缸套异常磨损问题研究与对策

焦海丹

摘要：本文根据船用低速发动机运行过程中缸套的过度磨损的问题，来分析造成磨损的原因以及应对措施，结合到我平时的日常的工作经验，通过合适的日常管理维护，来尽可能的减少磨损量，延长零部件的使用寿命，提高经济效益。

Abstract： This paper is based on the excessive wear of low speed diesel engine cylinder liner in the process running ，to analyze the causes of wear and tear and what to do about it ，combined with my daily work experience，through appropriate daily management and maintenance，to reduce wear as far as possible extend the service life of parts，improve economic benefits.

關键词：低速柴油机缸套;异常磨损;原因分析;采取措施

Key words： cylinder liner of low speed diesel engine;abnormal wear;cause analysis;take measures

中图分类号：U664.121.1                                文献标识码：A                                文章编号：1674-957X（2021）15-0129-02

0  引言

现代船舶航行工况较为恶劣，在经济效益等考虑下，追求单缸的高功率和较低的燃油消耗率，缸套的磨损率主要取决于运行因素，很多船东为了降低运营成本，采用了降低负荷降低转速以及较低的气缸注油率，多在节油模式下运行，目前低速机超长行程的发展平均有效压力的提高和较为劣质重油使用更是加重了缸套以及活塞头等运动件的磨损，再加上人员或者设备的非正常使用，均有可能导致出现严重的质量问题，作为主机的核心部件，出现过度磨损会直接影响柴油机的性能，严重或导致活塞头活塞环以及缸套报废，乃至导致异常停车等，造成巨大的安全风险和经济损失，因此研究缸套异常磨损的原因并且在日常管理中做好检查维护就显得很重要。

1  缸套异常磨损的标准和类型

我们以WINGD某型低速机为例来说正常运行的活塞头活塞环和缸套每四到八周要检查一次，通过运动件实际的工作状态，采取适当的措施，这样可以避免突然性的严重磨损，提高了主机的运行可靠性。每年进行两到三次的活塞环涂层厚度的检查，并且对活塞下侧泄漏污油进行化验确认其金属铬含量，铬为活塞环的镀层，并且对活塞环槽间隙测量，对于顶部的环磨损量超过50um和底部活塞环磨损超过20um均需要更换，缸套的正常磨损率以1000小时0.01-0.03mm为准，如果测量发现磨损率超标，证明缸套内存在着异常磨损，这就需要及时的检查确认原因，及时采取有效措施以免长时间的异常磨损导致零部件损坏。

气缸套是低速机主要的零部件，活塞在缸内做往复运动，工况最为恶劣，高温腐蚀高压，造成缸套异常磨损的原因主要有以下几方面：

①低温硫酸腐蚀，加上空气湿度较大，进气含有较大水分，和含硫量较高重油燃烧形成造成缸套表面黑斑，乃至形成腐蚀。

②长时间缸套润滑异常，颗粒物磨损，在实际运行中如果增压器前进气不干净含有颗粒物，颗粒物随空气进入燃烧室造成磨损，加上重油中的颗粒物也可以进入机内，我们需要做的是确保燃油前的滤器能够正常工作。

③活塞头，活塞环尺寸不匹配，或扫黄或者活塞环表面加工面不好，这种问题曾经出现过，活塞头和缸套尺寸间隙过小或者过大，都会造成其异常的磨损，我们在安装新的部件时候都需要测量其尺寸，确保配合良好。

④主机操作过程一些错误做法，冷车启动，负荷加过快，乃至于超负荷运行，气缸油注油量不匹配，缸套水温度长时间过低，喷油器喷油角度不对，以及排温过高都是造成气缸磨损的因素。

1.1 低温腐蚀的控制方法

低温硫酸腐蚀的控制方式是通过以下几方面，低温硫酸腐蚀是使用高硫燃油的必然结果，但是我们可以通过控制来抑制其腐蚀，如图1所示运行中的主机，日常检查中出现了这种黑斑，就说明了主机产生了低温冷腐蚀现象，这种现象在运行初期出现并不会有什么问题，如果不加以控制磨损量会加大，影响缸套使用寿命。

低温腐蚀发生是因为缸套水温度低;扫气温度低和空气湿度大;燃料油中的硫份含量高，适当提高低负荷时缸套水温度，以免缸套壁温度过低，使壁温高于燃气酸露点，根据实际情况我们可以在缸套外表面包裹保温层，减少热量的流失。

