缸套異常磨損問題研究與對策

焦海丹

摘要：本文根據(jù)船用低速發(fā)動機運行過程中缸套的過度磨損的問題，來分析造成磨損的原因以及應(yīng)對措施，結(jié)合到我平時的日常的工作經(jīng)驗，通過合適的日常管理維護，來盡可能的減少磨損量，延長零部件的使用壽命，提高經(jīng)濟效益。

Abstract： This paper is based on the excessive wear of low speed diesel engine cylinder liner in the process running ，to analyze the causes of wear and tear and what to do about it ，combined with my daily work experience，through appropriate daily management and maintenance，to reduce wear as far as possible extend the service life of parts，improve economic benefits.

關(guān)鍵詞：低速柴油機缸套;異常磨損;原因分析;采取措施

Key words： cylinder liner of low speed diesel engine;abnormal wear;cause analysis;take measures

中圖分類號：U664.121.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）15-0129-02

0? 引言

現(xiàn)代船舶航行工況較為惡劣，在經(jīng)濟效益等考慮下，追求單缸的高功率和較低的燃油消耗率，缸套的磨損率主要取決于運行因素，很多船東為了降低運營成本，采用了降低負(fù)荷降低轉(zhuǎn)速以及較低的氣缸注油率，多在節(jié)油模式下運行，目前低速機超長行程的發(fā)展平均有效壓力的提高和較為劣質(zhì)重油使用更是加重了缸套以及活塞頭等運動件的磨損，再加上人員或者設(shè)備的非正常使用，均有可能導(dǎo)致出現(xiàn)嚴(yán)重的質(zhì)量問題，作為主機的核心部件，出現(xiàn)過度磨損會直接影響柴油機的性能，嚴(yán)重或?qū)е禄钊^活塞環(huán)以及缸套報廢，乃至導(dǎo)致異常停車等，造成巨大的安全風(fēng)險和經(jīng)濟損失，因此研究缸套異常磨損的原因并且在日常管理中做好檢查維護就顯得很重要。

1? 缸套異常磨損的標(biāo)準(zhǔn)和類型

我們以WINGD某型低速機為例來說正常運行的活塞頭活塞環(huán)和缸套每四到八周要檢查一次，通過運動件實際的工作狀態(tài)，采取適當(dāng)?shù)拇胧@樣可以避免突然性的嚴(yán)重磨損，提高了主機的運行可靠性。每年進行兩到三次的活塞環(huán)涂層厚度的檢查，并且對活塞下側(cè)泄漏污油進行化驗確認(rèn)其金屬鉻含量，鉻為活塞環(huán)的鍍層，并且對活塞環(huán)槽間隙測量，對于頂部的環(huán)磨損量超過50um和底部活塞環(huán)磨損超過20um均需要更換，缸套的正常磨損率以1000小時0.01-0.03mm為準(zhǔn)，如果測量發(fā)現(xiàn)磨損率超標(biāo)，證明缸套內(nèi)存在著異常磨損，這就需要及時的檢查確認(rèn)原因，及時采取有效措施以免長時間的異常磨損導(dǎo)致零部件損壞。

氣缸套是低速機主要的零部件，活塞在缸內(nèi)做往復(fù)運動，工況最為惡劣，高溫腐蝕高壓，造成缸套異常磨損的原因主要有以下幾方面：

①低溫硫酸腐蝕，加上空氣濕度較大，進氣含有較大水分，和含硫量較高重油燃燒形成造成缸套表面黑斑，乃至形成腐蝕。

②長時間缸套潤滑異常，顆粒物磨損，在實際運行中如果增壓器前進氣不干凈含有顆粒物，顆粒物隨空氣進入燃燒室造成磨損，加上重油中的顆粒物也可以進入機內(nèi)，我們需要做的是確保燃油前的濾器能夠正常工作。

③活塞頭，活塞環(huán)尺寸不匹配，或掃黃或者活塞環(huán)表面加工面不好，這種問題曾經(jīng)出現(xiàn)過，活塞頭和缸套尺寸間隙過小或者過大，都會造成其異常的磨損，我們在安裝新的部件時候都需要測量其尺寸，確保配合良好。

④主機操作過程一些錯誤做法，冷車啟動，負(fù)荷加過快，乃至于超負(fù)荷運行，氣缸油注油量不匹配，缸套水溫度長時間過低，噴油器噴油角度不對，以及排溫過高都是造成氣缸磨損的因素。

1.1 低溫腐蝕的控制方法

低溫硫酸腐蝕的控制方式是通過以下幾方面，低溫硫酸腐蝕是使用高硫燃油的必然結(jié)果，但是我們可以通過控制來抑制其腐蝕，如圖1所示運行中的主機，日常檢查中出現(xiàn)了這種黑斑，就說明了主機產(chǎn)生了低溫冷腐蝕現(xiàn)象，這種現(xiàn)象在運行初期出現(xiàn)并不會有什么問題，如果不加以控制磨損量會加大，影響缸套使用壽命。

低溫腐蝕發(fā)生是因為缸套水溫度低;掃氣溫度低和空氣濕度大;燃料油中的硫份含量高，適當(dāng)提高低負(fù)荷時缸套水溫度，以免缸套壁溫度過低，使壁溫高于燃氣酸露點，根據(jù)實際情況我們可以在缸套外表面包裹保溫層，減少熱量的流失。

