故障檢查與技術維護
柴油發電機氣缸套早期磨損特征與機理
【摘要】柴油發電機氣缸套早期磨損是一種常見的故障,氣缸會早期磨損的結果將導致柴油發電機功率下降,啟動困難,竄機油嚴重和機油消耗量增大,甚至會造成自動熄火而使柴油發電機不能正常工作。本文較為全面而系統的分析了康明斯柴油發電機組氣缸套表面異常磨損的類型、機理,并針對性地提出各類磨損的防治措施,為柴油發電機氣缸套表面異常磨損研究領域提供參考。
一、汽缸套的磨損特征
汽缸套使用一段時間,就會出現不均勻磨損。其特征是：沿長度方向產生失圓度，沿圓周方向產生橢圓度和圓錐度。磨損最大、最不均勻的部位，一般是在活塞處于上止點位置時，第一道氣環相對應的缸壁處，往下使逐漸減小，康明斯柴油發電機汽缸套在活塞運動區域之外磨損很小，特別是在磨損最大斷面以上部位，幾乎沒有磨損。所以在此處形成明顯的臺肩。
二、氣缸套產生失圓度條件和原因
康明斯柴油發電機汽缸套沿長度方向產生失圓度，與其工作條件密切相關，可從潤滑、冷卻、溫度、壓力、活塞動力速度、磨料和腐蝕性物質等方面來分析其原因。
1、潤滑條件。
康明斯柴油發電機汽缸套上部潤滑條件最差。由于康明斯柴油發電機汽缸套多采用激濺式潤滑，康明斯柴油發電機汽缸套上部潤滑油最少，而且康明斯柴油發電機汽缸套上部溫度最高，潤滑油的粘度最低，油膜強度最弱。而康明斯柴油發電機汽缸套上部又與高溫氣體接觸時間最長，易燒損汽缸壁上的油膜，形成半天摩擦或邊界摩擦，這些因素都使康明斯柴油發電機汽缸套上部磨損比下部大，從而產生失圓度。
2、壓力的影響。
康明斯柴油發電機汽缸套上部承受的壓力最大。這個壓力除了活塞本身的彈力以外，主要是燃燒過程產生的高壓氣體竄入活塞環背隙而作用于汽缸壁的壓力。由于這個壓力隨活塞下行而降低，因而造成康明斯柴油發電機汽缸套上部磨損最大。
3、磨料的影響。
來自空氣中的灰塵，以及不完全燃燒時產生的積炭等磨料，進入汽缸壁與活塞、活塞環的配合表面之間，隨著活塞在汽缸中的往復運動，會造成磨料磨損。這些磨料在康明斯柴油發電機汽缸套上部時，其棱角最鋒利，向下會沿途磨鈍，因而康明斯柴油發電機汽缸套上部磨損最大。
4、腐蝕的影響。
康明斯柴油發電機汽缸套上部腐蝕最強烈，這也是康明斯柴油發電機汽缸套上部磨損大于下部的重要原因。
（1）康明斯柴油發電機汽缸套內的燃料燃燒后，會產生水蒸氣和某些酸性物質。例如燃料中含有的硫化物在燃燒中與水蒸氣化合生成硫酸，二氧化碳與水蒸氣化合形成碳酸，在高溫燃燒時，大氣中的氮與氧化合成氧化氮，而氧化氮又與水蒸氣化合生成硝酸等等，這些酸性物質會使汽缸壁發生化學腐蝕。
（2）當汽缸壁溫度低于露點溫度時，燃燒廢氣中的水蒸氣在汽缸壁上凝結為水滴，會產生比化學腐蝕嚴重得多的電化學腐蝕。腐蝕物被運動的活塞環刮去后，又出現新的腐蝕，這樣不斷重復，越靠近康明斯柴油發電機汽缸套上部化學腐蝕和電化學腐蝕就越嚴重。
實踐證時，當冷卻水溫度低于85℃時，汽缸壁腐蝕最嚴重，而在此溫度以上時，燃燒后生成的水蒸氣和酸類物質可隨廢氣排出，危害性要小得多。
氣缸圓柱度測量示意圖
三、氣缸套產生橢圓度和圓錐度的原因
康明斯柴油發電機汽缸套沿圓周方向磨損不均勻，產生橢圓度和圓錐度則與下列因素有關：
氣缸橢圓度和圓錐度的測量
1、潤滑、冷卻條件的影響。
在正常條件下，康明斯柴油發電機汽缸套的最大橢圓一般也是發生在康明斯柴油發電機汽缸套上部潤滑條件最差的最大磨損位置。
2、活塞環壓力的影響。
活塞環壓力沿徑向的分布是不均勻的，其開口處的單位壓力常達平均壓力的好幾倍，這也是康明斯柴油發電機汽缸套沿徑向產生偏磨的原因。
3、側壓力的影響。
在正常條件下，活塞往復運動的側壓力會使康明斯柴油發電機汽缸套在連桿運動平面產生較大的磨損，而側壓力較大的一邊，磨損也較大。因而促使康明斯柴油發電機汽缸套沿徑向產生橢圓度和圓錐度。注意，由于側壓力的最大位置并不在康明斯柴油發電機汽缸套上部，所以對最大橢圓度和圓錐度的形成不起主要作用。
氣缸壓力測試圖
另外使用維護不當，工作環境惡劣，潤滑油不能及時添加或使用不潔凈的潤滑油，康明斯柴油發電機汽缸套或活塞環變形，連桿扭曲等等，都會使康明斯柴油發電機汽缸套發生早期磨損。

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