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故障檢修與技術(shù)維護 |
解決柴油機潤滑油消耗量過大的方法 |
摘要：柴油發(fā)電機運轉(zhuǎn)時，機油有一定的消耗，并且隨著其工作環(huán)境及負載的不同而有所變化，但當(dāng)潤滑油消耗量遠大于額定消耗量時，則表明為過量消耗。潤滑油過量消耗、不僅不經(jīng)濟，而且還會導(dǎo)致柴油發(fā)電機各部件嚴重磨損和早期損壞等事故。因此，康明斯公司認為保持柴油發(fā)電機機油適量的消耗，是持續(xù)發(fā)揮柴油發(fā)電機性能的必要條件，是延長其使用可靠性的重要保障。
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圖1 機油消耗量過大的原因分析 |
柴油發(fā)電機潤滑系統(tǒng)中的機油在運轉(zhuǎn)過程中起到很重要的作?，機油量應(yīng)能在充滿過濾器、冷卻器、機器各油腔及管系等所有系統(tǒng)空間后，在機油盤中的潤滑油仍然?出機油泵的抽油?的?度。柴油發(fā)電機機?作中，機油少量進?缸內(nèi)燃燒，隨著使?時間的延長，機油量會緩慢減少，應(yīng)定時補充。當(dāng)機油消耗量過?時，不但增加成本，?且影響柴油機的正常?作，造成排?冒藍煙。因此，機油的消耗不僅反映柴油機的經(jīng)濟性，也是衡量柴油機總體性能的指標。
一、機油消耗大的原因
機油消耗分為機油泄露在發(fā)動機的外部和機油泄露在發(fā)動機的內(nèi)部（泄露在燃燒室并燃燒消耗）兩種方式，如圖1所示。
1、潤滑油性能不佳
如果機油的揮發(fā)性和抗泡性不佳、潤滑油消耗量就會過久，圖3曲線圖表明，油的餾分范圍越輕，揮發(fā)性越大，潤滑油的消耗也越大。另外，油溫、機體溫度過高也會造成潤滑油揮發(fā)過大、潤滑油消耗增加。
潤滑油的抗泡性是指潤滑油在激烈的攪拌過程中抗泡沫形成的能力。如果抗泡性較差，在工作時就會產(chǎn)生較多泡沫，這樣會導(dǎo)致潤滑油的密封性和潤滑效能下降，而且形成絕熱層使傳熱效果下降，從而加速缸壁、活塞和環(huán)壁的磨損，引起機油的上竄，增大潤滑油的消耗。
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圖2 機油消耗大示意圖 |
圖3 機油揮發(fā)性與消耗的關(guān)系曲線圖 |
2、潤滑油粘度等級選擇不當(dāng)
據(jù)調(diào)查資料顯示，因潤滑油粘度等級（如圖4所示）選用不當(dāng)引起柴油發(fā)電機過度磨損是造成潤滑油過量消耗的主要因素之一。
（1）油的粘度過高時，其殘?zhí)亢枯^大，凝點較高，熱氧化安定性、低溫起動性、潤滑性、洗消作用及泵送性也較差，極易引發(fā)活塞（環(huán)）與缸壁間產(chǎn)生半干（干）摩擦而導(dǎo)致活塞環(huán)（氣缸）過度磨損、彈力減弱、粘環(huán)及油環(huán)回油孔被沉積物堵塞等，造成大量潤滑油竄人燃燒室引起過量消耗。
（2）潤滑油粘度低，流動性、冷卻性及洗消作用較好，但粘度低于一定值時，油消耗會大大增加。因為低粘度潤滑油揮發(fā)性高，同時密封性也較差，造成大量消耗及泄漏。同時，粘度過低的潤滑油，由于承載能力低，易使油膜產(chǎn)生破裂，從而引起潤滑油壓力明顯下降，使之不能有效輸送到各工作部位，導(dǎo)致機件得不到正常的潤滑，加速氣缸、活塞環(huán)的磨損。
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圖4 機油粘度等級表 |
圖5 機油的粘度與消耗關(guān)系曲線圖 |
3、潤滑系統(tǒng)泄漏
潤滑系統(tǒng)各油路接頭、油管、襯墊、油封等處的漏油，均會增大潤滑油的消耗量。應(yīng)加強對氣缸墊、氣門閥座、導(dǎo)管密封圈及噴油器等機件的密封性檢查，并保持其良好的技術(shù)性能。
