柴油機活塞環(huán)故障分析及處理

崔亮亮 陳利杰

摘要：在工業(yè)產(chǎn)業(yè)運行及發(fā)展的背景下，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，活塞環(huán)和氣缸套的工作條件非常惡劣，摩擦損失占到整個柴油機摩擦損失功率的55%---65%?；钊h(huán)運行中的管理和維護，對保證柴油機的安全可靠和經(jīng)濟運行顯得尤為重要，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。對于活塞環(huán)而言，其作為柴油機中十分關(guān)鍵的組成，在具體使用中可以保證活塞與氣缸套之間的有效密封，同時也可以更好地將活塞熱量進行傳遞，從而實現(xiàn)散熱處理的目的，發(fā)揮氣缸潤滑油的使用效果，如果出現(xiàn)故障將嚴重影響柴油機的性能。所以本文列舉出了活塞環(huán)幾種常見的故障，并且對活塞環(huán)出現(xiàn)這幾種常見故障的原因進行了分析，最后提出了一些相應(yīng)的對策和預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：柴油機活塞環(huán);故障;處理

引言：目前在柴油機中使用的活塞環(huán)種類繁多.主要區(qū)別在于活塞環(huán)的材料、搭口形式、表面涂層和斷面形狀的不同.每種活塞環(huán)各有其優(yōu)點和不足，各類柴油機要根據(jù)自身的特點選擇合適的活塞環(huán)組合.達到良好的密封和刮油效果.目前應(yīng)用最廣泛的是以灰鑄鐵、合金鑄鐵、球默鑄鐵為材料、表面鍍鉻的活塞環(huán).其良好的抗磨、耐蝕、耐高溫性能都較好地滿足了第一道第二道環(huán)的工作要求.但其鍍鉻層強度隨厚度的增加而降低的特性限制了鍍鉻層的厚度.鍍鉻層硬而脆的特性使活塞環(huán)在潤滑不良或受到局部外力作用時容易剝離.很大程度上影響了鍍鉻環(huán)的使用可靠性和使用壽命.常見的噴鉬環(huán)具有優(yōu)良的抗熔著性和磨損性能.不易引起拉缸.鍍銅、錫環(huán)可改善初期磨合性能和抗蝕性能.但這兩類環(huán)的耐磨性較差.使用壽命不長.目前正在逐步得到應(yīng)用的等離子噴鍍技術(shù)使活塞環(huán)鍍層有鈦、鎢、鉻、鉬等多種金屬成份.大大改善了單 -- 金屬鍍層的不足.使活塞環(huán)的耐磨性、抗蝕性、耐高溫性能有了明顯的提高隨著納米技術(shù)的應(yīng)用.不久的將來.必將使活塞環(huán)的綜合工作性能得到全面的提高。

1活塞環(huán)概述

活塞環(huán)是柴油機氣缸內(nèi)起到密封作用的主要零部件之一，由于上面第 一道活塞環(huán)會受到高壓高溫燃氣的直接作用，面臨的工作環(huán)境相當于其它 幾道活塞環(huán)更加惡劣，盡管他們也會因為燃氣經(jīng)過活塞環(huán)的搭口氣缸壁面 和環(huán)槽處漏泄。由于活塞環(huán)往復(fù)運動的慣性力氣體的壓力活塞橫向振動氣缸套之間產(chǎn)生的摩擦力等作用，導(dǎo)致活塞環(huán)在環(huán)槽中產(chǎn)生多個方向的復(fù)雜 運動。除此之外如果燃油在燃燒室燃燒不良或者噴人的汽缸油過多等原因， 都可能導(dǎo)致活塞環(huán)粘著在活塞環(huán)槽里。這樣的話活塞環(huán)的密封作用將失效， 會造成燃燒室審氣可能會導(dǎo)致活塞環(huán)的損壞。

