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故障檢修與技術(shù)維護(hù) |
解決柴油機(jī)潤(rùn)滑油消耗量過(guò)大的方法 |
摘要：柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)油有一定的消耗，并且隨著其工作環(huán)境及負(fù)載的不同而有所變化，但當(dāng)潤(rùn)滑油消耗量遠(yuǎn)大于額定消耗量時(shí)，則表明為過(guò)量消耗。潤(rùn)滑油過(guò)量消耗、不僅不經(jīng)濟(jì)，而且還會(huì)導(dǎo)致柴油發(fā)電機(jī)各部件嚴(yán)重磨損和早期損壞等事故。因此，康明斯公司認(rèn)為保持柴油發(fā)電機(jī)機(jī)油適量的消耗，是持續(xù)發(fā)揮柴油發(fā)電機(jī)性能的必要條件，是延長(zhǎng)其使用可靠性的重要保障。
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圖1 機(jī)油消耗量過(guò)大的原因分析 |
柴油發(fā)電機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)中的機(jī)油在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中起到很重要的作?，機(jī)油量應(yīng)能在充滿過(guò)濾器、冷卻器、機(jī)器各油腔及管系等所有系統(tǒng)空間后，在機(jī)油盤中的潤(rùn)滑油仍然?出機(jī)油泵的抽油?的?度。柴油發(fā)電機(jī)機(jī)?作中，機(jī)油少量進(jìn)?缸內(nèi)燃燒，隨著使?時(shí)間的延長(zhǎng)，機(jī)油量會(huì)緩慢減少，應(yīng)定時(shí)補(bǔ)充。當(dāng)機(jī)油消耗量過(guò)?時(shí)，不但增加成本，?且影響柴油機(jī)的正常?作，造成排?冒藍(lán)煙。因此，機(jī)油的消耗不僅反映柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性，也是衡量柴油機(jī)總體性能的指標(biāo)。
一、機(jī)油消耗大的原因
機(jī)油消耗分為機(jī)油泄露在發(fā)動(dòng)機(jī)的外部和機(jī)油泄露在發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)部（泄露在燃燒室并燃燒消耗）兩種方式，如圖1所示。
1、潤(rùn)滑油性能不佳
如果機(jī)油的揮發(fā)性和抗泡性不佳、潤(rùn)滑油消耗量就會(huì)過(guò)久，圖3曲線圖表明，油的餾分范圍越輕，揮發(fā)性越大，潤(rùn)滑油的消耗也越大。另外，油溫、機(jī)體溫度過(guò)高也會(huì)造成潤(rùn)滑油揮發(fā)過(guò)大、潤(rùn)滑油消耗增加。
潤(rùn)滑油的抗泡性是指潤(rùn)滑油在激烈的攪拌過(guò)程中抗泡沫形成的能力。如果抗泡性較差，在工作時(shí)就會(huì)產(chǎn)生較多泡沫，這樣會(huì)導(dǎo)致潤(rùn)滑油的密封性和潤(rùn)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(huán)壁的磨損，引起機(jī)油的上竄，增大潤(rùn)滑油的消耗。
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圖2 機(jī)油消耗大示意圖 |
圖3 機(jī)油揮發(fā)性與消耗的關(guān)系曲線圖 |
2、潤(rùn)滑油粘度等級(jí)選擇不當(dāng)
據(jù)調(diào)查資料顯示，因潤(rùn)滑油粘度等級(jí)（如圖4所示）選用不當(dāng)引起柴油發(fā)電機(jī)過(guò)度磨損是造成潤(rùn)滑油過(guò)量消耗的主要因素之一。
