淺談DWL- 48 型搗穩(wěn)車BF8M1015CP 發(fā)動(dòng)機(jī)的養(yǎng)護(hù)措施

李曉東

（中國(guó)鐵路上海局集團(tuán)有限公司上海大型養(yǎng)路機(jī)械運(yùn)用檢修段，上海 200439）

我國(guó)大型養(yǎng)路機(jī)械從20 世紀(jì)80 年代投入使用，到現(xiàn)在已經(jīng)形成了相當(dāng)?shù)囊?guī)模。隨著使用量、使用年限的增加，遇到的故障問題與日俱增，本文根據(jù)具體事故案例，分析DWL-48 型三枕連續(xù)式搗穩(wěn)車BF8M1015CP 發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)該如何養(yǎng)護(hù)，從而提升發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命。2020 年11 月，某搗穩(wěn)車（以下簡(jiǎn)稱“事故車”）作業(yè)時(shí)，BF8M1015CP 發(fā)動(dòng)機(jī)（以下簡(jiǎn)稱“一發(fā)”）自動(dòng)熄火后無法再次啟動(dòng)，影響生產(chǎn)任務(wù)，構(gòu)成運(yùn)用安全風(fēng)險(xiǎn)。

1 事情經(jīng)過

2020 年11 月，某大機(jī)工班于宣杭線行宮塘- 德清西進(jìn)行大機(jī)線路搗固，計(jì)劃封鎖時(shí)間：4:40-7:40，實(shí)際封鎖時(shí)間：4:45-7：45（180 分鐘），封鎖命令號(hào)：75219，開通命令號(hào)：75239，施工負(fù)責(zé)人周某，把關(guān)干部張某。其中，事故車計(jì)劃作業(yè)里程K190+100～k187+700，按計(jì)劃完成0.3km。4：20，事故車到達(dá)作業(yè)地點(diǎn)，4：37機(jī)長(zhǎng)趙某突然聽到一發(fā)傳出異響，立即通知一號(hào)位停止作業(yè)并匯報(bào)施工負(fù)責(zé)人周某，打開發(fā)動(dòng)機(jī)艙門檢查發(fā)現(xiàn)作業(yè)方向右側(cè)排氣管嚴(yán)重發(fā)紅并泛光（已錄視頻）。把關(guān)干部張某判定一發(fā)設(shè)備狀態(tài)異常，出于安全考慮要求該車不再繼續(xù)作業(yè)并立即收車。機(jī)長(zhǎng)趙某準(zhǔn)備指揮收車時(shí)，發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)下部呼吸器廢氣管口處有機(jī)油噴涌而出，1 分鐘左右發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)熄火，1 號(hào)位處發(fā)動(dòng)機(jī)報(bào)警紅燈亮起、蜂鳴器嘯叫不止，EMR 指示燈常亮。把關(guān)干部張某要求施工負(fù)責(zé)人周某立即組織事故車應(yīng)急起復(fù)，利用應(yīng)急發(fā)電機(jī)將所有工作裝置收復(fù)到位后，安排其它車將其牽引讓出作業(yè)地段。

2 調(diào)查分析

2.1 故障發(fā)動(dòng)機(jī)基本情況

發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)：BF8M1015CP，生產(chǎn)廠家：德國(guó)道依茨公司，序列號(hào)9178170。2019 年3 月，發(fā)動(dòng)機(jī)大修完畢并于年修期間裝機(jī)于事故車。2020 年7 月，年修期間完成年度維保；11 月18 日，完成100 小時(shí)定期保養(yǎng)；11 月26 日，發(fā)動(dòng)機(jī)拉缸，工作時(shí)長(zhǎng)為2211小時(shí)。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)檢查情況

11 月26 日11 時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)廠家人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)。檢查發(fā)現(xiàn)曲軸無法轉(zhuǎn)動(dòng)，但軸向間隙正常，說明未完全抱死。將缸蓋逐個(gè)拆除檢查發(fā)現(xiàn)，B4 缸噴油嘴斷裂、燒頂；進(jìn)一步打開油底殼后，旋轉(zhuǎn)曲軸確認(rèn)整機(jī)缸套、活塞及活塞環(huán)工作狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)多缸拉缸，潤(rùn)滑油路里存在大量鋁末（圖1）。廠家判定現(xiàn)場(chǎng)無法處理，發(fā)動(dòng)機(jī)需返廠大修。