4、油底殼潤滑油油面過高
如果油底殼內(nèi)的油面過高，曲軸旋轉(zhuǎn)時，曲柄、平衡塊和連桿大頭會激濺過多的潤滑油飛落到氣缸壁上，而且由于油環(huán)在高速滑動時的刮油性能下降，使油環(huán)刮不凈氣缸壁上多余的潤滑油，造成部分潤滑油竄人燃燒室中燒掉。這不僅增加了潤滑油的消耗量，而且使燃燒室積炭增多，加速了活塞、活塞環(huán)和氣缸套的磨損，增大了活塞環(huán)膠結(jié)和噴油器噴孔堵塞的可能性。
5、潤滑油壓力過高
如圖6所示，潤滑油壓力過高時，潤滑油的揮發(fā)性等方面也發(fā)生相應(yīng)變化。實驗表明，潤滑油壓力越高，潤滑油的消耗量也越大。因此，在使用過程中，應(yīng)將機油壓力調(diào)整至規(guī)定值。
6、冷卻液溫度過高
如圖7所示，如果柴油發(fā)電機工作時冷卻液溫度過高，就會引起潤滑油的粘度降低，造成潤滑油的揮發(fā)加快，從而增加潤滑油的消耗量。冷卻液溫度與潤滑油消耗關(guān)系。應(yīng)定期清潔冷卻系統(tǒng)，檢查節(jié)溫器等部件，使冷卻液溫度保持在正常范圍內(nèi)。
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圖6 機油壓力與機油消耗關(guān)系曲線圖 |
圖7 水溫與機油消耗關(guān)系曲線圖 |
7、活塞環(huán)磨損
造成活塞環(huán)組磨損的主要原因有高的滑動速度和加速度（滑動速度一般為：7～16ｍ/ s；加速度為12000～15000ｍ/s2）；柴油機負荷和較高的燃燒壓力（使活塞環(huán)與缸壁間，活塞側(cè)面與缸套間以及環(huán)與環(huán)槽間承受很高不均衡的壓力。如圖8 所示）；尤其是汽缸上部、第一道壓縮環(huán)及活塞環(huán)壁，因潤滑條件惡劣，再加上受到爆發(fā)沖程高溫高壓氣流的沖擊，以及使用操作不當(dāng)?shù)纫蛩氐挠绊懀s有40％ 左右的柴油機在磨合運轉(zhuǎn)期間，均發(fā)現(xiàn)有不同程度的異常磨損現(xiàn)象。
（1）氣環(huán)過度磨損
柴油發(fā)電機工作時，氣環(huán)隨活塞作高速往復(fù)運動，存在氣環(huán)泵油作用。當(dāng)活塞環(huán)端面間隙正常時，氣環(huán)的泵油量是有限的當(dāng)氣環(huán)端面因磨損使間隙過大或者破裂時（檢測如圖9），活塞環(huán)的泵油作用會大大增強，使得潤滑油從開口間隙進入燃燒室燃燒，潤滑油的消耗量明顯增多。
（2）油環(huán)過度磨損或斷裂
油環(huán)的功用是將氣缸表面多余的機油刮下，不讓它竄入燃燒室，同時使氣缸壁上的油膜均勻分布，從而改善活塞的潤滑條件。當(dāng)油環(huán)過度磨損或斷裂時，油環(huán)刮油作用減弱或消失，致使氣缸壁上的潤滑油竄入燃燒室，增大潤滑油的消耗量另外，當(dāng)油環(huán)膠結(jié)咬死在環(huán)槽中，也會使其失去刮油作用。
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圖8 柴油機活塞環(huán)上的壓力分布情況 |
圖9 活塞環(huán)間隙測量 |
8、氣缸套與活塞配合間隙過大
當(dāng)汽缸壁與活塞第一道環(huán)壁的磨損量超過正常間隙的20％時，其機油 的耗量將增加2倍以上（如圖10所示），而與活塞環(huán)徑向磨損的3次方成正比。
由于磨損使氣缸套與活塞的配合間隙過大，將導(dǎo)致活塞在氣缸內(nèi)上下運動時產(chǎn)生偏擺，活塞下行時，大量的潤滑油進入活塞環(huán)與環(huán)槽活塞上行時，將過量的潤滑油壓入燃燒室造成消耗。當(dāng)空氣濾清器失效，潤滑油選用不當(dāng)或污染變質(zhì)，燃油的品質(zhì)差或燃燒不良時均會引起過度磨損。
