船機(jī)故障心莫慌，遇事不決船機(jī)幫
導(dǎo)讀
船舶柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，異常摩擦磨損也時(shí)有發(fā)生。而作為船舶柴油機(jī)中最大的一對(duì)摩擦副一一氣缸套活塞，一旦產(chǎn)生嚴(yán)重的異常磨損，會(huì)直接影響船舶機(jī)器使用壽命、正常運(yùn)轉(zhuǎn)和機(jī)損事故，甚至引發(fā)海難事故，所以我們有必要對(duì)船舶柴油機(jī)氣缸套異常磨損進(jìn)行分析研究，從而采取有效的維護(hù)保養(yǎng)措施，延長(zhǎng)柴油機(jī)的使用壽命、盡量避免機(jī)損事故和海難事故的發(fā)生，保證安全航行。
一
氣缸套工作條件
1．工作環(huán)境惡劣
活塞環(huán)——?dú)飧滋资遣裼蜋C(jī)中一對(duì)重要的具有往復(fù)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副，缸套內(nèi)壁承受滑動(dòng)摩擦，氣缸套受到高溫、高壓燃?xì)獾淖饔煤蜎_刷 ，產(chǎn)生很大的機(jī)械應(yīng)力與熱應(yīng)力。
工作表面乘受到腐蝕和嚴(yán)重的摩擦磨損，可謂是工作環(huán)境惡劣。
2.潤(rùn)滑油膜難以生成
潤(rùn)滑油膜的形成必備條件之一是：
摩擦表面的之間，必須具有足夠高的相對(duì)滑動(dòng)速度。而活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度在行程中點(diǎn)最大、止點(diǎn)位置為零，運(yùn)動(dòng)速度不均勻且最低時(shí)為零。所以，油膜難以形成。
在惡劣的工作條件和低的運(yùn)動(dòng)速度下難于形成理想的液體動(dòng)壓潤(rùn)滑。
一般來(lái)說(shuō)，活塞行程的中部工作表面易于實(shí)現(xiàn)液體摩擦，形成液體動(dòng)壓潤(rùn)滑，在上、下止點(diǎn)附近工作表面間形成極薄的邊界油膜，實(shí)現(xiàn)邊界潤(rùn)滑、摩擦比較嚴(yán)重、甚至處于干摩擦的條件下工作、產(chǎn)生黏著磨損。
3.生成的潤(rùn)滑油膜容易被破壞
氣缸中的高溫不利于液體油膜建立。
因?yàn)楦邷?，使?jié)櫥驼扯冉档突蜓趸冑|(zhì)，使活塞頭部變形影響正常配合間隙，使缸壁上已形成的油膜蒸發(fā)、氧化和燒損。
由于固體燃燒產(chǎn)物充當(dāng)了磨粒，使得在缸壁上生成的油膜容易被這些磨粒劃破。
柴油機(jī)正常使用過(guò)程中,因工作需要難免會(huì)出現(xiàn)短時(shí)間超速、超負(fù)荷運(yùn)行、或者管理不當(dāng)?shù)?，致使油膜破裂?br>
二
異常磨損原因分析
1.異常磨損的特征
(1)磨損率很高，超過(guò)正常磨損率。
一般鑄鐵缸套磨損率大于0.1mm／kh，
(2)缸套工作表面不干凈，有明顯的劃過(guò)的痕跡、擦傷、撕裂等拉缸甚至咬缸現(xiàn)象，或者缸壁內(nèi)表面發(fā)藍(lán)，有明顯的過(guò)熱燒灼現(xiàn)象。
缸套工作表面形貌粗糙。
(3)異常磨損產(chǎn)生的磨損產(chǎn)物顆粒較大。通常正常磨損的磨屑直徑小于1給和μm，而異常磨損的磨屑直徑高達(dá)25～30就μm。
圖2—1氣缸套磨損縱截面形狀示意圖
圖2-1中(b)為新鮮空氣中帶有塵埃進(jìn)入氣缸和因燃燒不良而產(chǎn)生大量積炭引起缸套上部典型的異常磨粒磨損。
(c)為潤(rùn)滑油臟污其 中機(jī)械雜質(zhì)過(guò)多，筒狀活塞式柴油機(jī)缸套采用飛濺潤(rùn)滑，自下向上布油，造成缸套下部嚴(yán)重磨粒磨損。
(d)是(b)和(c)兩種因素并存時(shí)造成的缸套上部及下部嚴(yán)重磨損。
