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故障检修与技术维护 |
气缸套的早期磨损主要原因、检测和预防方法 |
摘要：柴油发电机组的气缸套是在高温、高压、润滑不良、交变载荷和腐蚀的恶劣工况下工作的一对摩擦副。柴油发电机组在使用一段时间后，有时会出现明显的气缸窜气、烧润滑油和动力不足等现象，造成这种现象的实质是气缸的早期磨损过甚。当气缸套出现早期磨损，会影响柴油发电机组的动力性、经济性和使用寿命。而经过康明斯公司市场调查，发现有些用户购买的柴油发电机没有到大修期，但已有不少发电机组出现过气缸套早损坏的现象，其原因大都是没有严格按照其维修和保养要求来做，也因不熟悉康明斯发电机组性能特点，仍按传统的误区和习惯来使用。
一、气缸套早期磨损的因素分析
不少用户在使用过程中都出现了气缸套过早磨损的问题，有的还出现了拉缸、活塞环断裂等现象。导致这种损坏的原因如下：
1、不遵守磨合规范
新的或大修后的柴油发电机没有严格按照磨合规范进行磨合试运转就直接投入负荷作业，会造成柴油发电机气缸套等零件初始阶段严重磨损，缩短了这些零件的使用寿命。因此，要求新的和大修后的柴油发电机必须严格按要求进行磨合试运转。
2、不认真保养
一些柴油发电机组经常处于尘土飞扬的环境中工作，有些操作员不认真保养空气滤清器，密封部分出现漏气，使大量没有经过滤清的空气直接进入气缸，加剧了气缸套、活塞和活塞环的磨损。因此要求保养人员必须按期严格认真地检查和保养空气滤清器，防止不经滤清的空气进入气缸。此外，空气滤清器保养后，未能正确安装，有的是漏装了胶垫，有的紧固螺栓未紧固，从而造成了气缸套的早期磨损。
3、超负荷使用
柴油发电机经常处于超负荷作业时，机体温度升高，润滑油变稀，润滑条件恶化，同时由于超负荷作业燃油供给量大，燃油不完全燃烧，气缸内积碳严重，加剧了气缸套、活塞和活塞环的磨损。特别当活塞环卡死在环槽里时，气缸套可能被拉伤。因此应该注意防止柴油发电机超负荷作业，保持良好的技术状态。此外，水箱表面的积垢物太多，如不及时进行清理，将影响散热效果，也会使柴油发电机的工作温度急剧升高，造成活塞粘缸。
4、长期空载使用
柴油发电机长时间在空载使用，也会加快压缩系统零件的磨损。这主要是因为较长时间小油门下运转，机体的温度低，燃油喷入气缸中遇到较冷空气不能完全燃烧，并冲刷缸壁润滑油膜，同时产生电化学腐蚀作用，从而加剧了气缸的机械磨损。因此，不允许柴油发电机在小油门较长时间空运转。
5、装配错误
柴油发电机的第一道环是镀铬的气环，维修装配时倒角应向上。有的维修工把活塞环装反，把倒角向下装，起了刮油作用使润滑条件恶化，加剧了气缸套、活塞和活塞环的磨损。因此，在维修中必须注意不要把活塞环装反。
6、检修规范失当
（1）在维修时要注意零件、工具和自己手的清洁，不要把铁屑、泥沙等磨料带入气缸，造成气缸套的早期磨损。
（2）检修时，未发现润滑活塞的冷却喷嘴被堵塞，这样机油就喷不到活塞的内表面，就会使活塞头部因冷却不良而过热，从而加速了气缸套与活塞的磨损，严重时还造成活塞环在环槽内卡死、断环，环岸也被损伤。
7、维护规程失当
（1）在维护保养时，加注润滑油时要注意润滑油和加油工具的清洁，否则把尘土带入油底壳，这样不仅会使轴瓦早期磨损，同时也会使气缸套等零件早期磨损。因此必须注意润滑油和加注工具的清洁。另外，也要注意保持使用场所的清洁卫生。
（2）某个缸或几个缸的喷油器未及时检查，发生了漏柴油的现象，使润滑油被稀释，管理人员检查不够仔细，时间稍长就造成了气缸套的早期磨损。
8、构造原因引起的磨损
（1）润滑条件不好，使气缸套上部磨损严重。气缸套上部邻近燃烧室，温度很高，润滑条件很差。新鲜空气和未蒸发的燃料冲刷和稀释，加剧了上部条件的恶化，使汽缸上都处于干摩擦或半干摩擦状态，这是造成汽缸上部磨损严重的原因。
（2）上部承受压力大，使汽缸磨损呈上重下轻。活塞环在自身弹力和背压的作用下紧压在缸壁上，正压力越大，润滑油膜形成和保持越困难，机械磨损加剧。在作功行程中，随着活塞下行，正压力逐渐降低，因而汽缸磨损呈上重下轻。
（3）矿物酸和有机酸使气缸表面腐蚀剥落。汽缸内可燃混合气燃烧后，产生水蒸气和酸性氧化物，它们溶于水中生成矿物酸，加上燃烧中生成的有机酸，对汽缸表面产生腐蚀作用，腐蚀物在摩擦中逐步被活塞环刮掉，造成气缸套变形。
（4）进入机械杂质，使汽缸中部磨损加剧。空气中的灰尘、润滑油中的杂质等，进入活塞和缸壁间造成磨料磨损。灰尘或杂质随活塞在气缸中往复运动时，由于在汽缸中部位置的运动速度最大，故加剧了汽缸中部的磨损。
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柴油机气缸套类型 |
气缸套检测装置 |
二、气缸套磨损的检修
1、早期磨损的特征
