柴油机活塞环故障分析及处理

柴油机活塞环故障分析及处理

摘要：活塞环作为柴油机燃烧室重要组成之一，在柴油机正常的运行占据着重要的作用。因此，我们在密切关注航运事业的同时不能忽略活塞环在船舶运行中出现的各种故障。活塞环故障的控制主要体现在轮机工作人员在日常的工作中对于柴油机的日常维护与保养以及及时的发现船舶柴油机在运行中出现的不同程度的问题，对于发现的问题能够有效的进行分析和解决，防止故障的发生造成严重的影响。

关键词：柴油机活塞环；故障；处理

在工业产业运行及发展的背景下，船用柴油机作为设备使用中较为重要的组成，在活塞环使用的过程中，将其运用在密封燃烧室之中，可以在活塞达到一定位置之后，保证燃烧室内有充足的温度及压力，提高燃烧处理的整体效果。对于柴油机活塞环的技术形式，其状态直接影响柴油机的工作可靠性、动力性和经济性。而且，在活塞、活塞环工作条件相对恶劣的环境下，机械设备的磨损会增加损失功率，由于活塞环是活塞组件中最容易损坏的零件，其工作情况会对燃烧油的完整度受到损失，所以，在柴油机活塞环运用中，应该注意对活塞的管理，结合柴油机的运行特点，保证设备系统运行的安全性。

一、活塞环

为保证密封可靠和防备个别环折断，一个活塞环上设多道气环，多道环还可以形成曲径式密封，环数越多，气体的泄露越少。但是环的数目会使活塞的摩擦损失增加。另一方面，活塞运动速度与漏气的多少成反比。所以在设计上还是应尽可能地减少气环的数目。通常高速机采用 2～3 道气环，中速机采用3～4 道气环，低速机采用5～7道气环。结合柴油机系统的运行特点，活塞环的工作环境相对较差，如，在第一道活塞环运行中，受到高温、高压因素的影响，会降低缸体内的密封效果。第二，在第二道环下方气体压力分析中，需要将气缸压力控制在 10% 的状态，通过密封系统的处理及调整，提高活塞环运行的效果，充分

满足活塞环的工作需求。在气体压力的影响下，活塞环在往复运动的惯性力影响下，活塞环及气缸套会产生摩擦力。由于活塞本身会受到弹力因素的影响，在张

合交变的影响下，会降低润滑条件，从而增加运动难度。而且，在柴油机系统运

行的情况下，受到燃烧不良因素的限制，会影响活塞环的密封效果，严重的会损

害柴油机系统。

二、活塞环常见故障

1、活塞环黏着故障。活塞环的黏着又称为活塞环固着，是活塞环槽内受到

油的污染和高温使积碳堆积是活塞环不能自由运动的现象。它会导致活塞环密封

性能下降，气缸喘气，功率下降，活塞环折断和缸套磨损加剧的重要故障。活塞

环的黏着主要是由于活塞环和气缸套过热、润滑油过多和燃烧不良导致的。过载

或者长时间工作的活塞和缸套使滑油氧化或焦灼，燃油的燃烧不良又会在缸内形

成积碳，以至于较多的积碳杂质阻塞环槽，使活塞环黏着在环槽内使活塞环不能

正常的工作。通常第一、第二道活塞环最容易黏着，严重时所有活塞环都会发生

黏着。

2、活塞环异常磨故障。活塞环在长时间的工作中径向厚度会受到一定的磨损、使活塞环与缸套之间的间隙增大，从而不能正常的使用。活塞环的磨损情势

又分为疲劳磨损、偏向磨损、工作面擦伤等。（1）疲劳磨损主要特点是活塞环

在恶劣、高温高压的工作环境中，活塞环的上下工作表面有严重的划痕且磨损严重，活塞环在高温高压的环境中色泽暗淡；活塞环工作面磨损最为严重的就属离

燃烧室最近的第一道活塞环（压缩环），大多数气缸活塞环沿轴线方向的外径都

会有不同程度的细小的划痕；燃油品质不好、燃油过滤不清洁，造成回油孔周围

积聚有大量的油渍、泥渣和漆膜造成活塞环严重磨损。引起活塞环疲劳性损伤的

直接原因是柴油机刚装入新的活塞环在活塞环磨合期间运转模式及轮机员维护管

理不当而造成的磨损。（2）偏向磨损主要特点是活塞环的上端与下端有较小的

磨损，单侧面或在圆周方向面上有不同程度的磨损。造成活塞环偏向磨损的直

接原因是由于两岸轴瓦在长期工作中磨损过大使得活塞在气缸中的位置不当所至。（3）工作面擦伤主要特点是活塞环单侧或圆周工作面上有纵向沟槽；接触面出

现金属剥离或大面积划伤；工作面擦伤与粘环现象往往同时出现。其主要影响因

素有：轮机人员在选用不符合标准尺寸的大活塞环使气缸与缸套之间的配合间隙

变小；在安装活塞环时方法不正确或在安装活塞环时随意减小或增大环口而引起

的错误操作变形；安装气缸套或固定气缸盖的方法不正确，使缸套发生变形；长

期高温工况下运转柴油机，造成润滑油油膜的破坏。

3、活塞环折断故障。活塞环断裂是活塞环常见的失效形式；造成活塞环断

裂的直接因素是轮机员在使用柴油机以及在维修柴油机时操作不当造成的。其主

要影响因素有：柴油机长期在高温高压下运转，造成活塞环卡在气缸内不能运转；轮机人员在选择滑油的时候选用粘度较高的滑油；选择不合理的活塞环或安置活

塞环的方式不正确，使活塞环在气缸内工作产生应力汇集在一处；活塞与缸套的

营合间隙太小；柴油机长时间在爆燃工况下工作等。

三、船舶柴油机活塞环故障处理方法

1、活塞环异常磨损处理。活塞环异常磨损也从以下方面给予解决：首先正

确维护和使用柴油机；启动柴油机时应尽可能运用预热启动方法，尤其在冬季

时节启动发动机时应保证机体温度处于正常范围内，严禁对油门大力轰炸以及紧

急制动或强制性升温等不良操作，避免在低温环境下负荷运转，减少冷启动次数，同时做好柴油机大修后的磨合期运转、清洗和保养工作。其次船舶轮机工

作人员在对柴油机操作时应保证方法正确，提高燃油质量和加大燃油过滤，尽

可能妥善处理燃油品质。选用高碱性机油或含硫量较低的燃油，必要时可在柴

油机活塞环外部镀铜，目的在于此时活塞环能在柴油机中实现更好地磨合。

2、活塞环断裂处理措施。对于活塞环断裂处理可先检查活塞和气缸。通过

详细测量和检查活塞在吊缸作用保证环槽无曲折现象，同时保证环槽平面垂直

于柴油机活塞轴线。对环槽中的结碳进行清洁并使侧隙符合说明书规定要求。及

时维修和要求不符的环槽，详细对气缸直线度和圆度检查，目的在于符合说明书

要求，尤其环槽死角位置的气缸套中不允许存在凸肩。在断环后应立即清理碎片，主要因为碎片可能会借此冲入排气管后造成系统故障，甚至还会引发拉缸导致活

塞变形。所以确认活塞环已断环后必须及时更换吊缸，由此保证气缸密封性。如

果在当时情况下无停车检修吊缸条件则应降低转速和该缸的喷油量并保证发生故

障的缸有良好的润滑性。除此之外还需定期检查缸壁，避免因过度磨损而造成活