柴油機活塞環故障分析及處理

胡朔，萬驍

（長江三峽通航管理局，湖北 宜昌 443000）

在工業產業運行及發展的背景下，船用柴油機作為設備使用中較為重要的組成，在活塞環使用的過程中，將其運用在密封燃燒室之中，可以在活塞達到一定位置之后，保證燃燒室內有充足的溫度及壓力，提高燃燒處理的整體效果。對于柴油機活塞環的技術形式，其狀態直接影響柴油機的工作可靠性、動力性和經濟性。而且，在活塞、活塞環工作條件相對惡劣的環境下，機械設備的磨損會增加損失功率，其功率損失值可以達到55%～65%，由于活塞環是活塞組件中最容易損壞的零件，其工作情況會對燃燒油的完整度受到損失，所以，在柴油機活塞環運用中，應該注意對活塞的管理，結合柴油機的運行特點，保證設備系統運行的安全性、經濟性。研究中，對活塞環的使用進行分析，總結設備故障隱患對系統造成的影響，以便全面提高設備維護及管理的有效性，充分保障柴油機系統的正常運行。

1 活塞環的工作條件

為保證密封可靠和防備個別環折斷，一個活塞環上設多道氣環，多道環還可以形成曲徑式密封，環數越多，氣體的泄露越少。但是環的數目會使活塞的摩擦損失增加。另一方面，活塞運動速度與漏氣的多少成反比。所以在設計上還是應盡可能地減少氣環的數目。通常高速機采用2～3道氣環，中速機采用3～4道氣環，低速機采用5～7道氣環。

結合柴油機系統的運行特點，活塞環的工作環境相對較差，如，在第一道活塞環運行中，受到高溫、高壓因素的影響，會降低缸體內的密封效果。第二，在第二道環下方氣體壓力分析中，需要將氣缸壓力控制在10%的狀態，通過密封系統的處理及調整，提高活塞環運行的效果，充分滿足活塞環的工作需求。在氣體壓力的影響下，活塞環在往復運動的慣性力影響下，活塞環及氣缸套會產生摩擦力。由于活塞本身會受到彈力因素的影響，在張合交變的影響下，會降低潤滑條件，從而增加運動難度。而且，在柴油機系統運行的情況下，受到燃燒不良因素的限制，會影響活塞環的密封效果，嚴重的會損害柴油機系統。

2 活塞環的作用、材料

2.1 活塞環作用

通過對活塞環使用情況分析，其作用如下：第一，在活塞以及氣缸密封作用下，密封燃燒室可以有效促進活塞運動；第二，在活塞頂部吸收熱量的情況下，會將能量通過汽缸壁傳遞給冷卻水；第三，在活塞氣缸內運動的情況下，會增強設備系統運行的穩定性。

2.2 活塞環的材料

活塞環的材料常用合金鑄鐵、可鍛鑄鐵或球墨鑄鐵?？紤]到活塞環比氣缸套更易磨損，所以活塞環與氣缸套不能為同一種材料，硬度比氣缸套稍高（10～20HB），大約控制在HB180～HB300之間。要求其彈性好，摩擦系數小，耐磨、耐高溫。通常情況下，在活塞材料使用中，為了更好的提高設備使用壽命，應該缺少活塞環材料的選擇方案：第一，活塞環表面應該鍍鉻，以便更好的提高系統的耐磨性；第二，活塞環外表面鍍銅之后，可以更好的提高材料的磨合性，避免活塞環運行中黏連問題的出現；第三，內表面刻紋以提高彈性；第四，環外表面開設蓄油槽以利于潤滑。

3 引發活塞環故障的原因

3.1 活塞環黏著

在活塞環正常使用的情況下，當系統進行往復運動以及橫向運動時，活塞環會在槽內進行上下運動，這種現象會導致活塞環內出現沉積物，當這些沉積物進入到活塞槽之后，會引發沉積物故障，無法提高活塞環的使用效果。對于大部分的活塞環黏著問題，通常受到活塞氣缸過熱、燃燒不良等因素的影響，在沉積物加速固化以及逐漸擴大的情況下，會出現活塞環固定的問題，從而無法提高活塞環的使用效果。

3.2 拉缸原因

通過對活塞環使用情況的分析，在拉缸因素研究中，造成這一問題的原因包括：第一，設計問題。在活塞環使用中，如果出現材料選配不科學、間隙大小確定因素不足等，會影響活塞環的使用效果，同時出現設備使用不規范的問題。第二，在管理角度上分析，引發拉缸的問題與活塞環不能正常工作存在關聯，如，在活塞環搭口間隙較小的影響下，會增加活塞環斷裂的可能，嚴重的會是汽油機出現燃氣泄漏，從而引發拉缸問題。