铸铁缸套磨损率大于0.1mm/kh,缸套表面脏污，有较明显的划痕、擦伤和撕裂等拉缸或咬缸现象，缸壁有发蓝等烧灼现象；磨损产物颗粒较大。
2、气缸套磨损后影响和要求
（1）影响：壁厚减薄，圆度及圆柱度误差增大。当缸套磨损量超过（0.4%～0.8%）D时，燃烧室就失去密封性，柴油机功率下降。
（2）要求：维修人员应按照说明书要求对缸套磨损进行检测，掌握和控制气缸套磨损状况，防止发生过度磨损。
3、缸套磨损的检测方法
柴油机气缸套内圆表面磨损的检测主要可以通过以下几种方法进行：
（1）理论法：根据柴油机气缸套的尺寸、材料和磨损程度，通过计算或参考理论曲线，推算出气缸套内圆的磨损程度。
（2）视觉检测法：使用裸眼或显微镜直接观察气缸套内圆表面的磨损情况。通常会使用刻度卡片或者特定的标尺来辅助检测磨损深度。
（3）参数检测法：利用检测仪器如千分尺、示波器等，对气缸套内圆的直径或者磨损区域进行检测，从而确定具体的表面磨损程度。
（4）高精度检测法：利用光电检测、激光扫描等高精度检测技术，对气缸套内圆表面进行三维检测，获得准确的磨损数据。
（5）无仪器检测法
如无测量用的定位样板又缺少说明书等资料时，可参考以下四个位置进行缸套磨损测量：
① 当活塞位于上止点时，第一道活塞环对应的缸壁位置；
② 当活塞位于行程中点时，第一道活塞环对应的缸壁位置；
③ 当活塞位于行程中点时，末道刮油环对应的缸壁。
三、预防早期磨损的措施
1、正确起动
柴油机冷机起动时，由于温度低，机油粘度大，流动性差，使机油泵供油不足。同时原气缸壁上的机油在停机后沿气缸壁下流，因此在起动的瞬间得不到良好的润滑，致使起动时气缸壁磨损增加。因此。初次起动时，应先使柴油机空载运转升温，待冷却液温度达到60℃左右时再进行带载使用。
2、正确选用润滑油
（1）严格按季节和柴油机性能要求选用最佳粘度值的润滑油，不可购买劣质润滑油，并经常检查和保持润滑油的数量与质量。加强对“三滤”的保养，是防止机械杂质进入气缸，减轻气缸磨损，延长发动机使用寿命的一项重要措施。在农村和多风沙地区尤为重要。
（2）注意检查机油冷却器内部的密封性。检查方法是注意观察曲轴箱通风管有无水蒸汽现象，若有水蒸汽则说明机油里有水。这种情况严重时，机油会变成乳白色，打开气门室盖可见到有水珠，拆下机油滤芯总成发现里面有积水。另外在使用中还要注意检查机油盘机油是否有增多现象，里面是否有柴油，若有则应对喷油器进行检查和校对。
3、保持柴油机工作温度
柴油机的正常工作温度为80～90℃。温度过低，不能保持良好的润滑，会增大气缸壁的磨损，气缸内的水蒸气凝结成水珠，溶解废气中的酸性气体分子，生成酸性物质，使气缸壁受到腐蚀磨损。试验表明，当气缸壁温度由90℃降到50℃时，气缸磨损量为90℃时的4倍。温度过高，会使气缸强度降低而加剧磨损，可导致活塞过度膨胀而造成“胀缸”事故。因此，应保持柴油发电机水温在74~91℃之间，不要超过93℃。此外，要保证冷却系的正常循环，如果发现膨胀箱有冷却液外溢时，必须及时检查、清除。
4、提高维修质量
在使用过程中，发现问题及时排除，随时更换或维修损坏变形的配件。安装气缸时要严格按技术要求检验和装配。在保修换环作业中，选用弹力适当的活塞环，弹力过小，使燃气窜入曲轴箱吹落气缸壁上的机油，增大气缸壁磨损；弹力过大，也将直接加剧气缸壁的磨损，或因气缸壁上的油膜遭到破坏而加剧其磨损。
5、加强保养
（1）严格保养制度，提高保养品质，特别是加强对“三滤”的维护，同时做好空气、燃油和润滑油的净化。特别是空气滤清器必须定期维护，进气管道必须完整，不能有破损，清洗时必须认真，装配时一定要按要求正确装配，不能丢失零件，不能使空气走捷径。使用中，当仪表上的空阻滤清指示灯亮时，说明滤清器阻力已达6kPa，应马上清洗或更换滤芯。
（2）尽可能减少柴油机的冷起动次数。
（3）保持柴油机正常工作温度，避免长时间在高温和大负荷下工作。
（4）使用符合要求的润滑油，保证良好润滑；严格按照操作规程使用柴油发电机组。
（5）必须保证柴油的绝对清洁。因为柴油的清洁度直接影响到高压油泵和喷油器的使用寿命，所以厂家要求对使用的柴油要进行净化处理，通常柴油必须经过48小时沉淀后方可加注，加油时还要注意各种加油器具的清洁，另外还必须坚持每天对油水分离器的放水工作，要知道即使是使用净化柴油，也难以保证不含水份。但在实际操作中，不少操作员往往忽略了这一点，最后导致积水过多。
总结：
需要注意的是，在进行检测时应该保持检测仪器的精度和准确性，在清洁的环境下进行检测以避免误差，并结合实际应用条件进行判断磨损程度是否需要进行修复或更换。实践证明，只要严格遵照本文所述的措施，就能有效地防止柴油发电机组气缸的早期损坏，并能有效地延长柴油发电机组的使用寿命，从而带来可观的经济效益。
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