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        柴油機活塞環(huán)故障分析及處理

        2021-03-03 03:39:56胡朔萬驍
        中國設(shè)備工程 2021年4期
        關(guān)鍵詞:拉缸活塞環(huán)氣缸

        胡朔,萬驍

        (長江三峽通航管理局,湖北 宜昌 443000)

        在工業(yè)產(chǎn)業(yè)運行及發(fā)展的背景下,船用柴油機作為設(shè)備使用中較為重要的組成,在活塞環(huán)使用的過程中,將其運用在密封燃燒室之中,可以在活塞達到一定位置之后,保證燃燒室內(nèi)有充足的溫度及壓力,提高燃燒處理的整體效果。對于柴油機活塞環(huán)的技術(shù)形式,其狀態(tài)直接影響柴油機的工作可靠性、動力性和經(jīng)濟性。而且,在活塞、活塞環(huán)工作條件相對惡劣的環(huán)境下,機械設(shè)備的磨損會增加損失功率,其功率損失值可以達到55%~65%,由于活塞環(huán)是活塞組件中最容易損壞的零件,其工作情況會對燃燒油的完整度受到損失,所以,在柴油機活塞環(huán)運用中,應(yīng)該注意對活塞的管理,結(jié)合柴油機的運行特點,保證設(shè)備系統(tǒng)運行的安全性、經(jīng)濟性。研究中,對活塞環(huán)的使用進行分析,總結(jié)設(shè)備故障隱患對系統(tǒng)造成的影響,以便全面提高設(shè)備維護及管理的有效性,充分保障柴油機系統(tǒng)的正常運行。

        1 活塞環(huán)的工作條件

        為保證密封可靠和防備個別環(huán)折斷,一個活塞環(huán)上設(shè)多道氣環(huán),多道環(huán)還可以形成曲徑式密封,環(huán)數(shù)越多,氣體的泄露越少。但是環(huán)的數(shù)目會使活塞的摩擦損失增加。另一方面,活塞運動速度與漏氣的多少成反比。所以在設(shè)計上還是應(yīng)盡可能地減少氣環(huán)的數(shù)目。通常高速機采用2~3道氣環(huán),中速機采用3~4道氣環(huán),低速機采用5~7道氣環(huán)。

        結(jié)合柴油機系統(tǒng)的運行特點,活塞環(huán)的工作環(huán)境相對較差,如,在第一道活塞環(huán)運行中,受到高溫、高壓因素的影響,會降低缸體內(nèi)的密封效果。第二,在第二道環(huán)下方氣體壓力分析中,需要將氣缸壓力控制在10%的狀態(tài),通過密封系統(tǒng)的處理及調(diào)整,提高活塞環(huán)運行的效果,充分滿足活塞環(huán)的工作需求。在氣體壓力的影響下,活塞環(huán)在往復(fù)運動的慣性力影響下,活塞環(huán)及氣缸套會產(chǎn)生摩擦力。由于活塞本身會受到彈力因素的影響,在張合交變的影響下,會降低潤滑條件,從而增加運動難度。而且,在柴油機系統(tǒng)運行的情況下,受到燃燒不良因素的限制,會影響活塞環(huán)的密封效果,嚴重的會損害柴油機系統(tǒng)。

        2 活塞環(huán)的作用、材料

        2.1 活塞環(huán)作用

        通過對活塞環(huán)使用情況分析,其作用如下:第一,在活塞以及氣缸密封作用下,密封燃燒室可以有效促進活塞運動;第二,在活塞頂部吸收熱量的情況下,會將能量通過汽缸壁傳遞給冷卻水;第三,在活塞氣缸內(nèi)運動的情況下,會增強設(shè)備系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