（1）油的粘度過(guò)高時(shí)，其殘?zhí)亢枯^大，凝點(diǎn)較高，熱氧化安定性、低溫起動(dòng)性、潤(rùn)滑性、洗消作用及泵送性也較差，極易引發(fā)活塞（環(huán)）與缸壁間產(chǎn)生半干（干）摩擦而導(dǎo)致活塞環(huán)（氣缸）過(guò)度磨損、彈力減弱、粘環(huán)及油環(huán)回油孔被沉積物堵塞等，造成大量潤(rùn)滑油竄人燃燒室引起過(guò)量消耗。
（2）潤(rùn)滑油粘度低，流動(dòng)性、冷卻性及洗消作用較好，但粘度低于一定值時(shí)，油消耗會(huì)大大增加。因?yàn)榈驼扯葷?rùn)滑油揮發(fā)性高，同時(shí)密封性也較差，造成大量消耗及泄漏。同時(shí)，粘度過(guò)低的潤(rùn)滑油，由于承載能力低，易使油膜產(chǎn)生破裂，從而引起潤(rùn)滑油壓力明顯下降，使之不能有效輸送到各工作部位，導(dǎo)致機(jī)件得不到正常的潤(rùn)滑，加速氣缸、活塞環(huán)的磨損。
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圖4 機(jī)油粘度等級(jí)表 |
圖5 機(jī)油的粘度與消耗關(guān)系曲線圖 |
3、潤(rùn)滑系統(tǒng)泄漏
潤(rùn)滑系統(tǒng)各油路接頭、油管、襯墊、油封等處的漏油，均會(huì)增大潤(rùn)滑油的消耗量。應(yīng)加強(qiáng)對(duì)氣缸墊、氣門閥座、導(dǎo)管密封圈及噴油器等機(jī)件的密封性檢查，并保持其良好的技術(shù)性能。
4、油底殼潤(rùn)滑油油面過(guò)高
如果油底殼內(nèi)的油面過(guò)高，曲軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，曲柄、平衡塊和連桿大頭會(huì)激濺過(guò)多的潤(rùn)滑油飛落到氣缸壁上，而且由于油環(huán)在高速滑動(dòng)時(shí)的刮油性能下降，使油環(huán)刮不凈氣缸壁上多余的潤(rùn)滑油，造成部分潤(rùn)滑油竄人燃燒室中燒掉。這不僅增加了潤(rùn)滑油的消耗量，而且使燃燒室積炭增多，加速了活塞、活塞環(huán)和氣缸套的磨損，增大了活塞環(huán)膠結(jié)和噴油器噴孔堵塞的可能性。
5、潤(rùn)滑油壓力過(guò)高
如圖6所示，潤(rùn)滑油壓力過(guò)高時(shí)，潤(rùn)滑油的揮發(fā)性等方面也發(fā)生相應(yīng)變化。實(shí)驗(yàn)表明，潤(rùn)滑油壓力越高，潤(rùn)滑油的消耗量也越大。因此，在使用過(guò)程中，應(yīng)將機(jī)油壓力調(diào)整至規(guī)定值。
6、冷卻液溫度過(guò)高
如圖7所示，如果柴油發(fā)電機(jī)工作時(shí)冷卻液溫度過(guò)高，就會(huì)引起潤(rùn)滑油的粘度降低，造成潤(rùn)滑油的揮發(fā)加快，從而增加潤(rùn)滑油的消耗量。冷卻液溫度與潤(rùn)滑油消耗關(guān)系。應(yīng)定期清潔冷卻系統(tǒng)，檢查節(jié)溫器等部件，使冷卻液溫度保持在正常范圍內(nèi)。
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圖6 機(jī)油壓力與機(jī)油消耗關(guān)系曲線圖 |
圖7 水溫與機(jī)油消耗關(guān)系曲線圖 |
7、活塞環(huán)磨損
造成活塞環(huán)組磨損的主要原因有高的滑動(dòng)速度和加速度（滑動(dòng)速度一般為：7～16ｍ/ s；加速度為12000～15000ｍ/s2）；柴油機(jī)負(fù)荷和較高的燃燒壓力（使活塞環(huán)與缸壁間，活塞側(cè)面與缸套間以及環(huán)與環(huán)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(huán)及活塞環(huán)壁，因潤(rùn)滑條件惡劣，再加上受到爆發(fā)沖程高溫高壓氣流的沖擊，以及使用操作不當(dāng)?shù)纫蛩氐挠绊?，約有40％ 左右的柴油機(jī)在磨合運(yùn)轉(zhuǎn)期間，均發(fā)現(xiàn)有不同程度的異常磨損現(xiàn)象。
