新聞主題	柴油發電機組氣缸和氣缸套磨損原因

 

應急柴油發電機組作為供電系統的最后一道防線，在主電源和輔助電源失效時啟動，向安全執行機構和設備提供電力，確保反應堆安全停堆。近幾年，某型應急柴油發電機組在國產化歷程中發生了多起氣缸套異常磨損問題，對該型機缸套異常磨損問題的分析及解決迫在眉睫。
 

一、缸套異常磨損常見現象及影響：

 

缸套異常磨損分為兩種

1、缸套磨損速率過快。

2、缸套內表面出現肉眼可見的機械損傷。

通常發生在磨合期間及柴油發電機最初運行期內，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。
 

圖1 氣缸做功磨合示意圖

 

二、氣缸磨損規律

 

1、沿長度方向成“錐形”

圖2是氣缸沿長度方向磨損示意圖，圖中的陰影部分表示磨損量，由圖可知：在活塞環運動區域內磨損較大；這種磨損是不均勻的，上重下輕，使氣缸沿長度方向成“錐形”；其最大磨損發生在活塞處于上止點時，與第一道活塞環相對的氣缸壁稍下處；最小的磨損發生在氣缸的最下部，即活塞行程以外的氣缸壁。

圖2 氣缸沿長度方向磨損示意圖

2、沿圓周方向“失圓”

氣缸沿圓周方向的磨損規律如圖3所示。正常情況下，沿圓周方向的磨損也不均勻，有的方向磨損較大，有的方向磨損較小，使氣缸橫斷面呈失圓狀態，在通常情況下，氣缸橫斷面磨損最大部位是:與進氣門相對的氣缸壁附近以及沿連桿擺方向的氣缸壁兩側。

圖3 氣缸沿圓周方向的磨損規律

 

3、在活塞環不接觸的上面，幾乎沒有磨損而形成“缸肩”

在氣缸的最上沿，不與活塞接觸的部位，幾乎沒有磨損。柴油機經過長時間工作后，在第一道活塞環的上方，形成明顯的臺階，這一臺階俗稱為“缸肩”。

4、對多缸機而言，各缸磨損不一致。

主要是由各缸的工作性能、冷卻強度、裝配等不可能完全一致而造成的。錐形磨損和失圓磨損嚴重影響柴油機工作性能，當其超過一定范圍，將破壞活塞、活塞環與氣缸的正常配合，使活塞環不能嚴密地緊壓在氣缸壁上，造成漏氣和竄機油，嚴重時還會產生“敲缸”，使柴油機耗油量增加，功率顯著下降。

 

三、缸套異常磨損故障樹

 

根據氣缸套異常磨損的機理，對零部件生產制造、發電機組裝配、試驗、現場調試、運維等各環節關聯要素進行全面分析，建立故障樹。
 

1、珩磨網紋原因

缸套珩磨網紋技術復雜，控制要求精度高，目前國內制造水平與國外制造水平存在一定差距。在前期2臺缸套異常磨損發電機組的檢查中發現：缸套珩磨網紋三個形態參數、雖滿足圖紙規定的要求，但網紋高點過多，微觀形態控制不當，從而引發了大面積缸套異常磨損問題。

 

2、清潔度問題

應急柴油發電機對清潔度因素非常敏感，從而對零部件制造、發電機組裝配、試驗及運維全過程都提出了很高的要求。但該項要素的控制涉及多個環節，且和環境、工藝規范、人員意識等密切相關，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，試驗過程中廠房環境不良，拆檢防護不當，長期停車后缸套表面銹蝕等。

 

3、裝配問題

某臺機出現缸套異常磨損后，依據故障樹進行排查分析，發現活塞環裝反，導致活塞環與缸套在往復運動過程中相互摩擦，破壞油膜建立，最終導致異常磨損。該問題的發生，主要是裝配和檢驗人員工作不到位所致。

 

4、銹蝕問題

現場某臺機在小修期間檢查缸套時發現異常磨損，同時，缸套表面可見明顯銹蝕痕跡。銹蝕問題可歸為清潔度因素，但因其銹蝕現象明顯，加之產生的原因多種，故而單獨提出。

產生銹蝕的原因有現場環節：

（1）柴油發電機停放時間過長（一般為1年），超過油封期要求，沒有進行二次油封；

（2）現場二次油封時，未按照油封工藝進行油封；

（3）柴油發電機在現場開箱，起油封過早（預潤滑系統不具備連機工作條件），海邊空氣潮濕、空氣鹽分含量較高，沒有及時進行防護或油封；

（4）冷凝水或雨水通過排氣管進人缸內；

（5）發電機組運行操作不當。

 

5、預供滑油進機壓力低

根據技術專利方的要求：預供滑油在45℃以上時，其需≥0.05MPao，現場某臺出現缸套異常磨損的發電機組，經核查參數記錄，發現其現場預供滑油進機壓力為0.020、0.025MPao由于預供滑油爍力低，在預潤滑階段，滑油較難在缸套表面建立起良好的油膜，加之現場一般采用快速起動方式，更容易引起缸套表面異常磨損。

 

通過對故障樹中各個因素進行分析，結合氣缸套異常磨損的現象，可得出造成上述氣缸套異常磨損的主要因素有珩磨網紋、清潔度、裝配、預供滑油進機壓力低及銹蝕等。以上歸納的幾種原因是各次缸套異常磨損的主要原因，一般情況下，缸套異常磨損是由幾種原因綜合作用引起。

 

 

 

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