某輪試航時主機咬缸故障的原因分析

關(guān)于咬缸的定義：氣缸套與活塞的摩擦表面局部發(fā)生干摩擦而導(dǎo)致局部高溫、金屬熔著、撕裂，形成粘著磨損，俗稱“拉缸”。若再惡化發(fā)展，會使磨損表面產(chǎn)生嚴(yán)重粗糙溝痕和金屬發(fā)生過熱。若不及時采取措施，粘著磨損面積越來越大。最后，大面積損傷和粘著，使活塞不能滑動而被咬死即稱為“咬缸”。這是一種事故性的損傷，粘著磨損常會發(fā)生在使用初期的磨合階段。一、該主機咬缸的故障現(xiàn)象1、故障發(fā)生的現(xiàn)象某輪一臺剛剛修理過的柴油機MAN9L20/27主機,額定功率900KW,額定轉(zhuǎn)速1000r/min,在試航時,該主機在700r/min的轉(zhuǎn)速下運轉(zhuǎn)了近一小時后,將主機的轉(zhuǎn)速調(diào)至800r/min,并在該轉(zhuǎn)速下僅運行了5min左右,就將主機的轉(zhuǎn)速調(diào)升到900r/min,在900r/min的轉(zhuǎn)速下運轉(zhuǎn)了不到分鐘,第一缸突然發(fā)生嚴(yán)重的咬缸。經(jīng)拆檢發(fā)現(xiàn),該活塞裙部側(cè)推面熔融粘著,活塞銷以下大面積熔融,同時缸套也嚴(yán)重受損,除了第二缸有輕微的損傷外,其余的未發(fā)現(xiàn)有任何的問題。2、該故障的解決和處理事后,對第一缸的缸套及活塞組件進行了更換,對其他各缸的活塞缸套進行了測量分析。測量的結(jié)果是,其他各缸的活塞缸套的配合間隙都在0.18mm~0.25mm之間,缸套的圓度誤差和活塞的圓度誤差均在規(guī)范之內(nèi)。所以對其余各缸沒有更換,對第二缸的受損部位用細磨砂紙研磨了一下。但一個月后,該渡輪的工作人員在自己拆檢過程中,發(fā)現(xiàn)新?lián)Q的活塞裙部兩側(cè)的推力面有部分剝落,而缸套的情況正常。再次更換活塞后進行試航時,當(dāng)轉(zhuǎn)速從800r/min轉(zhuǎn)到950r/min時,突然又出現(xiàn)了咬缸,部位仍在第一缸的兩側(cè)推面。故障發(fā)生時,柴油機的其他各參數(shù)均正常。最后廠方只更換了一個裙部配合間隙較大的活塞,本質(zhì)上沒有根本解決問題。三、咬缸原因的分析根據(jù)故障發(fā)生的現(xiàn)象,筆者認(rèn)為本次事故的原因主要由兩方面引起:首先,維修剛完工的柴油機沒有進行正確或有效的磨合,就進行高速高負荷運行,加上操作不當(dāng),在700r/min調(diào)至800r/min后,卻在800r/min的工況下僅運行了5min,直接又上調(diào)到900r/min。使熱負荷和機械負荷聚增,在沒有有效磨合的情況下,高負荷運行極易產(chǎn)生咬缸事故。第二,檢修裝配質(zhì)量差,活塞與缸套裝配間隙過小,滿足不了熱膨脹和貯存油膜需要,會使活塞環(huán)粘著折斷,隨即產(chǎn)生活塞與缸套干摩擦,出現(xiàn)拉缸,繼而發(fā)生咬缸事故。但是裝配間隙過大，燃氣會下竄對活塞等加熱,并吹沸、焦化潤滑油,還會加重活塞對缸套的撞擊,產(chǎn)生敲缸,敲缸使油膜被擊破,加快磨損。由于沒有進行良好的磨合,活塞組各摩擦表面粗糙度太差,容易產(chǎn)生干摩擦。