（1）氣環(huán)過(guò)度磨損
柴油發(fā)電機(jī)工作時(shí)，氣環(huán)隨活塞作高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)，存在氣環(huán)泵油作用。當(dāng)活塞環(huán)端面間隙正常時(shí)，氣環(huán)的泵油量是有限的當(dāng)氣環(huán)端面因磨損使間隙過(guò)大或者破裂時(shí)（檢測(cè)如圖9），活塞環(huán)的泵油作用會(huì)大大增強(qiáng)，使得潤(rùn)滑油從開口間隙進(jìn)入燃燒室燃燒，潤(rùn)滑油的消耗量明顯增多。
（2）油環(huán)過(guò)度磨損或斷裂
油環(huán)的功用是將氣缸表面多余的機(jī)油刮下，不讓它竄入燃燒室，同時(shí)使氣缸壁上的油膜均勻分布，從而改善活塞的潤(rùn)滑條件。當(dāng)油環(huán)過(guò)度磨損或斷裂時(shí)，油環(huán)刮油作用減弱或消失，致使氣缸壁上的潤(rùn)滑油竄入燃燒室，增大潤(rùn)滑油的消耗量另外，當(dāng)油環(huán)膠結(jié)咬死在環(huán)槽中，也會(huì)使其失去刮油作用。
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圖8 柴油機(jī)活塞環(huán)上的壓力分布情況 |
圖9 活塞環(huán)間隙測(cè)量 |
8、氣缸套與活塞配合間隙過(guò)大
當(dāng)汽缸壁與活塞第一道環(huán)壁的磨損量超過(guò)正常間隙的20％時(shí)，其機(jī)油 的耗量將增加2倍以上（如圖10所示），而與活塞環(huán)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(guò)大，將導(dǎo)致活塞在氣缸內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生偏擺，活塞下行時(shí)，大量的潤(rùn)滑油進(jìn)入活塞環(huán)與環(huán)槽活塞上行時(shí)，將過(guò)量的潤(rùn)滑油壓入燃燒室造成消耗。當(dāng)空氣濾清器失效，潤(rùn)滑油選用不當(dāng)或污染變質(zhì)，燃油的品質(zhì)差或燃燒不良時(shí)均會(huì)引起過(guò)度磨損。
柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，當(dāng)氣缸熱變形超過(guò)某一限度時(shí)，活塞、活塞環(huán)不能充分適應(yīng)氣缸的變形量，在局部也會(huì)出現(xiàn)較大的間隙造成大量的潤(rùn)滑油竄人燃燒室。同時(shí)，氣缸變形還將導(dǎo)致活塞環(huán)在氣缸內(nèi)高速滑動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化，產(chǎn)生軸向和徑向的扭曲和變形，增大磨損量，更加速了潤(rùn)滑油的消耗。造成氣缸變形的原因主要有以下幾點(diǎn)：缸套壁厚不均勻或裝配過(guò)盈量大；缸套裝入缸體后上平面凸出量過(guò)大（濕式缸套）；氣缸蓋螺栓松動(dòng)或緊固時(shí)扭力不均；柴油發(fā)電機(jī)爆燃以及氣缸套加工精度低，材質(zhì)不良或壁厚不均勻。因此，在維修和裝配時(shí)要加強(qiáng)對(duì)氣缸及其他配合間隙的檢查（圖11）。
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圖10 缸壁、活塞環(huán)壁間隙與機(jī)油耗量關(guān)系曲線圖 |
圖11 氣缸檢查
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9、氣門導(dǎo)管過(guò)度磨損或油封損壞
