船用柴油机机组拉缸故障原因实例分析及解决方案.docx

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1、船用柴油机机组拉缸故障原因实例分析及解决方案（汇编）年7月31日,本厂承接某船用发电机组高压油泵传动机构漏油修复工程,在机组恢复性试验中出现曲轴箱压力高报警停机，经拆检发现柴油机（TBD620V12）A2Bl、B2缸气缸套断裂,故对该机进行扩大拆检修复。采油机于年9月5日修复完毕,在恢复性磨合试验运行至80%功率时突然出现异响,紧急停机后拆检发现A2、B5缸拉缸,其中A2气缸套断裂。故障柴油机累计运行时间为26751小时。一、柴油机故障经过及现场拆检情况年7月31日更换泵传动机构总成后,机组开机试验出现淡水温度（78且仍有上升趋势）较其它机组偏高问题,在采取检查海水系统、清洗热交换器,更换节温

2、器等措施后再次开机试验,柴油机淡水温度仍有继续上升趋势,在此期间突然出现曲轴箱压力高报警自动停机,检查发现油底壳油位上涨6cm,进气管有大量水流出,膨胀水箱内无水。拆机体观察孔盖板后发现A2、Bl、B2缸套处向下漏水,进一步检查发现A2、BlB2缸气缸套沿第一道O形圈处断裂,A6缸轻微拉缸,A3、A4、A5、A6、B4、B6活塞顶部有轻微烧蚀情况。此次故障修复、修复后试验情况如下：将各缸连杆返厂检测未见异常；对所有气缸盖进行水压试验,其中A2、A3、B6缸喷油器护套漏水；所有连杆大端孔装瓦后测量尺寸未见异常；更换B1.B2、A2、A6缸气缸套。更换A2、A3、A4、A5、A6Bl、B2、B4、

3、B6缸活塞和活塞销,同时更换12副新活塞环。清洗滑油冷却器芯子、滑油双联滤器、油底壳,清洗全部气缸盖并研磨气门,清洗机体气缸孔内锈渣；换新滑油并使用滑油预供油泵进行整机串油,更换滑油精滤芯,清洗安全滤芯。开车起动,空载怠速IoOo转运行20分钟,额定转速运行30分钟，柴油机各项运行参数正常。加载20OkW功率后柴油机B列呼吸器冒白烟，曲轴箱压力高报警停机。服务人员拆下机体观察窗盖板检查运动部件可见部位无异常,使用内窥镜检查各缸燃烧室未见异常,测量轴向间隙值在正常范围内。服务人员进一步检查柴油机滑油泵衬套、曲轴止推环、膨胀水箱及气缸套活塞连杆组未见异常。检查滑油滤器壳体内有少量金属屑,AB列油气

4、分离器壳体内均有大量水，由此推断曲轴箱呼吸器冒出的白烟主要是水气导致。后再次开机于200kW负荷运行约30分钟,观察呼吸器冒烟正常,两列水温7374C,油温86,淡水液位正常。停机后更换滑油、滑油滤芯、滑油安全滤芯。开机试验,机组空载无异常,加载至300kW负荷左右,淡水温度8（C（偏高）,油温89,更换淡水泵、节温器无效,强制拉开节温器,机组在300kW负荷左右运行时水温70,油温83。（11）对柴油机进行磨合试验，当增加功率至800kW左右,功率升至850kW左右,水温74/73C油温85o突然柴油机突然出现沉闷异响,曲轴箱压力高报警停机,手动盘车无法盘动,检查发现滑油液位上升,膨胀水箱已

5、无水。图1喷油器锈蚀图2活塞图3燃烧室情况图4气缸盖底部图5活塞顶部白色的痕迹服务人员再次对柴油机进行全面拆检,拆喷油器检查发现喷油器体锈蚀（见图1）,拆机体观察窗检查机体内部,发现两缸严重拉缸（见图2）,活塞与气缸套有粘接,局部烧熔情况（见图3）o将其它缸气缸盖全部拆下,发现活塞顶部有白色痕迹（见图5）,与喷油器雾化孔位置一致，手动盘车检查气缸套可见部位未见异常。f图6连杆瓦情况拆下活塞连杆组发现连杆瓦上有斑痕麻点镀层脱落现象（见图6）。图7缸机体水道孔内的锈渣检查机体气缸孔发现缸体水道内有较多锈渣（见图7）,A2缸气缸套沿第一道O形圈槽处断裂（见图8）。图8气缸套O形圈处断裂年9月11日服