柴油發(fā)電機運轉(zhuǎn)過程中，當(dāng)氣缸熱變形超過某一限度時，活塞、活塞環(huán)不能充分適應(yīng)氣缸的變形量，在局部也會出現(xiàn)較大的間隙造成大量的潤滑油竄人燃燒室。同時，氣缸變形還將導(dǎo)致活塞環(huán)在氣缸內(nèi)高速滑動時的運動狀態(tài)發(fā)生變化，產(chǎn)生軸向和徑向的扭曲和變形，增大磨損量，更加速了潤滑油的消耗。造成氣缸變形的原因主要有以下幾點：缸套壁厚不均勻或裝配過盈量大；缸套裝入缸體后上平面凸出量過大（濕式缸套）；氣缸蓋螺栓松動或緊固時扭力不均；柴油發(fā)電機爆燃以及氣缸套加工精度低，材質(zhì)不良或壁厚不均勻。因此，在維修和裝配時要加強對氣缸及其他配合間隙的檢查（圖11）。
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圖10 缸壁、活塞環(huán)壁間隙與機油耗量關(guān)系曲線圖 |
圖11 氣缸檢查
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9、氣門導(dǎo)管過度磨損或油封損壞
柴油發(fā)電機工作時，如果氣門導(dǎo)管過度磨損或油封損壞，將導(dǎo)致氣缸蓋頂部大量的潤滑油漏入進、排氣腔及滯留在氣門導(dǎo)管和氣門桿間隙內(nèi)。在進、排氣過程中，由于氣體流速較大產(chǎn)生很大的負壓，使漏入進、排氣腔和滯留在氣門導(dǎo)管內(nèi)的潤滑油被吸入氣缸內(nèi)或排到大氣中去，造成潤滑油過量消耗。
10、渦輪增壓器損壞
渦輪增壓器的壓氣機葉輪和中間殼之間的O形密封圈和密封環(huán)損壞時，會導(dǎo)致潤滑油從渦輪增壓器中間殼經(jīng)壓氣機葉輪室進入氣缸。另外，當(dāng)增壓器回油管堵塞、變形或其他原因造成的回油不暢時，增壓器中司殼內(nèi)的潤滑油壓力增大，以致潤滑油從增壓器兩端密封環(huán)處漏出。以上兩種情況都會導(dǎo)致潤滑油消耗量過大。
11、轉(zhuǎn)速及運轉(zhuǎn)模式變化
試驗表明，隨著轉(zhuǎn)速的增高，機油耗量明顯上升（如圖12所示）。
因為活塞、活塞環(huán)在與汽缸作相對高速滑動時，其溫度會驟升，從而導(dǎo)致活塞環(huán)的彈力及氣密 性下降；同時，高速滑動的刮油環(huán)，由于慣性的作用，其控制機油上竄的機能將明顯下降；而且高速 滑動的活塞環(huán)還會出現(xiàn)異常的“顫振”和“懸浮’現(xiàn)象。另外，不同的運轉(zhuǎn)模式，機油消耗量也有較大差異。如柴油機啟動、停機頻繁；反復(fù)多次加減速 以及經(jīng)常在發(fā)動機制動狀態(tài)下運轉(zhuǎn)時，其機油耗量將比穩(wěn)定轉(zhuǎn)速下的消耗量增加10%--30%。
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圖12 柴油機轉(zhuǎn)速與機油耗量關(guān)系曲線圖. |
二、預(yù)防機油消耗過多的措施
柴油發(fā)電機的機油消耗，正常標準是燃油消耗的2%～3％。所以需要降低機油消耗，應(yīng)采取如下措施。
1、正確選用機油
要按照康明斯生產(chǎn)廠家的規(guī)定，按說明書選用康明斯機油粘度等級。
不同質(zhì)量、粘度等級的機油，其添加劑的成份、類型以及粘溫特性等性能有較大的差異。所以， 在選用時必須根據(jù)柴油機的性能、結(jié)構(gòu)、工況以及運行條件等因素合理選用。
（1）一般新機（大修后）、技術(shù)狀態(tài)良好的柴油機，在保證正常潤滑的條件下，應(yīng)優(yōu)先選用粘溫特 性好、品質(zhì)高、清洗能力強的中高檔的多級機油。反之，機油的粘度可適當(dāng)提高一些。