柴油發(fā)電機(jī)工作時(shí)，如果氣門導(dǎo)管過(guò)度磨損或油封損壞，將導(dǎo)致氣缸蓋頂部大量的潤(rùn)滑油漏入進(jìn)、排氣腔及滯留在氣門導(dǎo)管和氣門桿間隙內(nèi)。在進(jìn)、排氣過(guò)程中，由于氣體流速較大產(chǎn)生很大的負(fù)壓，使漏入進(jìn)、排氣腔和滯留在氣門導(dǎo)管內(nèi)的潤(rùn)滑油被吸入氣缸內(nèi)或排到大氣中去，造成潤(rùn)滑油過(guò)量消耗。
10、渦輪增壓器損壞
渦輪增壓器的壓氣機(jī)葉輪和中間殼之間的O形密封圈和密封環(huán)損壞時(shí)，會(huì)導(dǎo)致潤(rùn)滑油從渦輪增壓器中間殼經(jīng)壓氣機(jī)葉輪室進(jìn)入氣缸。另外，當(dāng)增壓器回油管堵塞、變形或其他原因造成的回油不暢時(shí)，增壓器中司殼內(nèi)的潤(rùn)滑油壓力增大，以致潤(rùn)滑油從增壓器兩端密封環(huán)處漏出。以上兩種情況都會(huì)導(dǎo)致潤(rùn)滑油消耗量過(guò)大。
11、轉(zhuǎn)速及運(yùn)轉(zhuǎn)模式變化
試驗(yàn)表明，隨著轉(zhuǎn)速的增高，機(jī)油耗量明顯上升（如圖12所示）。
因?yàn)榛钊?、活塞環(huán)在與汽缸作相對(duì)高速滑動(dòng)時(shí)，其溫度會(huì)驟升，從而導(dǎo)致活塞環(huán)的彈力及氣密 性下降；同時(shí)，高速滑動(dòng)的刮油環(huán)，由于慣性的作用，其控制機(jī)油上竄的機(jī)能將明顯下降；而且高速 滑動(dòng)的活塞環(huán)還會(huì)出現(xiàn)異常的“顫振”和“懸浮’現(xiàn)象。另外，不同的運(yùn)轉(zhuǎn)模式，機(jī)油消耗量也有較大差異。如柴油機(jī)啟動(dòng)、停機(jī)頻繁；反復(fù)多次加減速 以及經(jīng)常在發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，其機(jī)油耗量將比穩(wěn)定轉(zhuǎn)速下的消耗量增加10%--30%。
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圖12 柴油機(jī)轉(zhuǎn)速與機(jī)油耗量關(guān)系曲線圖. |
二、預(yù)防機(jī)油消耗過(guò)多的措施
柴油發(fā)電機(jī)的機(jī)油消耗，正常標(biāo)準(zhǔn)是燃油消耗的2%～3％。所以需要降低機(jī)油消耗，應(yīng)采取如下措施。
1、正確選用機(jī)油
要按照康明斯生產(chǎn)廠家的規(guī)定，按說(shuō)明書選用康明斯機(jī)油粘度等級(jí)。
不同質(zhì)量、粘度等級(jí)的機(jī)油，其添加劑的成份、類型以及粘溫特性等性能有較大的差異。所以， 在選用時(shí)必須根據(jù)柴油機(jī)的性能、結(jié)構(gòu)、工況以及運(yùn)行條件等因素合理選用。
（1）一般新機(jī)（大修后）、技術(shù)狀態(tài)良好的柴油機(jī)，在保證正常潤(rùn)滑的條件下，應(yīng)優(yōu)先選用粘溫特 性好、品質(zhì)高、清洗能力強(qiáng)的中高檔的多級(jí)機(jī)油。反之，機(jī)油的粘度可適當(dāng)提高一些。
（2）不同質(zhì)量、粘度等級(jí)及不同使用類型的機(jī)油禁止混用；加注前一般應(yīng)不少于48h的沉淀；同 時(shí)，加注時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制其數(shù)量，防止油平面過(guò)高。
（3）定期檢查曲軸箱內(nèi)機(jī)油的數(shù)質(zhì)量，并做好定期更換。禁止在機(jī)油已經(jīng)變質(zhì)的情況下，直接將 新油注入曲軸箱。
（4）加注的場(chǎng)所必須無(wú)污染、無(wú)風(fēng)沙；器皿必須干凈、衛(wèi)生；防止水、塵埃等污染物混入?！ ?br />
2、保養(yǎng)好曲軸箱通氣孔，廢氣不要竄入曲軸箱