2引發(fā)活塞環(huán)故障的原因

2.1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。

2.2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。 3 活塞環(huán)故障處理

3.1檢查活塞環(huán)和安裝質(zhì)量

活塞環(huán)外表應(yīng)無缺陷.敲擊的聲音應(yīng)清脆.確認表面和內(nèi)部無缺陷.端面粗糙度 R. 小于 0.4. 外圓粗糙度 R。為 3.21～1.6. 在選購活塞環(huán)時要對環(huán)進行無損探傷.檢查內(nèi)部及表面是否存在氣孔、裂紋、鍍層與底材結(jié)合是否緊密 .（2） 活塞環(huán)的硬度應(yīng)符合技術(shù)要求.要求低速機為 HB180～220; 高速機為 HB190～230; 合金鑄鐵環(huán)為 HB220～250.（3） 端面撓曲度符合說明書規(guī)定. 無說明書時可按下列參數(shù)確定. 當 D<200mm 時. 撓曲度不大于 0.05mm; 當 200 ≤ D ≤ 250mm 時.撓曲度不大于 0.08mm; 當 D3500mm 時，撓曲度不大于 0.1mm.（4） 徑向力、環(huán)的最大工作應(yīng)力、安裝應(yīng)力應(yīng)符合有關(guān)的技術(shù)指標要求 （《輪機工程 ） 手冊或柴油機說明書 ）. 用經(jīng)驗法判斷時，先測量環(huán)的自由開口尺寸.然后將環(huán)的開口拉大到自由狀態(tài)的 2 倍或壓縮到無間隙后放開.再測其開口的尺寸.若開口尺寸改變量為 10% 以下，則表明彈性合格 .（5） 用漏光法檢查環(huán)與缸壁的貼合性.每處的漏光角小于 30". 且總漏光角小于 90*. 在開口左、右 30。的范圍內(nèi)無漏光.則說明貼合性符合要求. 環(huán)裝人環(huán)槽前應(yīng)進行退磁處理 .（6） 環(huán)不可以裝反. 倒角的一- 邊必須朝上.

3.2拉缸的處理

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).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.運行時的維修時，保養(yǎng)主機修理時和平時運行期間定期檢查、清潔掃氣箱，保證放殘系統(tǒng)通暢。每隔 2h 放殘 -- 次在航行過程中必須落實，成功放殘必須要聽到"啪啪"泄氣聲。如個別缸殘渣較多.在關(guān)閉其他泄放閥的前提下，讓其繼續(xù)打開放殘閥放殘，直到殘油水放完為止。平時打開缸套、掃氣箱觀察孔時，發(fā)現(xiàn)油泥較多，及時檢 查并使之消除。

4 結(jié)束語

活塞環(huán)故障，原因是多方面的，必須綜合分析。預(yù)防措施是必須規(guī)范維修和使用，增加監(jiān)控設(shè)備，豐富監(jiān)控手段也是重要方面.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?；钊h(huán)故障，原因是多方面的，必須綜合分析。怎樣才能對活塞環(huán)的故障進行預(yù)防呢，首先要做到規(guī)范維修和使用.其次是增加監(jiān)控設(shè)備.再者及時有效的監(jiān)控手段也是必要的。社會在不斷發(fā)展，柴油機監(jiān)控技術(shù)也在不斷進步，如缸套油膜監(jiān)控技術(shù)，磨損監(jiān)控技術(shù)，油液分析技術(shù)等新技術(shù)在現(xiàn)代的船舶上已經(jīng)不斷得到了實踐，輪機員必須依靠這些有效的判斷活塞環(huán)及其缸內(nèi)的工作 狀態(tài)。本著搞清現(xiàn)象、聯(lián)系原理、結(jié)合構(gòu)造、按部就班、具體分析、檢查推理、驗證猜想的原則，發(fā)現(xiàn)主要故障，進行逐步檢查，故障部位能準確定位，只有這樣才能將故障排除。

參考文獻：

1黃少竹.船舶柴油機 [M]. 大連：大連海事大學出版社，2005.

2王中新.船用柴油機活塞環(huán)故障分析 . 工程地質(zhì)學 .2020-09.