干摩擦或半干摩擦狀態，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。活塞環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，對汽缸表面產生腐蝕作用，腐蝕物在摩擦中逐步被活塞環刮掉，造成氣缸套變形。
（4）進入機械雜質，使汽缸中部磨損加劇。空氣中的灰塵、潤滑油中的雜質等，進入活塞和缸壁間造成磨料磨損。灰塵或雜質隨活塞在氣缸中往復運動時，由于在汽缸中部位置的運動速度最大，故加劇了汽缸中部的磨損。
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柴油機氣缸套類型 |
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，缸壁有發藍等燒灼現象；磨損產物顆粒較大。
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（0.4%～0.8%）D時，燃燒室就失去密封性，柴油機功率下降。
（2）要求：維修人員應按照說明書要求對缸套磨損進行檢測，掌握和控制氣缸套磨損狀況，防止發生過度磨損。
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以下幾種方法進行：
（1）理論法：根據柴油機氣缸套的尺寸、材料和磨損程度，通過計算或參考理論曲線，推算出氣缸套內圓的磨損程度。
（2）視覺檢測法：使用裸眼或顯微鏡直接觀察氣缸套內圓表面的磨損情況。通常會使用刻度卡片或者特定的標尺來輔助檢測磨損深度。
（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，對氣缸套內圓表面進行三維檢測，獲得準確的磨損數據。
（5）無儀器檢測法
如無測量用的定位樣板又缺少說明書等資料時，可參考以下四個位置進行缸套磨損測量：
① 當活塞位于上止點時，第一道活塞環對應的缸壁位置；
② 當活塞位于行程中點時，第一道活塞環對應的缸壁位置；
③ 當活塞位于行程中點時，末道刮油環對應的缸壁。
三、預防早期磨損的措施
1、正確起動
柴油機冷機起動時，由于溫度低，機油粘度大，流動性差，使機油泵供油不足。同時原氣缸壁上的機油在停機后沿氣缸壁下流，因此在起動的瞬間得不到良好的潤滑，致使起動時氣缸壁磨損增加。因此。初次起動時，應先使柴油機空載運轉升溫，待冷卻液溫度達到60℃左右時再進行帶載使用。
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，不可購買劣質潤滑油，并經常檢查和保持潤滑油的數量與質量。加強對“三濾”的保養，是防止機械雜質進入氣缸，減輕氣缸磨損，延長發動機使用壽命的一項重要措施。在農村和多風沙地區尤為重要。
（2）注意檢查機油冷卻器內部的密封性。檢查方法是注意觀察曲軸箱通風管有無水蒸汽現象，若有水蒸汽則說明機油里有水。這種情況嚴重時，機油會變成乳白色，打開氣門室蓋可見到有水珠，拆下機油濾芯總成發現里面有積水。另外在使用中還要注意檢查機油盤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℃。溫度過低，不能保持良好的潤滑，會增大氣缸壁的磨損，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，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，氣缸磨損量為90℃時的4倍。溫度過高，會使氣缸強度降低而加劇磨損，可導致活塞過度膨脹而造成“脹缸”事故。因此，應保持柴油發電機水溫在74~91℃之間，不要超過93℃。此外，要保證冷卻系的正常循環，如果發現膨脹箱有冷卻液外溢時，必須及時檢查、清除。
4、提高維修質量
在使用過程中，發現問題及時排除，隨時更換或維修損壞變形的配件。安裝氣缸時要嚴格按技術要求檢驗和裝配。在保修換環作業中，選用彈力適當的活塞環，彈力過小，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，特別是加強對“三濾”的維護，同時做好空氣、燃油和潤滑油的凈化。特別是空氣濾清器必須定期維護，進氣管道必須完整，不能有破損，清洗時必須認真，裝配時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，說明濾清器阻力已達6kPa，應馬上清洗或更換濾芯。
（2）盡可能減少柴油機的冷起動次數。
（3）保持柴油機正常工作溫度，避免長時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，所以廠家要求對使用的柴油要進行凈化處理，通常柴油必須經過48小時沉淀后方可加注，加油時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。但在實際操作中，不少操作員往往忽略了這一點，最后導致積水過多。
總結：
需要注意的是，在進行檢測時應該保持檢測儀器的精度和準確性，在清潔的環境下進行檢測以避免誤差，并結合實際應用條件進行判斷磨損程度是否需要進行修復或更換。實踐證明，只要嚴格遵照本文所述的措施，就能有效地防止柴油發電機組氣缸的早期損壞，并能有效地延長柴油發電機組的使用壽命，從而帶來可觀的經濟效益。
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