四、預(yù)防此類故障的措施1、保證正確或有效的磨合活塞與缸套相對摩擦磨損一般在初期較快,因為加工刀痕和毛刺易于劃破潤滑油膜,也最容易發(fā)生干摩擦拉缸或咬缸。故應(yīng)在低負荷、充分潤滑下低速進行磨合,經(jīng)磨合的表面光潔度和硬度都有提高,進入正常磨損階段,磨損速度下降,這也是機體正常工作期。氣缸套或活塞環(huán)經(jīng)換新后,應(yīng)進行磨合運轉(zhuǎn)。根據(jù)氣缸磨合方法和要點,在磨合期間最好使用精煉礦物油或該柴油機的曲柄箱滑油,以便能在較短時間內(nèi)能快速磨掉加工時形成的溝紋。在磨合階段,氣缸注油量應(yīng)為正常運轉(zhuǎn)時的1.5~1.7倍。磨合時間的長短應(yīng)視燃油的含硫量而定,如果含硫少而磨合時間過短,則氣缸磨合不到位,經(jīng)磨合的表面光潔度和硬度都達不到要求;如果含硫多而磨合時間過長,則導(dǎo)致氣缸磨合過度。對于單獨更換氣缸套或活塞環(huán)的氣缸,因為只能用原來的堿性氣缸油磨合,不能采用整機磨合的方法,可采用減小該缸負荷的方法。最好先以大約75%的功率運轉(zhuǎn)24h以上,待配合表面達到良好配合狀態(tài),然后逐漸增大到正常功率。磨合運轉(zhuǎn)時間與機件材料表面加工質(zhì)量及潤滑油情況等有關(guān)。在運轉(zhuǎn)中應(yīng)定期停機通過氣缸檢查孔或吊缸檢查活塞、活塞環(huán)及缸套磨損情況,特別是活塞裙磨損情況,以便及時消除不正常情況。2、運行中防止咬缸的管理要點船舶動力裝置運行中,輪機管理的重點之一是防止運動部件發(fā)生粘著磨損。運行中的主機發(fā)生粘著磨損的原因有很多,其中潤滑不良、超負荷運轉(zhuǎn)、冷卻不良是最主要的原因,都極易引起運動部件粘著磨損,導(dǎo)致拉缸和咬缸。為防止燃氣對活塞造成的熱負荷和機械負荷過大,應(yīng)限制柴油機的負荷,尤其避免長期超負荷運轉(zhuǎn)。它不僅指整臺柴油機超負荷,也包括某一缸超負荷工況。排氣溫度高,活塞、缸套受熱多。超負荷不僅與操作有關(guān),還與維護管理有關(guān)。如各種定時不正確,就會出現(xiàn)超負荷情況;若噴油器漏油或霧化不良,該缸排氣溫度會升高。限制活塞組件的熱負荷非常關(guān)鍵,在燃氣作用下,活塞組件的工作溫度很高,摩擦磨損因高溫而嚴(yán)重,拉缸、咬缸都因高溫作用而容易發(fā)生。良好的冷卻和散熱有助于活塞工作溫度降低。冷卻液不僅要流量正確,溫度應(yīng)控制在適宜范圍。運轉(zhuǎn)操作時，還應(yīng)使冷卻液溫度與缸內(nèi)溫度同步升高或降低,否則易使熱應(yīng)力破壞加重或停機時發(fā)生咬缸等事故。五、結(jié)束語由于使用劣質(zhì)燃料,更換氣缸套，活塞組件是非常頻繁的,但某些修理廠家對修理質(zhì)量把關(guān)不嚴(yán),活塞裝入缸套不進行校中檢查修整工作,活塞配合面也不及時修整劃痕、毛刺,更談不上保證活塞與缸套的最佳配合間隙;更換氣缸套、活塞組件后,沒有合理的磨合計劃,只在試驗時象征性地磨合一下,就進行高負荷運行，給日后的航行埋下了安全隱患。所以,應(yīng)保證修理質(zhì)量,缸套內(nèi)