天然氣發動機活塞缸套碎裂故障探討

張峰

【摘 ?要】在當前這個時代，發動機的存在是極為重要的一個機械。在各行各業當中，都有發動機這種機械的存在。發動機在各行各業當中的應用，基本上都是處于一個核心或者次核心的地位。如果在機械的運轉過程當中，發動機的活塞缸套出現了碎裂，造成的結果將會是極為嚴重的。基于以上這點，在本篇文章當中我們對天然氣發動機的各種數據進行了分析，探討了到了天然氣發動機活塞缸套碎裂的誘因是什么。

【關鍵詞】發動機;活塞;應力

在本次故障分析過程當中，我們所選取的天然氣發動機主要的作用是運用于某增壓站當中的。它主要是作為增壓站壓縮機組當中的一個組件，主要作為一個分體機的存在。它在天然氣壓縮機組當中起到的作用是對天然氣進行增壓，以方便后續工作的進行。在此增壓站當中，我們的機組在進行工作當中，壓縮工作的進行主要分為兩級來進行的。一般來說，我們所選用的這個二級壓縮機，每天處理天然氣的量可以達到60萬平方米。

1 故障描述

在本次研究過程當中，我們所研究的壓縮機組的故障主要發生的部位是機組的中速分體機。也就是我們要研究的發動機，此次研究過程當中這個發動機出現了故障主要是由于壓縮機在進行工作的過程當中，產生的扭矩過大，而導致整一個裝置的停機。通過對整個壓縮機組進行檢查，我們發現在壓縮機進行工作的過當中，之所以會出現扭距過大的原因，是由于發動機的重要部位缺乏了相應的潤滑油。在此次研究過程當中的護衛主要是發動機的曲軸箱。通過對發動機進行拆卸研究我們發現發動機缸進氣門的彈簧出現了斷裂的故障。發動機的缸套活塞頂部等等也都出現了碎裂。

2 參數變化描述

通過對DCS記錄進行調查，我們發現在本次研究過程當中機組停機的時間是凌晨02：3542秒。在機組正式停機之前，基礎發動機的轉速達到了819轉每分鐘。在這一個過程當中，發動機轉速相對來說較為平穩。將時間往前推我們發現，在故障發生以前的十個小時，基礎當中有一個氣缸點不著火。另外，有兩個缸的溫度存在著異常。

3 故障原因分析

在機械發生故障以后，我們結合基礎所記錄下的DCS數據，來對此故障過程進行分析。通過本次分析，我們認為吃吃故障，最為根本的原因還是在于機組運行的時間過久，不僅已經進入到疲勞期的階段，所以此次故障的發生可以算是意料之中的事。我們對故障進行一個具體的分析發現，在故障剛剛開始發生的時候，出現在第3道環槽處。這個部位之所以會的時間出現故障，主要是由于基礎在運行的過程當中應力所集中的部位就是在這個部位。這個部位在機械運行的過程當中，承受了較大的應力，同時，基礎的部件又處于疲勞期，所以也就導致了該各部位出現了相應的破損，然后又因為此次故障發生的時間較晚，沒有人員對此次故障及時的進行發現，導致了故障的延展。最后也就導致了活塞頂部出現了斷裂，這也是導致支持故障出現的最根本的原因。當活塞的頂部出現斷裂以后，穩定的活塞就不能夠保持穩定，他會對包圍著他的缸套進行不斷的擊打。也就進一步造成了缸套的碎裂，而隨著活塞頂部對于碎裂的缸套不斷的擊大，也就進一步的導致了缸套的貫穿。缸套被貫穿以后，對發動機會造成進一步的損傷。氣缸內部的一些壓縮機會進入到另外一個部位，也就是我們所說的水套。當這些壓縮起，進入到水套以后，會導致水壓內部的水壓升高，導致進一步故障的出現。

3.1 活塞故障的原因

對于壓縮機來說，活塞式壓縮機必不可少的一個組件。在壓縮機進行工作的當中，活塞也是壓縮機所受到壓力最大的一個部位。在發動機正式的工作當中，燃燒室內部會有大量的燃料進行燃燒，在燃燒室的燃燒的過程當中，會引起內部空氣劇烈的膨脹，從而給活塞帶去巨大的壓力，活塞在壓力的作用下，就會推動發動機進行工作。同時因為燃燒機燃燒所產生的壓力，有大部分會集中在活塞之上，在這種情況下，如果活塞出現了部件疲勞，就有可能會出現裂紋。而在本次研究過程當中，此次故障的出現也是因為此。

3.2 缸套掉塊及裂紋

當發動機出現故障以后，我們對發動機進行了拆卸觀察。我們發現在缸套之上產生了橫向裂紋。裂紋的部位主要出現在壓力產生的最大的地方，也就是燃燒室的位置。此次產生的兩道裂紋，是相互平行的。從這兩道裂紋的長度來看，他們對于缸套的傷害是極大的，因為這兩條裂紋的長度甚至大于了缸套周長的四分之一。

4 結論

總而言之，在壓縮機進行的工作當中，如果機械長時間的運轉，就有可能會導致機械部件進入疲勞期，從而在巨大的應力下出現碎裂。同時，通過以上分析我們發現缸套的碎裂還跟兩個其他方面的因素有關。這兩個方面就是單缸長時間沒有點火，另外一個方面的原因只有可能是因為活塞受到了巨大的熱應力。我們通過對火災進行建模和有限元進行分析計算發現，在活塞內部的環塞區在活塞進行工作的過程當中，會集中大量的應力，這些應力是造成故障出現的原因之一。

參考文獻：

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（作者單位：安徽陶鋁新動力科技有限公司）