內(nèi)容提要：針對(duì)8NVD48A-2U型柴油機(jī)竄氣故障問題，從理論上分析了缸套、活塞以及活塞環(huán)等三大部件對(duì)柴油機(jī)竄氣的影響。并且通過對(duì)三大部件的檢測，找出了造成該機(jī)竄氣的根本原因。
關(guān)鍵詞：柴油機(jī) 竄氣 氣缸 活塞 活塞環(huán) 磨損 密封
本文分析筆者在某輪工作期間遇到的一起柴油主機(jī)氣缸竄氣故障的原因及解決辦法，敬請(qǐng)同行指正。
1故障現(xiàn)象
8NVD48A-2U型柴油主機(jī)。額定轉(zhuǎn)速410 r／min。曲軸箱有抽逐裝置，柴油機(jī)運(yùn)行時(shí)利用部份增壓空氣將油氣排至室外。
某次航行途中，主機(jī)按額定轉(zhuǎn)速410 r／min運(yùn)行，大量油氣從曲軸箱量油孔冒出，甚至曲軸箱油氣抽逐裝置有時(shí)間歇噴射狀排出大量白色煙霧。
2故障原因分析和消除
該機(jī)曲軸箱裝有油氣抽逐裝置，柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中，曲軸箱始終保持負(fù)壓，曲軸箱本不會(huì)集聚大量油氣。而本故障中量油孔噴出大量油氣，說明有大量燃?xì)飧Z人曲軸箱。據(jù)此，排除曲軸箱油氣抽逐裝置故障的可能，判定為主機(jī)氣缸竄氣。
(1)應(yīng)急措施
當(dāng)即降負(fù)荷，油門減至六檔，轉(zhuǎn)速減至300r／min，量油孔噴出油氣減少，維持航行。
(2)檢查
然后，針對(duì)氣缸竄氣的可能原因，檢查缸套、活塞、活塞環(huán)。
(A)檢查、測量各缸套：
·未見破損，
·數(shù)據(jù)顯示，直徑、橢圓度等均未超過規(guī)定范圍。
(B)檢查、測量各缸筒形鋁活塞：
·未見破損：
·活塞裙部。直徑、橢圓度、不柱度、與缸套間隙等，均未超過規(guī)定范圍；
·活塞環(huán)槽，未見異常磨損，上下平面平整光滑，無明顯喇叭口狀。
(C)檢查、測量各缸活塞環(huán)：
·天地間隙。各缸各環(huán)都在規(guī)定范圍內(nèi)；
·搭口間隙。各缸各環(huán)均在3—4 mm之間，雖然較大，但未超過磨損極限(該機(jī)說明書要求，活塞環(huán)搭口的裝配間隙1．05～1．50mm，磨損極限5．0mm)。
看來，缸內(nèi)竄氣另有原因。
(3)故障原因
故障前最近的一次維修時(shí)，活塞環(huán)全部換新并充分磨合。其后運(yùn)行中主機(jī)排溫、淡水溫度、滑油溫度、滑油壓力等各參數(shù)均在正常范圍內(nèi)，滑油(定期檢查)正常，空氣濾器無破損(不會(huì)有顆粒狀異物進(jìn)入燃燒室)，亦未有過拉缸。故障前最近的一次維修至此故障發(fā)生，柴油機(jī)僅運(yùn)轉(zhuǎn)2 400小時(shí)(吊缸維護(hù)周期6 000小時(shí))，雖然各缸各活塞環(huán)外圓磨損未超過磨損極限，但磨損速率大于正常范圍。活塞環(huán)為什么異常磨損呢?不得不懷疑活塞環(huán)質(zhì)量不良。
找來一根故障前最近的一次維修使用的活塞環(huán)檢查彈力。用力壓活塞環(huán)至端口間隙為0后釋放，再用力張開活塞環(huán)后釋放，有明顯的塑性變形，與柴油機(jī)制造廠購進(jìn)的活塞環(huán)不同。
再查發(fā)現(xiàn)，提供故障前最近的一次維修所使用活塞環(huán)的供應(yīng)商，進(jìn)貨渠道不明。
可見，故障前最近的一次維修所使用的活塞環(huán)彈力不足，再經(jīng)磨損，環(huán)外圓面于缸套貼合不緊，是這次故障的主要原因。
用從柴油機(jī)制造廠購進(jìn)的備件，更換該機(jī)各缸全部壓縮環(huán)和刮油環(huán)，缸內(nèi)竄氣故障消除。
3影響柴油機(jī)缸內(nèi)竄氣的因素和防范
柴油機(jī)燃燒室燃?xì)獾拿芊?。由缸蓋、活塞、缸套和活塞環(huán)配合形成。除缸蓋外，活塞、缸套和活塞環(huán)等都可能影響燃燒室的密封引起氣缸竄氣。
