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(yù)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間后，有時會出現(xiàn)明顯的氣缸竄氣、燒潤滑油和動力不足等現(xiàn)象，造成這種現(xiàn)象的實質(zhì)是氣缸的早期磨損過甚。當(dāng)氣缸套出現(xiàn)早期磨損，會影響柴油發(fā)電機組的動力性、經(jīng)濟性和使用壽命。而經(jīng)過康明斯公司市場調(diào)查，發(fā)現(xiàn)有些用戶購買的柴油發(fā)電機沒有到大修期，但已有不少發(fā)電機組出現(xiàn)過氣缸套早損壞的現(xiàn)象，其原因大都是沒有嚴(yán)格按照其維修和保養(yǎng)要求來做，也因不熟悉康明斯發(fā)電機組性能特點，仍按傳統(tǒng)的誤區(qū)和習(xí)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(xiàn)了氣缸套過早磨損的問題，有的還出現(xiàn)了拉缸、活塞環(huán)斷裂等現(xiàn)象。導(dǎo)致這種損壞的原因如下：

1、不遵守磨合規(guī)范

      新的或大修后的柴油發(fā)電機沒有嚴(yán)格按照磨合規(guī)范進行磨合試運轉(zhuǎn)就直接投入負(fù)荷作業(yè)，會造成柴油發(fā)電機氣缸套等零件初始階段嚴(yán)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(yán)格按要求進行磨合試運轉(zhuǎn)。

2、不認(rèn)真保養(yǎng)

      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(rèn)真保養(yǎng)空氣濾清器，密封部分出現(xiàn)漏氣，使大量沒有經(jīng)過濾清的空氣直接進入氣缸，加劇了氣缸套、活塞和活塞環(huán)的磨損。因此要求保養(yǎng)人員必須按期嚴(yán)格認(rèn)真地檢查和保養(yǎng)空氣濾清器，防止不經(jīng)濾清的空氣進入氣缸。此外，空氣濾清器保養(yǎng)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(fù)荷使用

      柴油發(fā)電機經(jīng)常處于超負(fù)荷作業(yè)時，機體溫度升高，潤滑油變稀，潤滑條件惡化，同時由于超負(fù)荷作業(yè)燃油供給量大，燃油不完全燃燒，氣缸內(nèi)積碳嚴(yán)重，加劇了氣缸套、活塞和活塞環(huán)的磨損。特別當(dāng)活塞環(huán)卡死在環(huán)槽里時，氣缸套可能被拉傷。因此應(yīng)該注意防止柴油發(fā)電機超負(fù)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，如不及時進行清理，將影響散熱效果，也會使柴油發(fā)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(fā)電機長時間在空載使用，也會加快壓縮系統(tǒng)零件的磨損。這主要是因為較長時間小油門下運轉(zhuǎn)，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(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)電機在小油門較長時間空運轉(zhuǎn)。

5、裝配錯誤

      柴油發(fā)電機的第一道環(huán)是鍍鉻的氣環(huán)，維修裝配時倒角應(yīng)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?jié)櫥瑮l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(guī)范失當(dāng)

（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(fā)現(xiàn)潤滑活塞的冷卻噴嘴被堵塞，這樣機油就噴不到活塞的內(nèi)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(yán)重時還造成活塞環(huán)在環(huán)槽內(nèi)卡死、斷環(huán)，環(huán)岸也被損傷。

7、維護規(guī)程失當(dāng)

（1）在維護保養(yǎng)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(wèi)生。

（2）某個缸或幾個缸的噴油器未及時檢查，發(fā)生了漏柴油的現(xiàn)象，使?jié)櫥捅幌♂?，管理人員檢查不夠仔細(xì)，時間稍長就造成了氣缸套的早期磨損。

 8、構(gòu)造原因引起的磨損

（1）潤滑條件不好，使氣缸套上部磨損嚴(yán)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，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(tài)，這是造成汽缸上部磨損嚴(yán)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(nèi)可燃混合氣燃燒后，產(chǎn)生水蒸氣和酸性氧化物，它們?nèi)苡谒猩傻V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(fù)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。

 

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(xiàn)象，缸壁有發(fā)藍等燒灼現(xiàn)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(dāng)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(yīng)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(fā)生過度磨損。

3、缸套磨損的檢測方法

      柴油機氣缸套內(nèi)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(jù)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(nèi)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(nèi)圓表面的磨損情況。通常會使用刻度卡片或者特定的標(biāo)尺來輔助檢測磨損深度。

（3）參數(shù)檢測法：利用檢測儀器如千分尺、示波器等，對氣缸套內(nèi)圓的直徑或者磨損區(qū)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(shù)，對氣缸套內(nèi)圓表面進行三維檢測，獲得準(zhǔn)確的磨損數(shù)據(jù)。

（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(dāng)活塞位于上止點時，第一道活塞環(huán)對應(yīng)的缸壁位置；

② 當(dāng)活塞位于行程中點時，第一道活塞環(huán)對應(yīng)的缸壁位置；

③ 當(dāng)活塞位于行程中點時，末道刮油環(huán)對應(yīng)的缸壁。

 

三、預(yù)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(yīng)先使柴油機空載運轉(zhuǎn)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(yán)格按季節(jié)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(zhì)潤滑油，并經(jīng)常檢查和保持潤滑油的數(shù)量與質(zhì)量。加強對“三濾”的保養(yǎng)，是防止機械雜質(zhì)進入氣缸，減輕氣缸磨損，延長發(fā)動機使用壽命的一項重要措施。在農(nóng)村和多風(fēng)沙地區(qū)尤為重要。

（2）注意檢查機油冷卻器內(nèi)部的密封性。檢查方法是注意觀察曲軸箱通風(fēng)管有無水蒸汽現(xiàn)象，若有水蒸汽則說明機油里有水。這種情況嚴(yán)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(fā)現(xiàn)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(xiàn)象，里面是否有柴油，若有則應(yīng)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(nèi)的水蒸氣凝結(jié)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(dāng)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(dǎo)致活塞過度膨脹而造成“脹缸”事故。因此，應(yīng)保持柴油發(fā)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(huán)，如果發(fā)現(xiàn)膨脹箱有冷卻液外溢時，必須及時檢查、清除。

4、提高維修質(zhì)量

      在使用過程中，發(fā)現(xiàn)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(yán)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(dāng)?shù)幕钊?/span>環(huán)，彈力過小，使燃?xì)飧Z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(yǎng)

（1）嚴(yán)格保養(yǎng)制度，提高保養(yǎng)品質(zhì)，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(rèn)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(dāng)儀表上的空阻濾清指示燈亮?xí)r，說明濾清器阻力已達6kPa，應(yīng)馬上清洗或更換濾芯。

（2）盡可能減少柴油機的冷起動次數(shù)。

（3）保持柴油機正常工作溫度，避免長時間在高溫和大負(fù)荷下工作。

（4）使用符合要求的潤滑油，保證良好潤滑；嚴(yán)格按照操作規(guī)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，所以廠家要求對使用的柴油要進行凈化處理，通常柴油必須經(jīng)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(dǎo)致積水過多。

 

總結(jié)：

      需要注意的是，在進行檢測時應(yīng)該保持檢測儀器的精度和準(zhǔn)確性，在清潔的環(huán)境下進行檢測以避免誤差，并結(jié)合實際應(yīng)用條件進行判斷磨損程度是否需要進行修復(fù)或更換。實踐證明，只要嚴(yán)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，并能有效地延長柴油發(fā)電機組的使用壽命，從而帶來可觀的經(jīng)濟效益。

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