6、务保障中心服务人员再次登船，对该机组开展进一步拆检,具体情况如下：检查两组滑油滤器,壳体内有金属屑,滤前金属屑稍多一些,滤后金属屑微小颗粒不多。图9A2缸活塞拉伤检查A2故障缸活塞,圆周方向均严重拉伤,活塞体从头部到裙部拉伤产生的铝屑粘接在气缸套内壁（见图9）。使用压缩空气检查活塞进出油孔通畅,使用柴油检查活塞油环槽中的四个油孔通畅无堵塞。气缸套从第一道O形圈槽处断裂（见图10）。图10A2缸气缸套断裂情况检查B5故障缸,活塞分别四个方向拉缸,拉缸方向均与活塞环环槽的四个油孔基本对应（见图ll）o图UB5缸活塞拉伤情况拆下油环及弹簧检查有油渍无生锈,用柴油倒入活塞检查活塞油环槽内四个油孔通畅无

7、堵塞，活塞进出油孔正常无堵塞;活塞销油孔位置磨损较严重,手摸衬套表面较粗糙（见图12）o图12B5缸连杆小端衬套情况图13连杆大端轴瓦不同程度拉伤图14B1、B2、B6连杆小端衬套拆下其它10个缸活塞连杆组，检查活塞外观无明显异常,检查活塞环侧隙及开口间隙无异常,检查连杆大端轴瓦不同程度的拉痕（见图13）,检查连杆小端衬套有不同程度的磨损,其中Bl、B2、B6拉痕较深（见图14）,衬套表面触摸粗糙感。B4衬套中间一道漏铜,Al衬套内中间一道拉痕较深，A3缸衬套轻微漏铜。图15气缸套表面均有纵向竖纹拆下其它10个缸气缸套，检查发现气缸套内均有纵向拉痕（头发丝似得竖纹洪中Al、A4、B3、B4、B

8、6气缸套内纵向拉痕手摸有轻微的刮手感（见图15）。图16气缸套O形圈处探伤情况其它缸套虽有竖纹手摸表面光滑无感觉,正常的网纹存在。对10个气缸套进行测量缸径均在技术极限范围内，满足使用要求。另对B2、B3、B4缸气缸套O形圈槽位置着色探伤,未见明显异常（见图16）o图17活塞冷却喷嘴检查情况拆下A1/B1.A2/B2、A5B5A6/B6缸活塞冷却喷嘴盖板,检查盖板内有油水混合物油渍非常黑,且内部有少量微小颗粒。嘴吹喷嘴孔正常通畅,倒入柴油检查喷嘴孔出油正常（见图17）o图18调压阀检查分解清洗滑油调压阀，阀体内部有金属屑（见图18）o拆下机体挺柱发现挺柱孔内壁有微小颗粒物。图19活塞顶部清洗活

9、塞积碳，发现6个活塞顶部有不同程度痕迹（见图19）。图20高压油泵及联轴节复查喷油提前角较标准值偏大，复查联轴节未见异常（图20）。二、故障原因分析根据以上拆检现象,导致柴油机轴瓦划伤.拉缸以及活塞顶部痕迹的原因分析如下：柴油机轴瓦划伤。主要是由于滑油滤器失效使颗粒物进入滤器后主油道,进而进入各运动摩擦副,导致轴瓦划伤。柴油机拉缸。根据拉缸痕迹与活塞油环槽内的四个出油孔位置一致的现象,推断由于滑油滤器失效使颗粒物进入滤器后主油道,进而通过活塞冷却喷嘴进入活塞润滑油腔,从活塞上油环槽小孔出来时,在油环与气缸套接触表面造成划伤,进而导致拉缸。柴油机活塞顶部痕迹应为高温腐蚀现象,可能由于柴油机主油道

10、内颗粒物通过活塞冷却喷嘴进入活塞油腔，降低了滑油对活塞的冷却效果,使活塞顶温度未及时导出而升高。也可能为柴油机喷油提前角偏大,喷油器过早喷出燃油未充分燃烧导致,喷油提前角提前,则滞燃期长,在滞燃期内喷入的燃烧室的燃料增多,在着火前形成的可燃混合气也多，这些预混合燃料在急燃期几乎同时燃烧,使压力升高率和最高燃烧压力升高,运动零件受到强烈的冲击负荷,柴油机运转粗暴。三、修复方案根据现场排查初步判断的故障原因，后续计划对该船3#机组柴油机进行针对性修复,主要措施如下：（1）对机体气缸孔水腔进行清理。（2）对连杆、连杆瓦进行检查、测量,不符合技术要求的进行更换。（3）对气缸套进行检查、测量,不符合技术