        2.2 活塞環(huán)的材料

        活塞環(huán)的材料常用合金鑄鐵、可鍛鑄鐵或球墨鑄鐵。考慮到活塞環(huán)比氣缸套更易磨損,所以活塞環(huán)與氣缸套不能為同一種材料,硬度比氣缸套稍高(10~20HB),大約控制在HB180~HB300之間。要求其彈性好,摩擦系數(shù)小,耐磨、耐高溫。通常情況下,在活塞材料使用中,為了更好的提高設(shè)備使用壽命,應(yīng)該缺少活塞環(huán)材料的選擇方案:第一,活塞環(huán)表面應(yīng)該鍍鉻,以便更好的提高系統(tǒng)的耐磨性;第二,活塞環(huán)外表面鍍銅之后,可以更好的提高材料的磨合性,避免活塞環(huán)運行中黏連問題的出現(xiàn);第三,內(nèi)表面刻紋以提高彈性;第四,環(huán)外表面開設(shè)蓄油槽以利于潤滑。

        3 引發(fā)活塞環(huán)故障的原因

        3.1 活塞環(huán)黏著

        在活塞環(huán)正常使用的情況下,當系統(tǒng)進行往復(fù)運動以及橫向運動時,活塞環(huán)會在槽內(nèi)進行上下運動,這種現(xiàn)象會導(dǎo)致活塞環(huán)內(nèi)出現(xiàn)沉積物,當這些沉積物進入到活塞槽之后,會引發(fā)沉積物故障,無法提高活塞環(huán)的使用效果。對于大部分的活塞環(huán)黏著問題,通常受到活塞氣缸過熱、燃燒不良等因素的影響,在沉積物加速固化以及逐漸擴大的情況下,會出現(xiàn)活塞環(huán)固定的問題,從而無法提高活塞環(huán)的使用效果。

        3.2 拉缸原因

        通過對活塞環(huán)使用情況的分析,在拉缸因素研究中,造成這一問題的原因包括:第一,設(shè)計問題。在活塞環(huán)使用中,如果出現(xiàn)材料選配不科學(xué)、間隙大小確定因素不足等,會影響活塞環(huán)的使用效果,同時出現(xiàn)設(shè)備使用不規(guī)范的問題。第二,在管理角度上分析,引發(fā)拉缸的問題與活塞環(huán)不能正常工作存在關(guān)聯(lián),如,在活塞環(huán)搭口間隙較小的影響下,會增加活塞環(huán)斷裂的可能,嚴重的會是汽油機出現(xiàn)燃氣泄漏,從而引發(fā)拉缸問題。

        3.3 斷環(huán)的原因分析

        (1)活塞的原因。根據(jù)柴油機系統(tǒng)的運行特點,在活塞環(huán)質(zhì)量不高的情況下,會出現(xiàn)系統(tǒng)磨合不足的問題,這種情況下,會使環(huán)形槽出現(xiàn)表面不平的問題,一般情況下,活塞引發(fā)斷環(huán)的因素包括:第一,設(shè)備在長時間運行的情況下,活塞環(huán)會在高溫影響的情況下出現(xiàn)表面平面不平的問題,從而增加活塞熱膨脹的風險。第二,在活塞頭出現(xiàn)熱膨脹的問題,會出現(xiàn)扇形或是鼓形的變化。第三,在活塞環(huán)長時間高溫的影響下,會出現(xiàn)環(huán)槽面支撐作用不強的問題,而且,燃氣在反復(fù)壓力作用的情況下,會出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)及彎曲問題。

        (2)氣缸的原因。在缸套使用時間較長因素的影響下,系統(tǒng)會受到使用時間限制,而且,在磨合不良、潤滑不良等因素的影響下,會使氣缸出現(xiàn)嚴重磨損的問題,這種情況會降低活塞環(huán)的使用效果,無法滿足柴油機系統(tǒng)的正常使用需求。而且,在二沖程機掃氣口會受到氣口掛斷因素的影響,使缸套發(fā)生磨損問題,長期發(fā)展中會出現(xiàn)圓周方向不規(guī)則變化的問題,從而會引發(fā)氣缸問題,嚴重的會出現(xiàn)活塞環(huán)受力不均等因素的限制,不能保障活塞環(huán)的正常運行。

