副机单缸排温随负荷增加骤然降低,原因有点意外

某船副机型号为DAIHATSU 6DK-20e,额定转速900Rpm,额定功率960Kw,缸径200mm,冲程300mm,总运时为8950H,在6900H左右吊检过缸头清洁气阀、气道等,未吊检过活塞组件。
一、故障概况
1.某年8月2日早上对机舱设备检查,发现NO.2副机1#缸排温比其他缸低30多℃,(各缸正常使用300-320℃)当时的使用负荷为520Kw左右,打开示功考克未发现有黑烟,为了确认故障原因,先进行爆压测量,(因负荷太低,测量爆压值不准),测量时加大负荷至620kw左右,在测量期间发现1#缸温度明显在下降,整机六个缸还没有完成测量,温度降到240℃,再降到220℃,在没找到原因之前,为安全起见,只能更换副机使用,停掉该副机再进行检查。
二、故障查找
1.首先拆出1#缸油头,试验开启压力,试验结果是295bar左右(在正常范围内),雾化正常。为了确认油头是否存在问题,还是将油头解体清洁,检查调压弹簧、垫片、顶杆等未见异常。再拆出该缸高压油泵出油阀检查也未见异常。
2.8月3日打开凸轮箱检查各个燃油凸轮和进、排气阀凸轮,并核对各缸喷油定时,都是规定值BTDC 10º,未见异常。
3.打开曲拐箱道门检查,发现1#缸拐臂(操纵侧)表面与其它缸有点不一样,其颜色有点类似受烘烤后的迹象。从曲拐箱道门检查缸套下部与活塞裙表面(在操纵侧)很干,运动面之间(特别是操作侧的缸套表面)没有油迹油膜。决定吊检该缸活塞出来核实情况。当时的想法是如果缸套有异常磨损,再把六个缸活塞全部吊检查找原因,消除故障。
在活塞吊出后,活塞表面工况和环搭扣位置,如下图:
4.从吊出活塞的表面来看,检查发现1#活塞环粘滞在环槽里面没有弹出迹象,活塞环表面和环槽之间没有油膜,很干。2#、3#、4#、5#道活塞环的搭扣集中在约60º角度的范围内,注:4#、5#道活塞环是油环。
5.按说明书要求,缸套表面应该是干净,无积碳、刮伤、磨损、吹穿或腐蚀,使用中的缸套的磨损偏差要求小于0.3mm,缸套更换极限为1.0mm。对缸套表面清洁后,检查缸套表面光滑,未发现有异常磨损。用专用缸径尺测量缸套的磨损情况,如下图:
测量数据如下,№2电机1#缸缸径增加值(单位:0.01mm)
测量位置
前后
左右
1#
8
8
2#
4
4
3#
4
3
4#
3
3
三、原因分析
1.从测量出来的数据来看,缸套磨损量很小,最大量只有0.08mm,远未超过磨损极限。
2.说明书里有明确要求,五道活塞环搭口的安装方向,要求相邻活塞环要错开180º,各环之间错开90º,只有第一道环与第五道环的搭扣重叠。安装布油环时,油环搭口与弹簧圈搭口要错开180º。
3.根据出现的故障现象和拆检后活塞表面的检查情况,以及测量数据的综合分析。故障原因应是:在这五道活塞环中,在工况最恶劣的1#活塞环位置先窜漏高温高压燃气,高温使润滑油及燃油裂解或聚合产生沉积物,环槽内的沉积物导致缸壁上的油膜厚度受到影响,从而活塞环卡死。2#、3#、4#、5#道活塞环在运行过程中有轻微转动,其搭口刚好转到差不多同一方向的位置,造成密封性差,高温高压燃气串漏进入曲拐箱,负荷越高串漏气就越大。
4.活塞环粘滞及搭口错位,密性变差,燃烧性能跟着变差,严重时导致不发火,若这种情况不能及时发现处理,继续运转很快就会引起拉缸。
四、故障处理
1.查找到原因后,将吊检出来的活塞组件,进行清洁、测量、检查后,更换整套新活塞环,装复使用效果正常。
五、经验小结
1.据说明书介绍,柴油机的缸套和活塞裙部都是高性能耐磨材料,一般是不容易首先出现磨损。在使用过程中要求活塞环使用12000H后强制整套更换,以保证燃烧腔室密封性。
2.本船电机使用至今8950H,本次设备故障原因,主要是副机在长时间使用过程中,活塞环的搭口转到同一方向了,应该说是有某种巧合。但不管怎么说,平时要多检查运行中的副机,从参数、声响等现象,判断柴油机工况。一旦发现运行中的电机有异常故障现象时,一步步及时找原因排除之。
本文作者:陆锐生 整理:张老轨
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