加强扫气控制，当扫气空气中较高含水量的空气进入缸套时，不仅会使燃烧后产生大量的硫酸，而且也会影响气缸滑油正常作用，会对活塞环和缸套造成严重的腐蚀，适当提高扫气温度，在日常维护中要确保空冷水有足够的流量和压力，保证汽水分离器的正常工作，运行中要及时检查冷凝水管的泄放情况，并且确保没有堵塞，船只在热带行驶时需要尤其注意，通过降低冷却水流量对于降低扫气控制中冷凝水含量中适当提高扫气温度有一定效果，但是其危害也是存在的，扫气温度的升高可能导致燃烧室其他部件受损，流量的减少对空气冷却器也有损坏，因此在实际运行中我们还是要确保汽水分离器来降低冷凝水的含量。

现代船舶使用的重油含硫量较高，燃烧后的硫化物普遍较多，通过使用低硫燃油来控制硫化物的产生，交通运输部规定从2019年1月1日起，海船进入排放控制区，应使用硫含量不大于0.5%的船用燃油，通过燃油硫含量的降低降低了缸套冷腐蚀的目的，另外的重要一点是要有合适的碱值（BN值）来中和重油燃烧产生的硫酸，气缸油采用的是飞溅式的注油，活塞在缸内的不同位置时通过调整喷射次数来喷不同比例的气缸油，从而在缸套表面形成油膜，确保缸套有足够的润滑，根据重油中含硫量选择适当碱值的气缸油，我们通过定期的检查缸套内壁，以及通过化验污油中的酸碱值来确定气缸油是否匹配，合适的气缸油可以显著的减少气缸磨损，图2为气缸油碱值的选择。

1.2 积碳颗粒磨损的控制

减少缸内颗粒物的存在可以减少磨损，确保燃油的颗粒物含量符合标准，燃烧室燃烧充分，气缸注油率的合适，增压器前进气空气质量要好，进气滤网要定期做清洁，从而保证进气干净和足够的进气量，燃油泵前管系燃油滤器工作良好，滤器后的颗粒物标准符合规范，燃油喷油器能正常工作，正确的燃油喷油定时，定期对喷油头进行检查，确保雾化良好无滴漏，缸内的燃烧温度不可过高，实时监测排气温度，喷油器滴漏雾化不好会显著的提高排气温度，并且会导致积碳增加，气缸注油率不可过高，过高的注油率将导致大量积碳的产生，在注油率的选择上我们要根据使用手册上的说明结合船舶实际运行状态来执行，注油率的调整需要慎重，确保气缸润滑系统的正常工作，保证有足够的喷油压力，气缸注油器能够正常工作，注油器的单向阀正常动作，定期的对活塞环槽和活塞头上面的积碳进行清洁，减少缸内颗粒物的存在，进而降低磨损量，过多的积碳可能导致活塞环槽堵住，嚴重磨损活塞环，更甚者导致活塞环断裂，导致拉缸等事故。

1.3 其他的抑制磨损的方法

在主机出厂磨合期间或者船舶刚运行初期，需要按照说明书上推荐运行程序，同时需要加大运动件的检查频率，检查活塞环和缸套的磨损量，气缸油润滑好不好，我们需要注意的是活塞环，关注环表面的磨损情况来调整注油率，期间避免主机低负荷长时间运行，同时也避免超负荷运行，尽可能的让运动件在磨合期间能够按规范来运行。

在日常运营过程中要规范操作，起车前要暖机，并且预注气缸油，确保润滑，冷态起车时候，缸套水加热到足够的温度，一般来说出口温度不低于60度，以70度为宜，不可太低温度起车，防止因受热不均匀而产生的热应力，同时负荷不可加的过快，同时关注气缸注油率和排气温度，确保润滑正常。

总的来说我们需要的是做好定期的日常检查，发现问题后及时处理，这样可以减少异常磨损量，定期对缸套和运动件做保养，清楚运动件活塞头活塞环的积碳，对缸套顶部因活塞环往复运动形成的台阶进行处理，同时对于气缸油布油的油槽里面的积碳进行清理打磨，过渡圆角都要确保无毛刺等，同时定期对扫气箱，活塞下侧进行清洁，确保气道的干净，同时对于磨损量超差的缸套和损坏的活塞环及时进行更换，并且分析原因。

2  结语

造成缸套运动件非正常磨损的因素是多样的，以上只是对常见的因素进行了分析，在日常运营维护中需要注意，同时我们要根据说明书上的要求根据主机的具体情况来操作和日常的保养，尽量避免不必要的异常磨损，延长运动件的使用寿命，增加经济效益，目前随着技术的不断发展，加上双燃料发动机应用范围的扩展，几乎不会产生硫化物，但是新技术的发展加剧了缸内的运行的恶劣程度，由于更高的爆发压力，对于缸套和运动件日常维护提出了更高的要求。

参考文献：

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