圖1 現(xiàn)場(chǎng)檢查圖片

2.3 原因分析

2.3.1 搗穩(wěn)車用BF8M1015CP 發(fā)動(dòng)機(jī)每年工作小時(shí)為1800-2500 小時(shí)左右，德國(guó)道依茨公司保養(yǎng)手冊(cè)要求：每6000 小時(shí)換新噴油器總成，《段大型養(yǎng)路機(jī)械年修管理辦法》規(guī)定“發(fā)動(dòng)機(jī)每?jī)赡旮鼡Q噴油器總成（型號(hào)0426 2854）”。2019 年3 月，9178170 號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)返廠大修時(shí)，8 支噴油器已全部換新（大修必?fù)Q件）；2020 年7 月，年度維保時(shí)對(duì)燃油系統(tǒng)常規(guī)檢查，未再更換噴油器總成。

2.3.2 故障早期（1-3 天）會(huì)有前兆，如發(fā)動(dòng)機(jī)冷機(jī)時(shí)排出大量白煙且凝聚不散、敲缸異響、廢氣偏大、機(jī)油壓力不穩(wěn)定、滿負(fù)載作業(yè)時(shí)功率不穩(wěn)定、EMR 報(bào)警,但在實(shí)際生產(chǎn)中第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)征兆的困難較大。機(jī)組未能在故障早期察覺異樣，未能“早發(fā)現(xiàn)、早治療”。

2.3.3 B4 缸噴油嘴因質(zhì)量缺陷突發(fā)斷裂是導(dǎo)致故障的直接原因。除B4 缸單缸噴油嘴斷裂外，其余7 支噴油器均正常，因此故障噴油器可能存在質(zhì)量缺陷。噴油嘴斷裂多由熱沖擊過大所致。油箱內(nèi)柴油溫度較低（特別是在冬季施工作業(yè)時(shí)），而氣缸內(nèi)柴油的燃燒溫度較高，這時(shí)處于缸內(nèi)的噴油嘴溫度同樣很高，當(dāng)溫度很低的柴油到達(dá)噴油器時(shí)，噴油嘴內(nèi)外的溫差很大，過大的溫差造成熱沖擊，在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程中，這種熱沖擊會(huì)周期性的作用于噴油嘴，同時(shí)高壓燃油對(duì)噴油嘴周期性脈沖作用。存在質(zhì)量缺陷的噴油嘴承載能力不足，最終因承受很高的熱沖擊與高壓燃油的綜合負(fù)載而出現(xiàn)斷裂，進(jìn)入噴油器的燃油將無法正常霧化，改以高壓柱狀形式噴射，當(dāng)噴油嘴斷裂截面與噴油嘴軸線成一定角度時(shí)，噴油器噴射的燃油會(huì)持續(xù)朝向一個(gè)方向并在氣缸內(nèi)被壓燃，燃燒的高壓柱狀燃油持續(xù)噴射于活塞同一部位?；钊植恳虺惺艹掷m(xù)的熱負(fù)荷作用而燒蝕，而后出現(xiàn)變形，進(jìn)而導(dǎo)致活塞、活塞環(huán)及氣缸套等出現(xiàn)異常磨損而拉缸。噴油嘴斷裂也可能因噴油嘴工作不良所致。當(dāng)噴油嘴出現(xiàn)滴油、二次噴射、霧化不良等情況時(shí)，內(nèi)部積碳后針閥卡滯，燃油壓力急劇升高致使噴油嘴脫落，柴油大量直噴進(jìn)入氣缸燃燒后活塞頭部的局部溫度過高，熱應(yīng)力增大，致使其局部燒蝕。B4 缸活塞融化后，大量鋁末進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)，多個(gè)活塞冷卻噴嘴堵塞，最終導(dǎo)致多缸不同程度拉缸。

3 深度分析

發(fā)動(dòng)機(jī)活塞燒頂大多發(fā)生在活塞頂部和第一、二道活塞環(huán)槽處，損壞形式主要有頂面熔洞、穿孔、麻坑和頂部周圍處的鍵槽狀缺口、塌陷?；钊麩攲?dǎo)致高溫燃?xì)飧Z入曲軸箱、加速潤(rùn)滑的氧化變質(zhì)、汽缸密封性變差、壓縮比下降、燃油燃燒過程變壞、發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性下降；嚴(yán)重時(shí)活塞開裂破碎，損壞缸套、連桿、曲軸、機(jī)體等零部件。

