新聞主題	康明斯提出柴油發(fā)電機缸套異常磨損改進(jìn)和預防新措施

 

導讀：：康明斯柴油發(fā)電機采用濕式缸套，缸套依靠凸肩壓緊在缸蓋和間隔套之間，與活塞、連桿組件、缸蓋共同組成密閉燃燒室。柴油發(fā)電機缸套裝機及異常磨損問(wèn)題為業(yè)界公認的難題，由于該問(wèn)題涉及柴油發(fā)電機設計、制造、調試、運維等各環(huán)節且過(guò)程控制復雜，目前還難以完全杜絕。康明斯公司通過(guò)對缸套異常磨損問(wèn)題進(jìn)行了深入分析，制定了有效的整改措施及預防措施，使缸套異常磨損問(wèn)題得到了有效控制。

 

一、缸套磨損原因

 

1、缸套異常磨損原因分析

① 缸套異常磨損常見(jiàn)現象及影響

     缸套異常磨損分為兩種，一種是缸套磨損速率過(guò)快；另一種是缸套內表面出現肉眼可見(jiàn)的機械損傷，通常發(fā)生在磨合期間及柴油機最初運行期內，按照損傷程度的不同又可以分為線(xiàn)狀劃傷、片狀擦傷及缸套與活塞間粘連抱死等幾類(lèi)。

② 原因分析

      通過(guò)對故障中各個(gè)因素進(jìn)行分析，結合氣缸套異常磨損的現象，可得出造成上述氣缸套異常磨損的主要因素有：珩磨網(wǎng)紋、清潔度、裝機身、間隔套、活塞、活塞環(huán)、連桿、缸套制造質(zhì)量零部件、燃油管系、滑油管系、啟動(dòng)空氣管系及進(jìn)氣管系的制造質(zhì)量、空氣系統及進(jìn)氣系統零部件。磨損原因分布如圖1所示，易磨損部位如圖2所示。

2、珩磨網(wǎng)紋原因

      缸套珩磨網(wǎng)紋技術(shù)復雜，控制要求精度高，目前國內制造水平與國外制造水平存在一定差距在前期2臺缸套異常磨損機組的檢查中發(fā)現：缸套珩磨網(wǎng)紋三個(gè)形態(tài)參數雖滿(mǎn)足圖紙規定的要求，但網(wǎng)紋高點(diǎn)過(guò)多，微觀(guān)形態(tài)控制不當，從而引發(fā)了大面積缸套異常磨損問(wèn)題。缸套珩磨網(wǎng)紋可接受型線(xiàn)圖，異常磨損缸套珩磨網(wǎng)紋狀態(tài)。

3、清潔度問(wèn)題

      應急柴油機對清潔度因素非常敏感，從而對零部件制造、機組裝配、試驗及運維全過(guò)程都提出了很高的要求。但該項要素的控制涉及多個(gè)環(huán)節，且和環(huán)境、工藝規范、人員意識等密切相關(guān)，控制難度大，也是缸套異常磨損最常見(jiàn)的主要原因。歷次缸套異常磨損涉及到的清潔度問(wèn)題主要有：零部件加工過(guò)程倒角存毛刺，試驗過(guò)程中廠(chǎng)房環(huán)境不良，拆檢防護不當，長(cháng)期停車(chē)后缸套表面銹蝕等。分別為防護不當和清潔度不達標；某臺機現場(chǎng)試驗期間，交叉施工產(chǎn)生粉塵。

4、裝配問(wèn)題

      某臺機出現缸套異常磨損后，依據故障進(jìn)行排查分析，發(fā)現活塞環(huán)裝反，導致活塞環(huán)與缸套在往復運動(dòng)過(guò)程中相互摩擦，破壞油膜建立，最終導致異常磨損。該問(wèn)題的發(fā)生，主要是裝配和檢驗人員工作不到位所致。

5、預供滑油進(jìn)機壓力低

      根據技術(shù)專(zhuān)利方的要求：預供滑油在45℃以上時(shí)，其進(jìn)機壓力需0.05MPao現場(chǎng)某臺出現缸套異常磨損的機組，經(jīng)核查參數記錄，發(fā)現其現場(chǎng)預供滑油進(jìn)機壓力為0,020、0.025 MPao由于預供滑油壓力低，在預潤滑階段，滑油較難在缸套表面建立起良好的油膜，加之現場(chǎng)一般采用快速起動(dòng)方式，更容易引起缸套表面異常磨損。

6、銹蝕問(wèn)題

      某臺柴油發(fā)電機在小修期間檢查缸套時(shí)發(fā)現異常磨損，同時(shí)，缸套表面可見(jiàn)明顯銹忡痕跡。銹蝕問(wèn)題可歸為清潔度因素，但因其銹忡現象明顯，加之產(chǎn)生的原因多種，故而單獨提出。產(chǎn)生銹蝕的原因如下：

①  制造環(huán)節：

（1）在試驗臺架拆檢缸蓋或缸蓋出水管過(guò)程中防護不當，導致冷卻水進(jìn)入缸內；

（2）停放時(shí)間過(guò)長(cháng)（如裝配完成后或者單機試驗完成后轉機組試驗臺等待試驗臺架），超過(guò)一月沒(méi)有及時(shí)防護或油封；