（2）不同質(zhì)量、粘度等級及不同使用類型的機油禁止混用；加注前一般應(yīng)不少于48h的沉淀；同 時，加注時應(yīng)嚴格控制其數(shù)量，防止油平面過高。
（3）定期檢查曲軸箱內(nèi)機油的數(shù)質(zhì)量，并做好定期更換。禁止在機油已經(jīng)變質(zhì)的情況下，直接將 新油注入曲軸箱。
（4）加注的場所必須無污染、無風(fēng)沙；器皿必須干凈、衛(wèi)生；防止水、塵埃等污染物混入。
2、保養(yǎng)好曲軸箱通氣孔，廢氣不要竄入曲軸箱
柴油發(fā)電機曲軸箱加油口蓋上有一小孔，這個通氣孔的作用是使曲軸箱與大氣相通。當(dāng)柴油發(fā)電機工作時，活塞頂部的氣體通過氣缸與活塞、活塞環(huán)之間滲漏到曲軸箱，使曲軸箱的壓力加大。由于經(jīng)常保持氣孔與大氣相通，曲軸箱內(nèi)的壓力就不會上升，滲漏也就減少。
大量廢氣竄入曲軸箱，會造成曲軸箱中壓力增大，使機油滲漏嚴重，污染機油。因此，要做到如下幾點：
（1）保證活塞環(huán)的開口間隙、邊間隙。
（2）保證氣門桿與氣門導(dǎo)管的正確間隙。
（3）經(jīng)常檢查氣缸、活塞、活塞環(huán)等的磨損情況，超過極限時立即更換。
3、保證活塞環(huán)的技術(shù)狀態(tài)
首先保證活塞環(huán)的開口間隙和邊間隙。其次保證油環(huán)和活塞環(huán)槽小油孔的暢通。活塞環(huán)分壓縮環(huán)和油環(huán)兩種，壓縮環(huán)主要起密封作用；而油環(huán)起刮油作用，即將氣缸壁上的機油刮下，通過油環(huán)中的油孔，重新進入曲軸箱，不致使機油進入活塞頂燃燒。所以保養(yǎng)活塞連桿部件時，一定要注意油環(huán)油孔、活塞環(huán)槽油孔暢通無阻。
4、正確安裝活塞環(huán)（圖3）
（1）鍍鉻的壓縮環(huán)要安裝在第一道活塞環(huán)槽中。
（2）有扭力環(huán)的，其方向不要裝反。
（3）活塞環(huán)開口不要對準燃燒室，上下環(huán)的開口要錯開。
（4）活塞環(huán)要在環(huán)槽中試裝，否則會發(fā)生卡死現(xiàn)象。
（5）正式安裝時，活塞、氣缸壁、活塞環(huán)上要涂一薄層干凈的機油。
5、氣缸阻水圈不要漏水
缸套阻水圈如果漏水，會有大量的熱水流入油底殼，使阻水圈失去彈性，老化變質(zhì)。禁止使用有毛邊、氣孔、砂眼、裂紋等的阻水圈。安裝時，阻水圈應(yīng)全部進入槽中，不得扭曲、擠偏，位置要端正。
6、機油壓力和溫度要適當(dāng)
機油壓力過高和過低，表明潤滑系統(tǒng)有故障，或曲柄連桿系磨損，或機油變稀、變稠、老化變質(zhì)等，所以在工作中要經(jīng)常檢查機油壓力是否正常。機油溫度過低，機油黏度加大，影響潤滑；機油溫度過高，機油變稀，潤滑性能下降，所以柴油發(fā)電機的機油溫度一定要在70～85℃之間。
7、保養(yǎng)好潤滑系統(tǒng)
保養(yǎng)好機油濾清器，可以保證機油清潔，使柴油發(fā)電機各機件得到良好的潤滑。對它們的保養(yǎng)必須按時、按號、按操作規(guī)程進行。
機油的更換周期應(yīng)按出廠說明書規(guī)定執(zhí)行。更換機油時必須按規(guī)定清洗油道和油底殼。
8、防止?jié)B漏
機油滲漏不但使機油消耗增加，而且會使柴油發(fā)電機臟污，應(yīng)該積極采取措施防止機油滲漏。
通過對滑油消耗的途徑及消耗過量的原因分析，須在增強輪機管理?員責(zé)任?的基礎(chǔ)上，熟悉其性能參數(shù)，并在實際運?過程中采取各項措施確保潤滑油的正常潤滑和冷卻作?，并在潤滑油不達標時及時更換，只有這樣才能保證船舶安全穩(wěn)定?效運?，降低故障的發(fā)?率和延長柴油機的使?壽命。
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