SWD6LTM 410C船用柴油机拉缸故障的分析与排除

文章结合SWD6LTM410C船用柴油机, 阐述了拉缸的现象、产生的机理及可能的原因, 提出了故障排除的方法, 并针对类似故障在柴油机日常维护管理中应注意的问题进行总结。 

拉缸是柴油机活塞组件与缸套配合工作面相互剧烈的作用 (干摩擦) , 在工作表面产生拉毛、划痕、擦伤、裂纹或咬死的损伤现象。

近年来, 随着柴油机增压压力和单缸功率的提高, 缸套和活塞组件的热负荷和机械负荷增大, 再加上高粘度劣质燃油的使用等影响 , 柴油机发生拉缸的几率增加, 已成为影响船舶安全航行的重要因素。

拉缸的实质是活塞或活塞环与缸套之间发生的一种粘着磨损。

由于造成拉缸的原因很多, 要找出具体原因还需进一步查找分析。 

1.润滑系统检查

润滑系统故障, 如润滑油量过少或中断, 容易引起活塞组件与缸套干摩擦 , 发生拉缸事故。

现场检查发现该缸两只注油接头有一支出现损坏和油管破裂, 但是在吊出活塞的过程中看到活塞外围和缸套内壁有明显的油迹, 可断定注油接头和油管的损坏是在拉缸发生后由于活塞断裂的碎块引起的 , 故可排除润滑系统的因素。 

2. 冷却系统检查

冷却系统故障如出现断流或流量下降, 则冷却能力下降, 造成缸内热负荷升高, 滑油油膜蒸发减薄, 导致活塞与缸套产生过大黏着磨损, 引起拉缸。

现场检查未发现有流道结垢现象, 运行记录显示系统参数正常, 且发生拉缸的汽缸位于直列柴油机的中部, 不会出现末端汽缸供水下降的问题, 因此也可排除冷却系统的因素。 

3.柴油机其他部件的检查

拆卸活塞销、连杆大端轴瓦分别检测活塞销尺寸、连杆大端轴瓦和曲轴拐档差, 排除了活塞失中引起的可能。

检测该缸喷油器的启阀压力和喷油定时, 排除了由于燃烧恶化引起的可能。

最终将排查重点放在燃烧室部件的检查上。

在活塞吊缸过程中, 发现活塞在销座孔处完全断裂, 活塞外圆磨损严重, 有明显的金属转移, 中间4道环均有不同程度的粘环现象, 最末1道布油环更是断裂为10段, 而第1道环完好。

通常, 粘环、拉缸容易出现在润滑条件差、温度高、压力高的头道环, 但此时却出现在条件相反的末道环, 肯定有未发现的特殊原因。

考虑到该缸大修时更换为非原厂加工活塞环 , 取未用的新环和原机旧环比较发现, 最末道环处, 新环搭口间隙减小了10%。

由此推断拉缸的原因: 

柴油机运行时, 活塞环和汽缸套都因温度增高而膨胀, 但由于活塞环温度比汽缸套高, 沿圆周方向伸长多一些, 搭口间隙减小。

当活塞环移到汽缸下部工作表面时, 因为此处缸套的温度较低、膨胀小、磨损也小, 活塞环搭口间隙进一步减小。

当环的自由搭口加工量偏小时就有可能消失 , 甚至形成负值, 从而引起环断裂和拉缸。

而活塞在缸套顶部发生咬缸, 则是由于缸套沿纵向受到断环和粘环的划伤并波及到活塞外圆表面, 当活塞运行到缸套上部时, 由于上部润滑条件差, 活塞缸套发生咬死, 连杆在外力作用下下行时, 因为销座孔是活塞所受应力集中最严重的部位, 故在活塞销座孔处出现断裂。

事后询问轮机员得知, 更换活塞环时, 只重点检查了头2道环, 后4道环只作外观检查, 未检验加工尺寸, 造成不符合要求的环被使用。

事后, 鉴于其他缸也有头2道换环的情况, 拆下其他缸的排气阀和各缸道门, 分别从上部和下部进行检查, 未发现拉缸迹象, 进一步证明No. 3缸出现的拉缸故障是由于后4道环尺寸不符合要求引起的。 

1.更换新的部件特别是使用非原厂部件时, 轮机员应格外当心, 应重点检测其加工尺寸、使用材料和热处理工艺等是否符合标准。

2.在发生拉缸初期未彻查原因的情况下, 不能教条地凭经验简单处理, 以防事故范围扩大。 

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