        4 活塞環(huán)故障處理

        針對以上不同原因引起的活塞故障要有不同的方法來處理,下面提出了相應(yīng)的處理措施。

        4.1 黏著的處理

        當發(fā)生環(huán)黏著時,不要硬往外拉,以免損傷活塞本體,更不能用鑿子將環(huán)切斷取出,這樣會使環(huán)槽受到損壞。而應(yīng)先將柴油或汽油澆在活塞環(huán)的黏著面上,然后從環(huán)的一端用木錘輕輕地敲著環(huán)轉(zhuǎn)動,見環(huán)稍有松動時,再將柴油注入間隙中,用手來回轉(zhuǎn)動活塞環(huán)。然后再用拆裝工具取出環(huán)。為了防止活塞環(huán)黏著,在柴油機運轉(zhuǎn)中,要注意活塞和氣缸的充分冷卻;防止滑油過多或使用不干凈的滑油等;在檢修中,要注意清潔活塞環(huán)和環(huán)槽。

        4.2 拉缸的處理

        (1)臨時安全措施。在拉缸問題處理的過程中,如果設(shè)備維護人員發(fā)現(xiàn)活塞環(huán)出現(xiàn)了拉缸征兆,需要及時構(gòu)建針對性的處理方案,通常情況,在臨時安全處理措施確定中應(yīng)該做到:第一,在油門手柄拉回處理中,需要將格數(shù)控制在正常的范圍,以便實現(xiàn)減油降速的航行目的;第二,在活塞環(huán)的拉缸問題處理中,需要使用專用工具進行氣缸噴油泵柱的調(diào)整,實現(xiàn)單缸停油的使用目的。第三,在開缸處理中,需要更好的釋放壓力,并將活塞環(huán)缸內(nèi)的污物及時吹出。第四,在各項處理措施了落實的情況下,需要分析故障處理方案是否合理,并將冷卻液的設(shè)備系統(tǒng)調(diào)節(jié)到正常的使用狀態(tài)。

        (2)吊缸檢修。當拉缸事故比較嚴重,需進行吊缸檢修時,在吊缸檢修后,在拉缸比較輕微的情況下,如活塞和缸套僅有局部拉毛或輕微擦傷,可用砂輪、油石、紗布等工具將受傷處磨光或拋光,使缸套縱向無溝紋或刮痕,橫向無臺肩。已損壞或不符合要求的活塞環(huán)如活塞環(huán)間隙過大,會引起活塞環(huán)對環(huán)槽的沖擊而加劇磨損,應(yīng)進行更換。

        4.3 斷環(huán)的處理

        斷環(huán)的碎片可能沖入排氣管甚至沖入廢氣渦輪增壓器,打碎增壓器葉片,造成嚴重故障,也可能引起拉缸,損傷缸套并使活塞環(huán)槽變形。因此,確認已斷壞時必須進行吊缸更換,以保證氣缸的密封性。

        5 結(jié)語

        總之,通過對柴油機活塞環(huán)故障問題的分析,在其正常運行的情況下,會受到多種因素的影響,所以,在設(shè)備故障的實際處理中,需要結(jié)合活塞環(huán)的運行特點,構(gòu)建針對性、全面性的處理方案,以提高活塞環(huán)維護及使用的效果。而且,由于活塞環(huán)作為柴油機中十分重要的零部件,應(yīng)該對燃油燃燒的完整度、工作狀態(tài)等進行實時分析,及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備運行中存在的隱患,并通過全過程監(jiān)督管理機制的確定,增強油液分析技術(shù)、磨損監(jiān)控機制的使用價值,為柴油機的正常使用提供參考,延長活塞環(huán)的使用壽命。但作為設(shè)備管理員,更要加強自身的技術(shù)本領(lǐng),只有具備了真正的技術(shù)本領(lǐng),才能在工作中將機器管理的更好。

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