3.1 導(dǎo)致活塞燒頂?shù)某Ｒ娫?/h3>

3.1.1 活塞頂部積炭嚴(yán)重。活塞頂部的積炭使活塞頂局部過熱并產(chǎn)生高溫，當(dāng)局部高溫超過材料的熔點(diǎn)時(shí)，就會(huì)將活塞頂部燒熔形成熔洞。

3.1.2 活塞環(huán)膠結(jié)或斷裂?；钊h(huán)膠結(jié)或斷裂會(huì)導(dǎo)致活塞環(huán)不能與缸壁緊密貼合，活塞頂?shù)臒崃坎荒芗皶r(shí)傳走，同時(shí)還會(huì)引導(dǎo)高溫氣體下竄，結(jié)果使活塞頂及活塞環(huán)槽部位因過熱而燒蝕。

3.1.3 供油不均。柴油機(jī)各缸供油量和供油時(shí)間如果不均勻，將會(huì)使部分汽缸燃燒過程惡化，形成積炭或嚴(yán)重后燃，柴油燃燒的熱量不能用來作功，而使部分汽缸內(nèi)的活塞頂溫度過高，導(dǎo)致材料熱疲勞而燒熔。

3.1.4 噴油嘴工作不良。當(dāng)噴油嘴出現(xiàn)滴油、二次噴射、霧化不良等情況時(shí)，活塞頂積油處局部溫度過高，熱應(yīng)力增大，以致燒蝕。

3.1.5 發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生爆震。發(fā)動(dòng)機(jī)工作中，活塞頂部要承受燃燒爆發(fā)力的周期性機(jī)械沖擊，其瞬時(shí)沖擊力可達(dá)7MPa，直接作用于活塞頂上的沖擊力可達(dá)100kN 以上。如果發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生爆震，其沖擊力將會(huì)成倍上升。活塞頂在熱應(yīng)力和周期性燃燒爆發(fā)力的作用下，產(chǎn)生熱疲勞和機(jī)械疲勞，最終導(dǎo)致燒熔和開裂。而發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生爆震的原因主要是供油時(shí)間或點(diǎn)火時(shí)間過早、氣缸內(nèi)積炭過多、壓縮比過高、活塞頂上形成熾熱點(diǎn)引起早燃。

3.1.6 活塞機(jī)油冷卻噴嘴堵塞。發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體上設(shè)有冷卻噴嘴，通過向活塞內(nèi)環(huán)形油槽噴射機(jī)油以使機(jī)油帶走活塞頂部熱量，幫助活塞冷卻散熱。如果冷卻噴嘴堵塞，活塞就會(huì)積熱升溫，也易導(dǎo)致活塞燒頂。冷卻噴嘴堵塞時(shí)，一般短時(shí)間內(nèi)就會(huì)使活塞出現(xiàn)燒頂。

3.1.7 發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷超速運(yùn)行，或發(fā)動(dòng)機(jī)散熱不良。活塞長(zhǎng)期受過高熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力作用，易于疲勞燒蝕。

3.1.8 活塞質(zhì)量不合格。若活塞鑄造時(shí)存在氣孔、疏松、微裂紋、夾渣等缺陷，則在高溫高壓作用下，這些氣孔、疏松、微裂紋會(huì)成為疲勞源而導(dǎo)致疲勞損壞；活塞中的夾渣首先熔化，造成活塞燒熔。

3.1.9 經(jīng)常猛轟油門，發(fā)動(dòng)機(jī)高速大負(fù)荷運(yùn)行，溫度過高。

3.2 存在問題

通過事情經(jīng)過及深度分析，我們不難發(fā)現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)的使用中存在以下問題：

3.2.1 機(jī)組業(yè)務(wù)水平不高，對(duì)儀表的觀察和作業(yè)中發(fā)動(dòng)機(jī)的巡檢不仔細(xì)，未能在故障早期察覺異樣。