(e)為缸套上部因潤(rùn)滑不良引起的異常粘著磨損。
特別是活塞位于上止點(diǎn)時(shí)第1道活塞環(huán)對(duì)應(yīng)缸壁及其一下相鄰位置磨損異常增大，甚至出現(xiàn)大面積拉傷的拉缸現(xiàn)象。
(f)、 (g)是明顯的腐蝕磨損。
(f)是燃油含硫量高或柴油機(jī)經(jīng)常冷車起動(dòng)使缸套上部腐蝕磨損嚴(yán)重，磨損量為正常磨損量的1～2倍。
腐蝕產(chǎn)物脫落引發(fā)二次磨粒磨損，使缸套中部磨損加重，磨損量為正常磨損的4～6倍。
(g)是冷卻水溫過(guò)低導(dǎo)致的缸套下部嚴(yán)重腐蝕磨損。
以上各種情況是典型的，原因是單一的，然而實(shí)際上，柴油機(jī)缸套磨損情況則是復(fù)雜的，原因是多方面的，而且往往多種磨損同時(shí)并存。
輪機(jī)員在分析缸套異常磨損原因時(shí)應(yīng)依實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)工況全面考慮，具體分析。
2．異常磨損的原因
（1）燃油和燃燒的質(zhì)量差
燃油中的含硫量是氣缸套產(chǎn)生腐蝕磨損的重要原因，燃油中含硫量超過(guò)0.7％～1.0％時(shí) ，磨損急劇增加。
因?yàn)楹蛄吭黾邮沽蛩崮Y(jié)溫度(即露點(diǎn))升高，在氣缸工作條件下容易發(fā)生腐蝕。
含硫量高的燃油燃燒時(shí)生成較多的炭粒，并促進(jìn)積炭的形成，加重磨粒磨損。
低質(zhì)燃料油中含灰分、機(jī)械雜質(zhì)以及燃油裂化使用的含硅、鋁的催化劑等以硅酸鋁顆粒存在會(huì)使缸套活塞以及活塞環(huán)部件發(fā)生異常磨損。
船用低速柴油機(jī)燃用低質(zhì)燃料油對(duì)缸套的磨損較燃用低硫柴油高2～3倍。
燃油燃燒不良，如燃燒不完全、后燃等均會(huì)使炭粒增加，磨損加重。
(2)冷卻水溫的管理不善
氣缸套冷卻水溫控制不佳會(huì)使缸套磨損增加。
一般來(lái)說(shuō)冷卻水出口溫度過(guò)低，使缸壁溫度過(guò)低，硫酸腐蝕加熏；冷卻水出口溫度過(guò) 高，缸壁冷卻不良，溫度過(guò)高，致使缸壁上油膜蒸發(fā)，滑油氧化，積炭嚴(yán)重，導(dǎo)致粘著磨損。
同時(shí)，缸壁溫度過(guò)高不僅熱負(fù)荷增加還影響活塞環(huán)的散熱，使環(huán)的磨損加重。
(3)潤(rùn)滑油的管理不善
對(duì)潤(rùn)滑油的管理、使用不當(dāng)，潤(rùn)滑油品質(zhì)不良或不適，堿值不當(dāng)、油壓不足、斷油、長(zhǎng)期使用不化驗(yàn)、不更換以致滑油變質(zhì)、氣缸油注油率不合適、滑油中混有機(jī)械雜質(zhì)、水分過(guò)濾分離不徹底等，均會(huì)引起缸套異常磨損。
柴油機(jī)燃用低質(zhì)燃油時(shí)，氣缸油的堿值應(yīng)與其硫分匹配，以中和燃油燃燒時(shí)產(chǎn)生的酸，有效地降低腐蝕磨損。
(4)柴油機(jī)的使用和操作不當(dāng)
(1)對(duì)于新造船舶，初次投入營(yíng)運(yùn)時(shí)，以及營(yíng)運(yùn)船舶柴油機(jī)吊缸檢修中更換氣缸套、活塞或活塞環(huán)時(shí)，未能按照說(shuō)明書的要求進(jìn)行合理充分的磨合，造成汽缸套異常磨損。
(2)在機(jī)動(dòng)用車時(shí)，頻繁起停，長(zhǎng)時(shí)間低速低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)（潤(rùn)滑油膜不宜生成／燃燒不良)或超負(fù)荷 (熱負(fù)荷太高／潤(rùn)滑油膜易破)運(yùn)行致使汽缸套磨損加劇。
(3)在備車完車操作時(shí)，調(diào)整參數(shù)不及時(shí)，溫度、壓力忽高忽低造成汽缸套異常磨損、腐蝕加劇。
