某型发电柴油机修后拉缸故障分析与修理改进

某型发电柴油机修后拉缸故障分析与修理改进
发布时间：2022-09-26T02:28:45.196Z 来源：《中国科技信息》2022年第33卷10期作者：刘建良许勇
[导读] 本文叙述了某型发电柴油机两起拉缸事故发生经过，
刘建良许勇
（海装广州局，广东省广州市，510220）
摘要：本文叙述了某型发电柴油机两起拉缸事故发生经过，通过分析拉缸后柴油机拆检情况得出事故是由于异物堵塞滑油管路造成滑油润滑不良引起的，并针对事故原因提出几点改进措施一方相同事故再次发生。

关键词：发电柴油机，拉缸，原因分析，改进措施
0引言
柴油机是用柴油作燃料的内燃机，属于压缩点火式发动机，在工作时，吸入柴油机气缸内的空气，因活塞的运动而受到较高程度的压缩，达到500～700oC的高温，然后将柴油以雾状喷入高温空气中，与高温空气混合形成可燃混合气，自动着火燃烧。

燃烧释放的能量作用在活塞顶面上，推动活塞并通过连杆和曲轴转换为旋转的机械功。

某型发电柴油机结构简单，具有高可靠性、比功率大、比重量轻、经济性能好、低排放等优异特性，可单机或多机联合使用，广泛应用作船舶电站的原动力。

但该型发电柴油机结构部件较为精密，对维修人员和修理工艺要求较高，某承修工厂在对该型船舶发电柴油机进行修理后，接连出现拉缸事故，本文通过分析2起事故案例的原因，提出一些较为可行的改进措施，避免相同事故再次发生。

1故障描述
1.1 案例1
工厂在船上完成该型发电柴油机修理后开始按照试验程序进行磨合试验，试验过程中各运行参数均无异常。

当发电机负荷慢慢增加至80%，柴油机突然传出异常响声、机体附近出现些许烟气，紧接着机旁控制箱出现曲轴箱压力高报警、燃油泄漏报警，试验小组人员马上按下紧急停车按钮停机，滑油预供泵自动启动，随即进行盘车，然后打开曲轴箱旁盖进行检查各连杆的状态，各连杆大端均能撬动、无抱死迹象。

后来留意到A2缸旁盖孔上存在少量铝质颗粒，发现A2缸已经出现拉缸、活塞冷却喷嘴无法正常喷油。

在负荷开始增加前，试验小组人员已在柴油机组旁继续观察机组的运行状况，各项热功参数处于正常状态。

1.2 案例2
工厂在车间内完成该型发电柴油机大修级别修理后，进舱安装开始进行磨合试验。

发电柴油机先试运行5min后停机，拆卸A排曲轴箱盖，检查曲轴箱及内部运动部件，未发现异常。

随后按照试验程序继续磨合试验，当负载加至35%时，工厂再次检查了曲轴箱及内部运动部件，未发现异常；当发电柴油机完成55%负载磨合后，返回空车状态，同样检查了曲轴箱及内部运动部件，未发现异常；柴油发电机开始由0负载缓慢加至85%负载，当负载加至75%左右时，监控台发出柴油机曲轴箱压力高报警，试验小组立即对发电柴油机进行了降负载紧急停车。

然后开始供油盘车，发现柴油机卡滞无法继续盘车。

故障发生前，试验过程中各参数均无异常。

2 拆检情况
2.1 案例1故障拆检情况
2.1.1现场检查情况
（1）滑油滤清器滤芯有大量金属粉末。

（2）A2活塞顶部已经烧熔化、拉缸，进气阀2件和进气挺杆1件弯曲变形，A1缸活塞顶部存在1个约凹点，其余各缸无异常。

2.1.2内场拆检情况
（1）拆检活塞连杆组 A2缸拉缸，活塞顶部严重烧蚀，活塞环断裂，连杆弯曲变形，活塞销粘连活塞；A1缸活塞顶部撞击造成一个直径与8毫米的凹坑；A3活塞底部内腔存在一敲击损伤点；其余9个缸的活塞连杆组进行原地检查，活塞顶部无损伤，连杆与曲柄销无抱死现象。

（2）拆检气缸盖 A2气缸盖受活塞撞击，气阀弯曲变形，气缸盖底部进行探伤检查，未发现裂纹等缺陷；其余11个气缸盖底部无碰撞损伤痕迹，进排气阀运动无阻阀杆无弯曲变形。

（3）拆检气缸套 A2气缸套内壁烧结熔铝；其余11个缸套未发现拉痕等损伤。

（4）拆检曲柄销及主轴瓦外观检查各连杆位置曲柄销外表面及主轴瓦内表面，无划痕等损伤；测量曲柄销外径，符合图纸要求。

（5）其他组件其余部件经外观检查、测量尺寸及探伤无异常。

2.2 案例2故障拆检情况
2.2.1现场检查情况
（1）过滤器滤芯有大量金属粉末。

（2）启动预供泵，用内窥镜检查各缸活塞冷却嘴出油情况，A3缸活塞喷嘴有堵塞，出油成滴状；A1缸活塞喷嘴略有堵塞，出油较少；其余活塞冷却嘴出油顺畅。

2.2.2内场拆检情况
（1）拆检活塞连杆组 A3缸活塞烧熔，连杆小头衬套烧损；A1缸活塞侧面拉毛损伤，连杆外观及平行度、扭曲度良好，探伤无异常；其余10缸活塞、活塞销外观及各配合尺寸良好，探伤无异常；其余10付连杆外观及各配合尺寸良好，探伤无异常；12付大端连杆瓦表面由颗粒拉痕。