3.3 斷環的原因分析

（1）活塞的原因。根據柴油機系統的運行特點，在活塞環質量不高的情況下，會出現系統磨合不足的問題，這種情況下，會使環形槽出現表面不平的問題，一般情況下，活塞引發斷環的因素包括：第一，設備在長時間運行的情況下，活塞環會在高溫影響的情況下出現表面平面不平的問題，從而增加活塞熱膨脹的風險。第二，在活塞頭出現熱膨脹的問題，會出現扇形或是鼓形的變化。第三，在活塞環長時間高溫的影響下，會出現環槽面支撐作用不強的問題，而且，燃氣在反復壓力作用的情況下，會出現扭轉及彎曲問題。

（2）氣缸的原因。在缸套使用時間較長因素的影響下，系統會受到使用時間限制，而且，在磨合不良、潤滑不良等因素的影響下，會使氣缸出現嚴重磨損的問題，這種情況會降低活塞環的使用效果，無法滿足柴油機系統的正常使用需求。而且，在二沖程機掃氣口會受到氣口掛斷因素的影響，使缸套發生磨損問題，長期發展中會出現圓周方向不規則變化的問題，從而會引發氣缸問題，嚴重的會出現活塞環受力不均等因素的限制，不能保障活塞環的正常運行。

4 活塞環故障處理

針對以上不同原因引起的活塞故障要有不同的方法來處理，下面提出了相應的處理措施。

4.1 黏著的處理

當發生環黏著時，不要硬往外拉，以免損傷活塞本體，更不能用鑿子將環切斷取出，這樣會使環槽受到損壞。而應先將柴油或汽油澆在活塞環的黏著面上，然后從環的一端用木錘輕輕地敲著環轉動，見環稍有松動時，再將柴油注入間隙中，用手來回轉動活塞環。然后再用拆裝工具取出環。為了防止活塞環黏著，在柴油機運轉中，要注意活塞和氣缸的充分冷卻；防止滑油過多或使用不干凈的滑油等；在檢修中，要注意清潔活塞環和環槽。

4.2 拉缸的處理

（1）臨時安全措施。在拉缸問題處理的過程中，如果設備維護人員發現活塞環出現了拉缸征兆，需要及時構建針對性的處理方案，通常情況，在臨時安全處理措施確定中應該做到：第一，在油門手柄拉回處理中，需要將格數控制在正常的范圍，以便實現減油降速的航行目的；第二，在活塞環的拉缸問題處理中，需要使用專用工具進行氣缸噴油泵柱的調整，實現單缸停油的使用目的。第三，在開缸處理中，需要更好的釋放壓力，并將活塞環缸內的污物及時吹出。第四，在各項處理措施了落實的情況下，需要分析故障處理方案是否合理，并將冷卻液的設備系統調節到正常的使用狀態。

（2）吊缸檢修。當拉缸事故比較嚴重，需進行吊缸檢修時，在吊缸檢修后，在拉缸比較輕微的情況下，如活塞和缸套僅有局部拉毛或輕微擦傷，可用砂輪、油石、紗布等工具將受傷處磨光或拋光，使缸套縱向無溝紋或刮痕，橫向無臺肩。已損壞或不符合要求的活塞環如活塞環間隙過大，會引起活塞環對環槽的沖擊而加劇磨損，應進行更換。

4.3 斷環的處理

斷環的碎片可能沖入排氣管甚至沖入廢氣渦輪增壓器，打碎增壓器葉片，造成嚴重故障，也可能引起拉缸，損傷缸套并使活塞環槽變形。因此，確認已斷壞時必須進行吊缸更換，以保證氣缸的密封性。

5 結語

總之，通過對柴油機活塞環故障問題的分析，在其正常運行的情況下，會受到多種因素的影響，所以，在設備故障的實際處理中，需要結合活塞環的運行特點，構建針對性、全面性的處理方案，以提高活塞環維護及使用的效果。而且，由于活塞環作為柴油機中十分重要的零部件，應該對燃油燃燒的完整度、工作狀態等進行實時分析，及時發現設備運行中存在的隱患，并通過全過程監督管理機制的確定，增強油液分析技術、磨損監控機制的使用價值，為柴油機的正常使用提供參考，延長活塞環的使用壽命。但作為設備管理員，更要加強自身的技術本領，只有具備了真正的技術本領，才能在工作中將機器管理的更好。