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

 

導(dǎo)讀：：康明斯柴油發(fā)電機(jī)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(jī)缸套裝機(jī)及異常磨損問題為業(yè)界公認(rèn)的難題，由于該問題涉及柴油發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)、制造、調(diào)試、運(yùn)維等各環(huán)節(jié)且過程控制復(fù)雜，目前還難以完全杜絕。康明斯公司通過對(duì)缸套異常磨損問題進(jìn)行了深入分析，制定了有效的整改措施及預(yù)防措施，使缸套異常磨損問題得到了有效控制。

 

一、缸套磨損原因

 

1、缸套異常磨損原因分析

① 缸套異常磨損常見現(xiàn)象及影響

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

② 原因分析

      通過對(duì)故障中各個(gè)因素進(jìn)行分析，結(jié)合氣缸套異常磨損的現(xiàn)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(jī)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(tǒng)及進(jìn)氣系統(tǒng)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(fù)雜，控制要求精度高，目前國內(nèi)制造水平與國外制造水平存在一定差距在前期2臺(tái)缸套異常磨損機(jī)組的檢查中發(fā)現(xiàn)：缸套珩磨網(wǎng)紋三個(gè)形態(tài)參數(shù)雖滿足圖紙規(guī)定的要求，但網(wǎng)紋高點(diǎn)過多，微觀形態(tài)控制不當(dāng)，從而引發(fā)了大面積缸套異常磨損問題。缸套珩磨網(wǎng)紋可接受型線圖，異常磨損缸套珩磨網(wǎng)紋狀態(tài)。

3、清潔度問題

      應(yīng)急柴油機(jī)對(duì)清潔度因素非常敏感，從而對(duì)零部件制造、機(jī)組裝配、試驗(yàn)及運(yùn)維全過程都提出了很高的要求。但該項(xiàng)要素的控制涉及多個(gè)環(huán)節(jié)，且和環(huán)境、工藝規(guī)范、人員意識(shí)等密切相關(guān)，控制難度大，也是缸套異常磨損最常見的主要原因。歷次缸套異常磨損涉及到的清潔度問題主要有：零部件加工過程倒角存毛刺，試驗(yàn)過程中廠房環(huán)境不良，拆檢防護(hù)不當(dāng)，長期停車后缸套表面銹蝕等。分別為防護(hù)不當(dāng)和清潔度不達(dá)標(biāo)；某臺(tái)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)期間，交叉施工產(chǎn)生粉塵。

4、裝配問題

      某臺(tái)機(jī)出現(xiàn)缸套異常磨損后，依據(jù)故障進(jìn)行排查分析，發(fā)現(xiàn)活塞環(huán)裝反，導(dǎo)致活塞環(huán)與缸套在往復(fù)運(yùn)動(dòng)過程中相互摩擦，破壞油膜建立，最終導(dǎo)致異常磨損。該問題的發(fā)生，主要是裝配和檢驗(yàn)人員工作不到位所致。

5、預(yù)供滑油進(jìn)機(jī)壓力低

      根據(jù)技術(shù)專利方的要求：預(yù)供滑油在45℃以上時(shí)，其進(jìn)機(jī)壓力需0.05MPao現(xiàn)場(chǎng)某臺(tái)出現(xiàn)缸套異常磨損的機(jī)組，經(jīng)核查參數(shù)記錄，發(fā)現(xiàn)其現(xiàn)場(chǎng)預(yù)供滑油進(jìn)機(jī)壓力為0,020、0.025 MPao由于預(yù)供滑油壓力低，在預(yù)潤滑階段，滑油較難在缸套表面建立起良好的油膜，加之現(xiàn)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、銹蝕問題

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

①  制造環(huán)節(jié)：

（1）在試驗(yàn)臺(tái)架拆檢缸蓋或缸蓋出水管過程中防護(hù)不當(dāng)，導(dǎo)致冷卻水進(jìn)入缸內(nèi)；

（2）停放時(shí)間過長（如裝配完成后或者單機(jī)試驗(yàn)完成后轉(zhuǎn)機(jī)組試驗(yàn)臺(tái)等待試驗(yàn)臺(tái)架），超過一月沒有及時(shí)防護(hù)或油封；

（3）沒有嚴(yán)格按照油封工藝要求規(guī)范操作，特別是燃燒室內(nèi)的油封；

（4）冷凝水通過排氣管進(jìn)入缸內(nèi)；

（5）機(jī)組運(yùn)行操作不當(dāng)，如動(dòng)車前未吹車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(xiàn)場(chǎng)環(huán)節(jié)：