（2）拆检气缸盖 A3缸气缸盖底部沾有活塞烧熔的铝夜，清洁后气缸盖底面有许多凹点；其余11个气缸盖经过分解，各零部件外观检查无异常，气阀、气阀导管、气缸盖冷却水腔均密性试验无异常。

（3）拆检气缸套 A3缸、A1缸缸套拉缸；B1、B2、B3、B4、B5、B6缸缸套内表面有许多拉痕，指甲触碰有明显凹凸感；A2、A4、A5、A6缸气缸套内表面光滑，用手触碰无凹凸感。

（4）拆检曲柄销及主轴瓦外观检查各连杆位置曲柄销外表面，无划痕等损伤；测量曲柄销外径，符合图纸要求；7付主轴瓦瓦面有颗粒拉痕。

（5）其他组件 A列增压器内有大量铝液，拆检后涡壳和转子的铝夜无法清除；其余部件经外观检查、测量尺寸及探伤无异常。

3 故障原因
根据故障现象的描述和故障现场检查和拆检的情况来看，2个案例的故障原因基本一致，造成拉缸故障的直接原因有很多，如活塞连杆组变形、柴油机不完全燃烧或后燃烧、超负荷运转、冷却水温度过高、润滑油温度过高或压力过低、润滑油流动不通畅、柴油机装配质量以及更换的配件质量等。

上述原因都会使得气缸套内壁与活塞环、活塞之间难以形成油膜，因而造成润滑不良，甚至出现干摩擦的现象，导致拉缸。

针对这些可能原因建立故障树，如图1所示，基于故障树进一步分析故障原因。

图1 某型柴油机拉缸故障树
C1：活塞连杆组变形。

2个故障案例中，在柴油机装配前，所有活塞连杆组都进行了平行度和扭曲度测量检验，测量结果符合设计要求，不存在变形情况。

C2：柴油机不完全燃烧或后燃烧。

2个故障案例中，柴油油品符合使用要求，喷油器和高压油泵台架试验合格，检查喷油器喷油角度符合图纸要求，且从柴油机排烟颜色来看，不存在冒黑烟、蓝烟等现象。

C3：超负荷运转。

2个故障案例中，柴油机磨合试验都严格按照试验大纲进行，都是在大约75%负荷时出现拉缸故障，不存在超负荷运转情况。

C4：冷却水温度过高。

2个故障案例中，在磨合试验过程中，冷却水温度始终保持在70℃至80℃之间，未出现过冷却水温高报警现象。

C5：润滑油温度过高或压力过低。

2个故障案例中，在磨合试验过程中，润滑油温度保持在80℃至90℃之间，润滑油压力保持在
0.51MPa至0.48MPa之间，未出现过润滑油温度过高或压力过低报警现象。

C6：润滑油流动不通畅。

从故障现场检查情况来看，案例1在拆卸A2、B2缸的活塞冷却油喷嘴盖板时，发现A2缸喷嘴孔附近有一块约φ8mm灰绿色的油漆皮，见图2。

案例2在拆卸A1、A3缸的活塞冷却油喷嘴盖板时，用钢丝疏通喷嘴油管内异物，发现金属切割物异物，大小约3mm×5mm，见图3，经过化验该异物材质不同与气缸套和活塞等，属于外来异物。

活塞喷油嘴通径为3mm，由此可推断为异物堵塞冷却喷嘴，导致润滑油流动不通畅润滑不良，进而造成拉缸故障。

C7：更换的配件质量不合要求。

2个故障案例中，所有更换的配件都是从原生产厂家采购的，并附有检验合格证，部分配件还经过第三方检测合格，承修工厂在入库时还进行过复验，不存在配件质量差的情况。

C8：柴油机装机质量不符合质量要求。

2个故障案例中，承修工厂严格按照维修保养手册要求进行柴油机的修理和装配，装配间隙进行了测量和检验，符合图纸和维修保养手册要求。

综上所述，2个案例的事故原因皆是由于异物不慎掉入机体中，进入滑油系统，堵塞滑油管路，造成滑油润滑不良，使得柴油机发生拉缸事故。

4 改进措施
针对上述两起同型号柴油机发生的拉缸事故，承修工厂根据事故原因制定相应的改进措施，并顺利完成了发电柴油机负荷试验，改进措施具体如下：
1.更换不合格配件。

2个案例中，除更换拉缸事故直接导致损坏的相应部件外，柴油机其余配件以及机体也要全部进行检测，对于超出修换标准的部件一律更换。

2.改善修理环境。

改善柴油机修理环境，指定特定作业区域，保持良好照明条件，定时清洁作业区域卫生，周围不得有其它剧烈作业干
扰，修理人员穿着专业作业服，使用专用工具进行施工操作。

3.完善修理工艺。

将滑油系统管路串油后洁净度检验设为质量控制点，改进滑油系统串油工艺，增设两级外置过滤器和滑油输送泵，保持长时间串油，直至外置过滤器内无杂质、洁净为止。

5 结束语
承修工厂需重视质量问题，尤其是接连出现的相同质量问题，严格落实好质量和管理双“归零”制度，按照质量问题处置“双五条”要求，认真、全面、深入地分析问题原因并及时制定相应的有效解决措施，避免问题再次发生。