柴油發(fā)電機(jī)曲軸箱加油口蓋上有一小孔，這個(gè)通氣孔的作用是使曲軸箱與大氣相通。當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)工作時(shí)，活塞頂部的氣體通過(guò)氣缸與活塞、活塞環(huán)之間滲漏到曲軸箱，使曲軸箱的壓力加大。由于經(jīng)常保持氣孔與大氣相通，曲軸箱內(nèi)的壓力就不會(huì)上升，滲漏也就減少。
大量廢氣竄入曲軸箱，會(huì)造成曲軸箱中壓力增大，使機(jī)油滲漏嚴(yán)重，污染機(jī)油。因此，要做到如下幾點(diǎn)：
（1）保證活塞環(huán)的開口間隙、邊間隙。
（2）保證氣門桿與氣門導(dǎo)管的正確間隙。
（3）經(jīng)常檢查氣缸、活塞、活塞環(huán)等的磨損情況，超過(guò)極限時(shí)立即更換。
3、保證活塞環(huán)的技術(shù)狀態(tài)
首先保證活塞環(huán)的開口間隙和邊間隙。其次保證油環(huán)和活塞環(huán)槽小油孔的暢通。活塞環(huán)分壓縮環(huán)和油環(huán)兩種，壓縮環(huán)主要起密封作用；而油環(huán)起刮油作用，即將氣缸壁上的機(jī)油刮下，通過(guò)油環(huán)中的油孔，重新進(jìn)入曲軸箱，不致使機(jī)油進(jìn)入活塞頂燃燒。所以保養(yǎng)活塞連桿部件時(shí)，一定要注意油環(huán)油孔、活塞環(huán)槽油孔暢通無(wú)阻。
4、正確安裝活塞環(huán)（圖3）
（1）鍍鉻的壓縮環(huán)要安裝在第一道活塞環(huán)槽中。
（2）有扭力環(huán)的，其方向不要裝反。
（3）活塞環(huán)開口不要對(duì)準(zhǔn)燃燒室，上下環(huán)的開口要錯(cuò)開。
（4）活塞環(huán)要在環(huán)槽中試裝，否則會(huì)發(fā)生卡死現(xiàn)象。
（5）正式安裝時(shí)，活塞、氣缸壁、活塞環(huán)上要涂一薄層干凈的機(jī)油。
5、氣缸阻水圈不要漏水
缸套阻水圈如果漏水，會(huì)有大量的熱水流入油底殼，使阻水圈失去彈性，老化變質(zhì)。禁止使用有毛邊、氣孔、砂眼、裂紋等的阻水圈。安裝時(shí)，阻水圈應(yīng)全部進(jìn)入槽中，不得扭曲、擠偏，位置要端正。
6、機(jī)油壓力和溫度要適當(dāng)
機(jī)油壓力過(guò)高和過(guò)低，表明潤(rùn)滑系統(tǒng)有故障，或曲柄連桿系磨損，或機(jī)油變稀、變稠、老化變質(zhì)等，所以在工作中要經(jīng)常檢查機(jī)油壓力是否正常。機(jī)油溫度過(guò)低，機(jī)油黏度加大，影響潤(rùn)滑；機(jī)油溫度過(guò)高，機(jī)油變稀，潤(rùn)滑性能下降，所以柴油發(fā)電機(jī)的機(jī)油溫度一定要在70～85℃之間。
7、保養(yǎng)好潤(rùn)滑系統(tǒng)
保養(yǎng)好機(jī)油濾清器，可以保證機(jī)油清潔，使柴油發(fā)電機(jī)各機(jī)件得到良好的潤(rùn)滑。對(duì)它們的保養(yǎng)必須按時(shí)、按號(hào)、按操作規(guī)程進(jìn)行。
機(jī)油的更換周期應(yīng)按出廠說(shuō)明書規(guī)定執(zhí)行。更換機(jī)油時(shí)必須按規(guī)定清洗油道和油底殼。
8、防止?jié)B漏
機(jī)油滲漏不但使機(jī)油消耗增加，而且會(huì)使柴油發(fā)電機(jī)臟污，應(yīng)該積極采取措施防止機(jī)油滲漏。
通過(guò)對(duì)滑油消耗的途徑及消耗過(guò)量的原因分析，須在增強(qiáng)輪機(jī)管理?員責(zé)任?的基礎(chǔ)上，熟悉其性能參數(shù)，并在實(shí)際運(yùn)?過(guò)程中采取各項(xiàng)措施確保潤(rùn)滑油的正常潤(rùn)滑和冷卻作?，并在潤(rùn)滑油不達(dá)標(biāo)時(shí)及時(shí)更換，只有這樣才能保證船舶安全穩(wěn)定?效運(yùn)?，降低故障的發(fā)?率和延長(zhǎng)柴油機(jī)的使?壽命。
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