三
減少氣缸套磨損的維護(hù)措施
缸套異常磨損除注意保證正確的安裝配合間隙外，還可以通過(guò)加強(qiáng)管理、合理操作和使用來(lái)避免的。
1.燃油和燃燒的管理
(1)燃油的管理
1)加強(qiáng)燃油品質(zhì)的選擇，不得隨意更換燃料油的品牌；
2)加強(qiáng)燃油加裝、儲(chǔ)存的管理，加油時(shí)全程取油樣，不同港口不同供油商加的油盡量不混裝。(混裝的油優(yōu)先使用)減少燃油混裝后變質(zhì)、更多沉淀物的形成，以減少氣缸套 的磨損。
3)加強(qiáng)燃油的凈化處理；燃油儲(chǔ)存一加熱一過(guò)濾一一沉淀一一分離一一燃燒。
采用逐層加熱逐層凈化的方法，減少燃油中機(jī)械雜質(zhì)、水分確保燃油良好燃燒。以減少氣缸套的磨損。
（2）燃燒的管理
影響柴油燃燒的因素很多，要保證良好的燃燒必保證柴油機(jī)工作在良好的工況下，有合適的氣閥定時(shí)、供油定時(shí)、合適的掃氣溫度、掃氣壓力等，以減少由于燃燒不良引起的缸套的磨損。
2.潤(rùn)滑的管理
1)保證系統(tǒng)油良好品質(zhì)，及時(shí)充分的分離凈化，及時(shí)取樣化驗(yàn)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。對(duì)凈油設(shè)備及時(shí)維護(hù)清洗，確保其良好的工作狀況，避免因滑油臟污對(duì)氣缸套與活塞環(huán)造成過(guò)度磨損(特別是四沖程機(jī))。
2)保證汽缸油品質(zhì)，對(duì)汽缸油品質(zhì)的選擇，對(duì)既定的船舶柴油機(jī)，汽缸油品牌廠方已確定，作為輪機(jī)管理人員只需及時(shí)維護(hù)供油設(shè)備確保汽缸油凈化處理，慎防混入其它 品牌油品，因?yàn)闅飧子偷膲A值是與所用燃油的硫分相匹配的，一旦失配必將造成異常磨損，任何情況下不得擅自更換汽缸油的品牌、種類，不得使用高堿值的汽缸油。
對(duì)不同類型柴油機(jī)的不同工況不同轉(zhuǎn)速及時(shí)調(diào)整汽缸油供油率。
3．氣缸冷卻水的管理
冷卻水的溫度太低容易產(chǎn)生低溫腐蝕，太高容易導(dǎo)致油膜破裂形成黏著磨損，所以應(yīng)根據(jù)說(shuō)明書的要求及時(shí)調(diào)整冷卻水溫度，使之保持在說(shuō)明書要求的溫度范圍內(nèi)，避免產(chǎn)生腐蝕磨損和黏著磨損，實(shí)踐證明，適當(dāng)提高缸套冷卻水出口溫度，使缸套內(nèi)表面溫度高于硫酸露點(diǎn)(約160℃)，可有效地防止腐蝕，減少磨損。
所以冷卻水進(jìn)口溫度不宜低于50-60℃，出口控制在85～95℃時(shí)缸套磨損量較小。
按照說(shuō)明書的要求保持合適的冷卻水壓力，就可以保證良好的冷卻，不至于使缸套內(nèi)壁因溫度過(guò)低產(chǎn)生低溫腐蝕磨損，也不至于是缸套內(nèi)壁溫度過(guò)高油膜破裂造成干摩擦而導(dǎo)致磨損。
4.操作使用注意事項(xiàng)
在機(jī)動(dòng)用車時(shí)及時(shí)調(diào)整各參數(shù)(排煙溫度、滑油、淡水、掃氣進(jìn)出口溫度、壓力等)，使之在正常范圍內(nèi)。
使用時(shí)盡量避免頻繁啟停、轉(zhuǎn)速變化過(guò)快、長(zhǎng)時(shí)間低負(fù)荷、低轉(zhuǎn)速、超負(fù)荷運(yùn)行。更換氣缸套、活塞或活塞環(huán)時(shí)，嚴(yán)格按照說(shuō)明書的要求，遵從磨合程序，進(jìn)行合理充分的磨合。
本文原創(chuàng)作者系：
青島港灣職業(yè)技術(shù)學(xué)院 單體忠
END
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