加強掃氣控制，當(dāng)掃氣空氣中較高含水量的空氣進入缸套時，不僅會使燃燒后產(chǎn)生大量的硫酸，而且也會影響氣缸滑油正常作用，會對活塞環(huán)和缸套造成嚴(yán)重的腐蝕，適當(dāng)提高掃氣溫度，在日常維護中要確保空冷水有足夠的流量和壓力，保證汽水分離器的正常工作，運行中要及時檢查冷凝水管的泄放情況，并且確保沒有堵塞，船只在熱帶行駛時需要尤其注意，通過降低冷卻水流量對于降低掃氣控制中冷凝水含量中適當(dāng)提高掃氣溫度有一定效果，但是其危害也是存在的，掃氣溫度的升高可能導(dǎo)致燃燒室其他部件受損，流量的減少對空氣冷卻器也有損壞，因此在實際運行中我們還是要確保汽水分離器來降低冷凝水的含量。

現(xiàn)代船舶使用的重油含硫量較高，燃燒后的硫化物普遍較多，通過使用低硫燃油來控制硫化物的產(chǎn)生，交通運輸部規(guī)定從2019年1月1日起，海船進入排放控制區(qū)，應(yīng)使用硫含量不大于0.5%的船用燃油，通過燃油硫含量的降低降低了缸套冷腐蝕的目的，另外的重要一點是要有合適的堿值（BN值）來中和重油燃燒產(chǎn)生的硫酸，氣缸油采用的是飛濺式的注油，活塞在缸內(nèi)的不同位置時通過調(diào)整噴射次數(shù)來噴不同比例的氣缸油，從而在缸套表面形成油膜，確保缸套有足夠的潤滑，根據(jù)重油中含硫量選擇適當(dāng)堿值的氣缸油，我們通過定期的檢查缸套內(nèi)壁，以及通過化驗污油中的酸堿值來確定氣缸油是否匹配，合適的氣缸油可以顯著的減少氣缸磨損，圖2為氣缸油堿值的選擇。

1.2 積碳顆粒磨損的控制

減少缸內(nèi)顆粒物的存在可以減少磨損，確保燃油的顆粒物含量符合標(biāo)準(zhǔn)，燃燒室燃燒充分，氣缸注油率的合適，增壓器前進氣空氣質(zhì)量要好，進氣濾網(wǎng)要定期做清潔，從而保證進氣干凈和足夠的進氣量，燃油泵前管系燃油濾器工作良好，濾器后的顆粒物標(biāo)準(zhǔn)符合規(guī)范，燃油噴油器能正常工作，正確的燃油噴油定時，定期對噴油頭進行檢查，確保霧化良好無滴漏，缸內(nèi)的燃燒溫度不可過高，實時監(jiān)測排氣溫度，噴油器滴漏霧化不好會顯著的提高排氣溫度，并且會導(dǎo)致積碳增加，氣缸注油率不可過高，過高的注油率將導(dǎo)致大量積碳的產(chǎn)生，在注油率的選擇上我們要根據(jù)使用手冊上的說明結(jié)合船舶實際運行狀態(tài)來執(zhí)行，注油率的調(diào)整需要慎重，確保氣缸潤滑系統(tǒng)的正常工作，保證有足夠的噴油壓力，氣缸注油器能夠正常工作，注油器的單向閥正常動作，定期的對活塞環(huán)槽和活塞頭上面的積碳進行清潔，減少缸內(nèi)顆粒物的存在，進而降低磨損量，過多的積碳可能導(dǎo)致活塞環(huán)槽堵住，嚴(yán)重磨損活塞環(huán)，更甚者導(dǎo)致活塞環(huán)斷裂，導(dǎo)致拉缸等事故。

1.3 其他的抑制磨損的方法

在主機出廠磨合期間或者船舶剛運行初期，需要按照說明書上推薦運行程序，同時需要加大運動件的檢查頻率，檢查活塞環(huán)和缸套的磨損量，氣缸油潤滑好不好，我們需要注意的是活塞環(huán)，關(guān)注環(huán)表面的磨損情況來調(diào)整注油率，期間避免主機低負(fù)荷長時間運行，同時也避免超負(fù)荷運行，盡可能的讓運動件在磨合期間能夠按規(guī)范來運行。

在日常運營過程中要規(guī)范操作，起車前要暖機，并且預(yù)注氣缸油，確保潤滑，冷態(tài)起車時候，缸套水加熱到足夠的溫度，一般來說出口溫度不低于60度，以70度為宜，不可太低溫度起車，防止因受熱不均勻而產(chǎn)生的熱應(yīng)力，同時負(fù)荷不可加的過快，同時關(guān)注氣缸注油率和排氣溫度，確保潤滑正常。

總的來說我們需要的是做好定期的日常檢查，發(fā)現(xiàn)問題后及時處理，這樣可以減少異常磨損量，定期對缸套和運動件做保養(yǎng)，清楚運動件活塞頭活塞環(huán)的積碳，對缸套頂部因活塞環(huán)往復(fù)運動形成的臺階進行處理，同時對于氣缸油布油的油槽里面的積碳進行清理打磨，過渡圓角都要確保無毛刺等，同時定期對掃氣箱，活塞下側(cè)進行清潔，確保氣道的干凈，同時對于磨損量超差的缸套和損壞的活塞環(huán)及時進行更換，并且分析原因。

2? 結(jié)語

造成缸套運動件非正常磨損的因素是多樣的，以上只是對常見的因素進行了分析，在日常運營維護中需要注意，同時我們要根據(jù)說明書上的要求根據(jù)主機的具體情況來操作和日常的保養(yǎng)，盡量避免不必要的異常磨損，延長運動件的使用壽命，增加經(jīng)濟效益，目前隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，加上雙燃料發(fā)動機應(yīng)用范圍的擴展，幾乎不會產(chǎn)生硫化物，但是新技術(shù)的發(fā)展加劇了缸內(nèi)的運行的惡劣程度，由于更高的爆發(fā)壓力，對于缸套和運動件日常維護提出了更高的要求。

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