（3）沒(méi)有嚴格按照油封工藝要求規范操作，特別是燃燒室內的油封；

（4）冷凝水通過(guò)排氣管進(jìn)入缸內；

（5）機組運行操作不當，如動(dòng)車(chē)前未吹車(chē)檢查示功閥口是否有水氣流出，空冷器放水口是否通暢等。

② 現場(chǎng)環(huán)節：

（1）柴油機停放時(shí)間過(guò)長(cháng)（一般為1年），超過(guò)油封期要求，沒(méi)有進(jìn)行二次油封；

（2）現場(chǎng)二次油封時(shí)，未按照油封工藝進(jìn)行油封；

（3）柴油機在現場(chǎng)開(kāi)箱，起油封過(guò)早（預潤滑系統不具備連機工作條件），海邊空氣潮濕、空氣鹽分含量較高，沒(méi)有及時(shí)進(jìn)行防護或油封；

（4）冷凝水或雨水通過(guò)排氣管進(jìn)入缸內；

（5）機組運行操作不當，如動(dòng)車(chē)前未吹車(chē)檢查示功閥口是否有水氣流出，空冷器放水口是否通暢等。

 

圖1  柴油機缸套異常磨損原因分布圖

圖2  柴油機氣缸套易磨損區域示意圖

 

二、改進(jìn)和預防措施

 

      氣缸套是發(fā)動(dòng)機工作的核心零部件，在柴油發(fā)動(dòng)機的工作中除了承受高溫、高壓的惡劣環(huán)境外，對柴油發(fā)電機組的工作起到至關(guān)重要的作用。氣缸套內表面由于受高溫高壓燃氣的作用并與高速運動(dòng)的活塞接觸而極易磨損，若長(cháng)時(shí)間低溫運轉，將會(huì )造成燃燒不良產(chǎn)生積碳，積碳從氣缸套上部開(kāi)始蔓延，使氣缸套上部產(chǎn)生嚴重的磨料磨損，康明斯公司為了零件更加經(jīng)久耐用，提出以下改善和預防措施。

1、加強缸套網(wǎng)紋技術(shù)控制，完善缸套珩磨控制。

      對缸套珩磨網(wǎng)紋工藝進(jìn)行升級完善，型線(xiàn)圖如圖3所示。從原來(lái)三個(gè)參數Ra、Rz、Tp增加為六個(gè)微觀(guān)參數Ra、Rz、Tp、Rk、Rvk、Rpk。增加的三個(gè)微觀(guān)參數可對微觀(guān)形態(tài)進(jìn)行更精細的控制。其中Rpk為簡(jiǎn)約峰高，該值過(guò)大，磨合時(shí)間就會(huì )相應的增長(cháng)，反之，磨合時(shí)間會(huì )減少，但易引起拉缸；Rvk為簡(jiǎn)約谷深，它決定了網(wǎng)紋的儲油性，Rvk越大，儲油性越好，摩擦功損失越小，燃油耗越低，但滑油油耗會(huì )增加；Rk為粗糙度核心輪廓深度，它決定了缸套的運行性能和使用壽命，該值越大，使用壽命越長(cháng)，但滑油油耗會(huì )相應增加。

2、制定檢測標準

      根據工藝要求，制定《缸套網(wǎng)紋檢測評定標準》。加強制造廠(chǎng)清潔度控制主要包括以下控制：

（1） 加強零部件的清潔度控制，鏡檢查，去毛刺工序等表面處理技術(shù)，如圖4所示；

（2） 加強裝配過(guò)程清潔度防護，防護板，增設防護檢驗點(diǎn)等，如增加內窺如采用磁性；

（3） 提高管系加工和沖洗質(zhì)量；

（4） 改善試車(chē)環(huán)境，如進(jìn)氣口增加濾布，防止試驗時(shí)交叉施工等。

3、銹蝕防范

（1） 細化、完善生產(chǎn)裝試過(guò)程零部件及整機的防護技術(shù)要求，加強過(guò)程控制；

（2） 整合、完善整機油漆油封工藝規范和完整性檢驗要求，增加缸套內表面油封狀況檢查等；

（3） 通過(guò)正式信函渠道向用戶(hù)明確柴油機現場(chǎng)防護和油封要求；

（4） 在機組警示銘牌上增注油封期限。

4、加大預供滑油泵裕量

      改型機預供滑油泵流量選型為11．6～15．5（m³·h-1），已建和在建項目選型為12（m³·h-1），適當提高預供泵流量可改善和加強柴油發(fā)電機組整體潤滑情況。后續項目可考慮選擇流量偏上限的預供泵。

5、加強過(guò)程檢驗及人員教育

（1） 對裝配及檢驗人員開(kāi)展質(zhì)量教育；

（2） 修訂質(zhì)量問(wèn)題獎懲辦法，加大獎懲力度；

（3） 在裝配工藝中增加檢驗見(jiàn)證點(diǎn)。

 

圖3  柴油機缸套珩磨網(wǎng)紋可接受型線(xiàn)圖

圖4  加強氣缸套表面處理技術(shù)

 

總結：

      本文通過(guò)建立全過(guò)程故障，對缸套異常磨損問(wèn)題進(jìn)行了深入分析，制定了有效的整改措施及預防措施，使缸套異常磨損問(wèn)題得到了有效控制?？得魉构?/span>通過(guò)一系列整改，不斷完善缸套異常磨損的預防和處理方案，工廠(chǎng)試驗環(huán)節缸套異常磨損情況得到了有效控制。隨著(zhù)對缸套異常磨損問(wèn)題的深入研究及持續整改，目前該問(wèn)題已得到了基本解決。

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