3．1缸套
(1)缸徑增大
缸套，與活塞環(huán)摩擦，內(nèi)徑不斷增大，因而與活塞、活塞環(huán)之間的間隙也會(huì)增大，導(dǎo)致燃?xì)鈴乃鼈兊拈g隙竄人曲軸箱。若有拉缸，磨損更嚴(yán)重，加重竄氣現(xiàn)象。
缸套與活塞間隙過大，會(huì)引起活塞上下運(yùn)動(dòng)時(shí)偏擺。偏擺的活塞，擠壓活塞環(huán)，惡化活塞環(huán)與氣缸的適應(yīng)程度，導(dǎo)致活塞環(huán)在環(huán)槽內(nèi)不規(guī)則的軸向、徑向運(yùn)動(dòng)和振動(dòng)，進(jìn)一步降低氣缸的氣密程度。
(2)缸套變形
缸套變形，指缸套的圓度、圓柱度等改變。
缸套變形。也會(huì)惡化活塞環(huán)與氣缸的適應(yīng)程度，導(dǎo)致活塞環(huán)在環(huán)槽內(nèi)不規(guī)則的軸向、徑向運(yùn)動(dòng)和振動(dòng)，進(jìn)一步降低氣缸的氣密程度，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致活塞環(huán)局部不接觸氣缸，加大漏氣通道。
3．2活塞
(1)活塞環(huán)槽磨損
活塞環(huán)槽的工作環(huán)境相對(duì)惡劣：
·高溫明顯降低環(huán)槽的強(qiáng)度和硬度，加速磨損；
·燃燒產(chǎn)生的積炭．產(chǎn)生磨粒磨損；
·使用高硫份燃油以及低溫運(yùn)轉(zhuǎn)(啟動(dòng)、停車、冷卻水溫度過低等)時(shí)，產(chǎn)生腐蝕磨損。
環(huán)槽過度磨損和，或不規(guī)則磨損．會(huì)使運(yùn)動(dòng)中的活塞環(huán)跳動(dòng)甚至扭曲，氣缸密封性變差。
(2)活塞裙部磨損
活塞裙部，在活塞上下運(yùn)動(dòng)中起導(dǎo)向作用?；钊共磕p。會(huì)使活塞上下運(yùn)動(dòng)時(shí)偏擺，導(dǎo)致活塞環(huán)與缸套的適應(yīng)性變差，氣缸氣密性下降。
活塞裙部磨損，還加大活塞與缸套間隙，增加缸內(nèi)氣體泄露量。
3．3活塞環(huán)
活塞環(huán)，在活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，外表面持續(xù)與缸套摩擦，相比缸套各部位輪流間歇摩擦更易磨損，失效的可能性也比缸套大。
氣缸竄氣，大多因?yàn)榛钊h(huán)技術(shù)狀態(tài)不佳。
(1)搭口間隙和天地間隙
缸內(nèi)氣體漏過活塞環(huán)的通路分兩路：
·直接通過搭口；
·環(huán)的上天地間隙——背隙——下天地間隙。
而活塞環(huán)的外圓面磨損增大搭口間隙；活塞環(huán)的上下平面磨損增大天地間隙。
氣缸竄氣量，隨搭口、天地等間隙的增大而增加。
搭口間隙與竄氣量的關(guān)系見圖l。
此外，活塞環(huán)的天地間隙過大、彈力減弱等，還會(huì)導(dǎo)致活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)活塞環(huán)顫振、懸浮和不規(guī)則運(yùn)動(dòng)，加劇氣缸竄氣。
圖1 搭口間隙與竄氣量的關(guān)系
(2)活塞環(huán)下端面與活塞環(huán)槽下平面燃燒過程，缸內(nèi)壓力高。竄氣最嚴(yán)重。此時(shí)雖然活塞下行，因缸內(nèi)氣體高壓，活塞環(huán)仍緊貼環(huán)槽下平面。
4防范
防范氣缸竄氣，最重要的是：
·加強(qiáng)維護(hù)，確保活塞環(huán)下端面與環(huán)槽下平面、活塞環(huán)外圓面與缸套等的接觸面積大、貼合良好；
·保持氣缸潤滑良好。尤其高負(fù)荷和低轉(zhuǎn)速。
作者：上海港引航站 鄒劍群 來源：航海技術(shù)