11、要求的进行更换。（4）对活塞组进行检查,不符合技术要求的进行更换。（5）清洗所有活塞冷却喷嘴,确保喷油嘴通畅。（6）清洗油底壳。（7）检查滑油冷却器,检查清洗滑油调压阀。（8）检查、清洗滑油双联滤器并更换滤芯。（9）检查、清洗滑油离心滤器。（10）检查、清洗气缸盖。（11）检查、雾化喷油器。（12）复查喷油提前角。（13）换新滑油,采用滑油预供油泵对机体润滑油道进行串油,串油后检查并更换滑油滤芯,根据滤器内金属屑过滤的情况,增加串油次数,确保滑油系统清洗干净。复装柴油机外围管路,恢复后的机组进行试验。船用柴油机拉缸故障分析船用柴油机是民用船舶、中小型舰艇和常规潜艇的主要动力，其在运转过程中会出

12、现拉缸故障。拉缸现象持续发展，会导致活塞和气缸壁之间的黏着,轻则危害活塞和气缸,重则卡住活塞并卡在缸套里，使得主机停转而曲轴不动，引发活塞和连杆断裂，损坏机器部件，造成重大事故。假如能及时发现问题，排除故障，则可以避免更大的危害和损失。因此，有必要研究主机拉缸事故的形成原因，寻找初期征兆，采取正确的处理办法，加强柴油机操作管理，提高柴油机安全运行的可靠性和使用年限，增强轮机人员的故障诊断能力。一、拉缸现象和形成机理1、常见的柴油机拉缸现象拉缸是指活塞裙、环、缸套三者往复运动而形成的表面摩擦损坏。此时，运动部位的润滑油膜受到局部破坏，柴油机多会出现划伤、拉缸和咬缸等现象。从广义看，三者均属于拉缸

13、故障。船用柴油机出现拉缸现象时，无论是外部还是内部都会有一些异常的迹象，人们可以通过听、触、嗅、看等方法来观察。例如，气缸冷却水出口温度和活塞冷却液出口温度明显升高；可以听到活塞环与气缸壁间干摩擦的异常声响，发动机声音闷沉，有嗒嗒或吭吭的异常响声；曲轴箱和扫气箱的温度会升高，严重的甚至会有烟气产生。压缩和做功的行程中会发生串气或串机油的现象，使得耗油量增加；排气温度和润滑油的温度明显提高，转速不稳定，功率下降。2、发生拉缸现象的机理活塞、气缸、气缸盖等部件组成封闭的燃烧室。其工作环境极为恶劣，受到高温、高压、化学腐蚀和烧蚀的作用，高速运转,承受着燃气压力和往复力所带来的负荷。如果保养不好，拉缸

14、故障的出现可能没有预兆。研究表明，在混合润滑模型的状态下，柴油发动机的活塞和气缸有时处在流体润滑状态，有时处在边界润滑状态。拉缸故障的内部成因是活塞环、壁和环三者互相作用，受某种因素影响，润滑油膜变稀薄或受到破坏，如果润滑条件不好，其会出现干摩擦或半干摩擦，将会形成高温黏着磨损。气缸套和活塞两者间的润滑油膜恶化断绝是形成拉缸的必要条件。气缸套和活塞间的油膜万一断绝，二者间表层的金属由原本的液体摩擦变为固体干摩擦或半干摩擦，这是因为摩擦副表面的快速运转产生热量，这些热量不断累积，形成的温度会高出金属熔点，引发三者表面产生细微熔化，划落并最后连接在一块。假如油膜能及时修复，进行清洗和冷却，温度下降

15、后，细小的部分熔着不会因脱落而扩展。假如油膜恢复缓慢，那扩展的部分将导致大规模的异常磨损，而缸壁、活塞、活塞环迅速遭受严重损坏，缸体表面出现流动形态的熔融，呈现不均匀、又无规律的边缘纹痕和褶皱，如果不加以控制而任其继续发展，将会产生拉缸。2、预防和处理措施1、拉缸时的征兆气缸冷却水出口温度和活塞冷却液出口温度明显升高；可以听到活塞环与气缸壁间的干摩擦的异常声响；曲轴箱和扫气箱温度升高，甚至有烟气冒出；当曲柄上升到上止点位置时，如果发生拉缸，所在的气缸会有敲击声出现，并且主机的转速会下降或自行停车。2、影响柴油机拉缸的原因形成拉缸的缘故非常多，如布局设计、生产工艺、材料选取、运行管理等。实践证明，拉缸多为维修不当所致。具体地说，以下情况均有可能导致拉缸故障。(1)气缸润滑不良。气缸注油器供油量调节过小；注油管内壁因结炭严重而堵塞；注油管接头漏油；气缸套注油孔或