3.2.2 平時(shí)機(jī)組對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)用不當(dāng)，存在的慣性問題是啟機(jī)后直接抬油門，沒有怠速讓機(jī)油對(duì)各部件潤(rùn)滑充分的過程，特別是冬季沒有預(yù)熱的習(xí)慣，只有啟動(dòng)不了的時(shí)候才會(huì)考慮到預(yù)熱功能，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)磨損加劇，加大了發(fā)動(dòng)機(jī)的故障發(fā)生率。

3.2.3 應(yīng)急處置不當(dāng)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常后未立即停止作業(yè)，檢查取證后未立即停機(jī)，而是匯報(bào)等待指示，導(dǎo)致了發(fā)動(dòng)機(jī)故障問題的擴(kuò)大化。

3.3 發(fā)動(dòng)機(jī)日常養(yǎng)護(hù)注意事項(xiàng)

通過深度分析，我們可以看到噴油器故障雖為偶發(fā)問題，但對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的損害極大，故障早期較難被發(fā)現(xiàn)，故障惡化時(shí)已無從補(bǔ)救，必須采取養(yǎng)護(hù)措施。

3.3.1 嚴(yán)格執(zhí)行定期保養(yǎng)制度。每50 小時(shí)為柴油油水分離器排水，及時(shí)清洗柴油粗濾清器、濾芯及手壓泵濾網(wǎng)，按期更換濾芯。定期更換機(jī)油、機(jī)濾，一旦發(fā)現(xiàn)機(jī)油中含有金屬碎末需立即匯報(bào)，防止問題擴(kuò)大化。

3.3.2 加強(qiáng)業(yè)務(wù)能力培訓(xùn)。培養(yǎng)機(jī)組發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，邀請(qǐng)專業(yè)廠家、設(shè)備科主管工程師等專業(yè)人員送教上門，結(jié)合典型故障案例進(jìn)行講解，不斷提升職工隊(duì)伍業(yè)務(wù)水平。

3.3.3 機(jī)組在運(yùn)用時(shí)規(guī)范操作，加強(qiáng)監(jiān)控。每次啟機(jī)前需對(duì)機(jī)油油位進(jìn)行檢查。冷啟動(dòng)時(shí)，怠速兩分鐘，待機(jī)油壓力（實(shí)際壓力4-5bar，儀表壓力3-6bar）平穩(wěn)后，方可緩慢提高油門，切忌“猛提猛降”。冬季環(huán)境溫度較低時(shí)，由于機(jī)油粘度較大，流動(dòng)性能差，應(yīng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行足夠的預(yù)熱，使發(fā)動(dòng)機(jī)各潤(rùn)滑部位得到充分潤(rùn)滑，避免因潤(rùn)滑不足對(duì)零部件造成磨損。發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間，加強(qiáng)對(duì)機(jī)油壓力、機(jī)油溫度、缸溫、水溫等報(bào)警系統(tǒng)的監(jiān)控，如發(fā)現(xiàn)存在“冷機(jī)時(shí)排出大量白煙且凝聚不散、敲缸異響、廢氣偏大、機(jī)油壓力不穩(wěn)定、滿負(fù)載作業(yè)時(shí)功率不穩(wěn)定、EMR 燈常亮”等異常情況，應(yīng)立即停機(jī)檢查并匯報(bào)。長(zhǎng)時(shí)間高負(fù)荷工作后不能馬上停機(jī)，應(yīng)怠速空載運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間，待機(jī)油溫度、缸溫下降后再停機(jī)。

3.3.4 提高機(jī)組的應(yīng)急處置能力。發(fā)現(xiàn)不確定故障時(shí)必須要及時(shí)取證，并停機(jī)排查匯報(bào)，防止問題擴(kuò)大化，機(jī)組要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況來合理安排應(yīng)急處置，確保安全正點(diǎn)。

4 結(jié)論

要保證大型養(yǎng)路機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)的正常使用，首先需要使用者明白發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)、日常養(yǎng)護(hù)點(diǎn)，其次需要全面提高使用者的專業(yè)素養(yǎng)，不斷地加強(qiáng)管理力度，使得每一名使用人員都能樹立良好的安全風(fēng)險(xiǎn)控制意識(shí)，為發(fā)動(dòng)機(jī)的安全風(fēng)險(xiǎn)控制提供重要保障，全面提升大型養(yǎng)路機(jī)械設(shè)備安全，促進(jìn)我國(guó)鐵路行業(yè)發(fā)展。