氣缸油使用管理
2022-05-18 來源:潤滑油情報
摘要:氣缸油除要滿足氣缸套、活塞和活塞環(huán)之間的潤滑和密封要求,之外還要承受有強烈腐蝕性的高溫、高壓周期性變化的燃氣沖刷。

在柴油機各運動部件的潤滑中,以氣缸油的工作條件最為嚴酷。首先,氣缸油除要滿足氣缸套、活塞和活塞環(huán)之間的潤滑和密封要求,之外還要承受有強烈腐蝕性的高溫、高壓周期性變化的燃氣沖刷。
隨著燃油質量的劣化,所含腐蝕性燃氣成分的比重也呈上升趨勢,這對氣缸的腐蝕也更加劇烈,相應地要求氣缸油必須具有足夠的堿值,及時中和這些燃油燃燒中所產生的酸性物質。因此,要求氣缸油的抗氧化、抗腐蝕性能也在逐漸提高。
任何事物都具有兩面性,性能優(yōu)越、高黏度和高堿值的氣缸油,對于使用管理要求也相應提高,使用不當就會使氣缸內結垢增加,運動部件磨損加劇。據統計,在氣缸磨損事故中,約有50%以上是由管理不當所造成的。
一、氣缸套的正常磨損
柴油機的技術狀態(tài)和使用壽命很大程度上取決于氣缸套的磨損情況。在正常工作條件下氣缸套磨損是不可避免的。一般只要氣缸套的磨損量在允許范圍之內(最大允許磨損量 為 0.4%~0.8%缸套內徑),氣缸套就處于正常工作狀態(tài)。
1、氣缸套正常磨損的標記
氣缸套正常運轉工況下正常磨損的特征是最大磨損部位在氣缸套上部,即活塞位于上止點時第1、2道活塞環(huán)對應的缸壁處,并沿缸壁向下磨損量逐漸減小,氣缸內孔呈喇叭狀。氣缸套左右舷方向的磨損大于首尾方向的磨損。
磨損的正常參數:圓度誤差、圓柱度誤差、內徑增量(缸徑最大增量)小于說明書或有關標準的規(guī)定值;缸套磨損率:鑄鐵缸套<0.1 mm/kh,鍍鉻缸套在0.01~0.03 mm/kh;氣缸工作表面清潔光滑,無明顯劃痕、擦傷等磨損痕跡。
2、正常磨損的原因
1)處于邊界潤滑部位的局部金屬直接接觸引起的粘著磨損。或因過薄的油膜被工作表面的尖鋒刺破,或因高溫、速度低等使油膜未能形成或遭破壞。
2)進入氣缸的新鮮空氣中的灰塵,燃油或滑油燃燒生成的各種氧化物、炭粒和灰分,潤滑油中的機械雜質及運動副的摩擦產物等均會引起磨粒磨損,且以氣缸上部最為嚴重。
3)燃油中硫分的燃燒產物對缸壁的硫酸腐蝕。由于活塞在上止點時第1道環(huán)對應缸壁處含酸量最大,為缸套下部的4倍,造成缸套上部嚴重的腐蝕磨損。氣缸上部燃氣溫度與壓力對硫酸露點的影響,使上部凝結較多的酸。
二、氣缸套的異常磨損
1、異常磨損的特征
1)氣缸套和活塞環(huán)的磨損率均很高,大大超過正常磨損率。一般鑄鐵缸套磨損率>0.1 mm/kh,活塞環(huán)磨損率>0.5 mm/kh。
2)缸套工作表面臟污,有明顯的劃痕、擦傷、撕裂等拉缸和咬缸現象,或者缸壁表面發(fā)藍,有明顯的燒灼現象。缸套工作表面形貌和金相組織發(fā)生變化。
3)異常磨損的磨損產物顆粒較大。一般正常磨損的磨屑直徑<1 μm,而異常磨損的磨屑直徑達25~30 μm。
4)氣缸套異常磨損在吊缸檢修時可以直觀判斷,或通過測量缸徑計算出的磨損率、內徑增量(或圓柱度誤差)和圓度誤差等來判斷。
2、異常磨損的原因
船舶航行期間,柴油機氣缸套發(fā)生異常磨損主要是工作中的問題引起,在分析原因 時應首先分析工作參數和維護管理工作對磨損的影響,這是研究問題的起點,解決問題的方向。
1)燃油和燃燒的質量
燃油中的含硫量是氣缸套產生腐蝕磨損的重要原因,燃油中含硫量超過 0.7%~1.0% 時,磨損急劇增加。因為含硫量增加使硫酸凝結溫度(即露點)升高,在氣缸工作條件下容易發(fā)生腐蝕。含硫量高的燃油燃燒時生成較多的炭粒,并促進積炭的形成,加重磨粒磨損。燃油中灰分含量高時,燃燒后生成金屬氧化物或金屬鹽,增加缸套的磨粒磨損。
船用低速柴油機燃用低質燃料油對缸套的磨損較燃用低硫柴油高2~3倍。燃料油中未清除掉的極硬的硅酸鋁顆粒,嚴重增加了缸套的磨粒磨損。燃油燃燒不良,如燃燒不完全、后燃等均會使炭粒增加,磨損加重。
2)冷卻水溫的管理
氣缸套冷卻水溫控制不佳會使缸套磨損增加。一般來說冷卻水出口溫度過低,使缸壁溫度過低,硫酸腐蝕加重;冷卻水出口溫度過高,缸壁冷卻不良,溫度較高,致使缸壁上油膜蒸發(fā),滑油氧化,積炭嚴重,導致粘著磨損。同時,缸壁溫度過高不僅熱負荷增加還影響活塞環(huán)的散熱,使環(huán)的磨損加重。
實踐證明,適當提高缸套冷卻水出口溫度,使缸套表面溫度高于露點,可有效地防止 腐蝕,減少磨損。一般出口溫度控制在 85℃~95℃時缸套磨損量較小。
3)潤滑油的管理
活塞環(huán)與缸套工作表面間的邊界油膜極薄,它有賴于潤滑油中極性團的物質。合適的潤滑油或含有極性添加劑的潤滑油能夠形成承受較高負荷的邊界油膜。潤滑油的其他品質,如抗氧化安定性、殘?zhí)恐档纫怖跉飧诐櫥。柴油機燃用低質燃油時,氣缸油的堿值應與其匹配,以中和燃油燃燒時產生的酸,有效地降低腐蝕磨損。
因此,潤滑油品質不良或不適,堿值不當或輪機員對潤滑油管理、使用不善,如油壓不足、斷油、長期使用不化驗、不更換以致滑油變質等,均會引起缸套異常磨損。