（1）柴油機(jī)停放時(shí)間過長（一般為1年），超過油封期要求，沒有進(jìn)行二次油封；

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

（3）柴油機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)開箱，起油封過早（預(yù)潤滑系統(tǒng)不具備連機(jī)工作條件），海邊空氣潮濕、空氣鹽分含量較高，沒有及時(shí)進(jìn)行防護(hù)或油封；

（4）冷凝水或雨水通過排氣管進(jìn)入缸內(nèi)；

（5）機(jī)組運(yùn)行操作不當(dāng)，如動(dòng)車前未吹車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(jī)缸套異常磨損原因分布圖

圖2  柴油機(jī)氣缸套易磨損區(qū)域示意圖

 

二、改進(jìn)和預(yù)防措施

 

      氣缸套是發(fā)動(dòng)機(jī)工作的核心零部件，在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的工作中除了承受高溫、高壓的惡劣環(huán)境外，對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組的工作起到至關(guān)重要的作用。氣缸套內(nèi)表面由于受高溫高壓燃?xì)獾淖饔貌⑴c高速運(yùn)動(dòng)的活塞接觸而極易磨損，若長時(shí)間低溫運(yùn)轉(zhuǎn)，將會(huì)造成燃燒不良產(chǎn)生積碳，積碳從氣缸套上部開始蔓延，使氣缸套上部產(chǎn)生嚴(yán)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(yù)防措施。

1、加強(qiáng)缸套網(wǎng)紋技術(shù)控制，完善缸套珩磨控制。

      對(duì)缸套珩磨網(wǎng)紋工藝進(jìn)行升級(jí)完善，型線圖如圖3所示。從原來三個(gè)參數(shù)Ra、Rz、Tp增加為六個(gè)微觀參數(shù)Ra、Rz、Tp、Rk、Rvk、Rpk。增加的三個(gè)微觀參數(shù)可對(duì)微觀形態(tài)進(jìn)行更精細(xì)的控制。其中Rpk為簡(jiǎn)約峰高，該值過大，磨合時(shí)間就會(huì)相應(yīng)的增長，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(chǔ)油性，Rvk越大，儲(chǔ)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(yùn)行性能和使用壽命，該值越大，使用壽命越長，但滑油油耗會(huì)相應(yīng)增加。

2、制定檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

      根據(jù)工藝要求，制定《缸套網(wǎng)紋檢測(cè)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》。加強(qiáng)制造廠清潔度控制主要包括以下控制：

（1） 加強(qiáng)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(qiáng)裝配過程清潔度防護(hù)，防護(hù)板，增設(shè)防護(hù)檢驗(yàn)點(diǎn)等，如增加內(nèi)窺如采用磁性；

（3） 提高管系加工和沖洗質(zhì)量；

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

3、銹蝕防范

（1） 細(xì)化、完善生產(chǎn)裝試過程零部件及整機(jī)的防護(hù)技術(shù)要求，加強(qiáng)過程控制；

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

（3） 通過正式信函渠道向用戶明確柴油機(jī)現(xiàn)場(chǎng)防護(hù)和油封要求；

（4） 在機(jī)組警示銘牌上增注油封期限。

4、加大預(yù)供滑油泵裕量

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

5、加強(qiáng)過程檢驗(yàn)及人員教育

（1） 對(duì)裝配及檢驗(yàn)人員開展質(zhì)量教育；

（2） 修訂質(zhì)量問題獎(jiǎng)懲辦法，加大獎(jiǎng)懲力度；

（3） 在裝配工藝中增加檢驗(yàn)見證點(diǎn)。

 

圖3  柴油機(jī)缸套珩磨網(wǎng)紋可接受型線圖

圖4  加強(qiáng)氣缸套表面處理技術(shù)

 

總結(jié)：

      本文通過建立全過程故障，對(duì)缸套異常磨損問題進(jìn)行了深入分析，制定了有效的整改措施及預(yù)防措施，使缸套異常磨損問題得到了有效控制?？得魉构?/span>通過一系列整改，不斷完善缸套異常磨損的預(yù)防和處理方案，工廠試驗(yàn)環(huán)節(jié)缸套異常磨損情況得到了有效控制。隨著對(duì)缸套異常磨損問題的深入研究及持續(xù)整改，目前該問題已得到了基本解決。

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