故障现象:一台12V135柴油机(500kW柴油发电机组),正常使用不到500h,就出现了严重的机油消耗量大增的故障。每天工作12h左右,大约需要补充15L机油,成为名副其实的耗机油的“油老虎”。
故障诊断:因为该机组是新的,除了排气烟色稍微有点不正常外,未发现其他异常情况。开始认为存在泄漏机油现象,但检查柴油机外观及散热器等,均未发现有漏机油的痕迹。后又认为是机油质量问题,但更换高质量的机油后,耗机油现象并未好转。随后检查气门等部位,也未发现有机油漏人的痕迹。在没有其他选择的情况下,决定拆机检查活塞环,对该机进行中修处理。
故障排除:在拆卸过程中发现,该机有4个缸的活塞环出现了“对口”现象(即各环的开口出现在同一方向上),而活塞、缸套、活塞环等部件并没有明显的磨损。很明显,该机机油耗量大的原因是因活塞环对口后大量机油经过对口处上窜至燃烧室参加了燃烧,导致该机机油消耗增大。按要求重新将部件装复后,该柴油机机油耗量大的现象消失。
活塞环对口的原因及预防如下所述。
某个气缸所有活塞环的开口重叠在同一方向时,称为活塞环“对口”。一般旧缸套、旧活塞换新活塞环后比较容易发生“对口”,这是因为
①活塞环装人缸套后,为了防止漏气和保持活塞环开口的原始位置,开口处的弹力大,一般约为平均弹力的2-3倍。但如果在旧活塞、旧缸套上装上新活塞环,由于其形状不符,柴油机运转一段时间后,在高温高压作用下,新活塞环特别是第一道气环和旧缸套的磨损较快,以致使开口部分弹力迅速下降,保持原始位置的能力减弱,开口位置容易发生转动。
②新活塞环与旧活塞环槽、新活塞环与旧缸套之间配合间隙较大,加上工作时活塞的振动及漏气的冲击,使活塞环受力不均匀,迫使活塞环发生转动。
③由于磨损后的旧缸套沿圆周呈椭圆形,因此,当活塞环开口转动到缸套椭圆的长轴方向时,再继续转动则阻力增大,使各活塞环开口停止在同一方向,形成“对口”。如果活塞环“对口”,柴油机就会突然出现曲轴箱通气口冒气等排气不正常现象,以及烧排机油、功率下降、压缩无力、起动困难等故障。为避免发生活塞环“对口”,在成套更换活塞环时,如果旧缸套和旧活塞的磨损量和圆柱度超过极限,应同时更换旧缸套和旧活塞;如果旧缸套和旧活塞的磨损量和圆柱度未超过极限,根据气缸套的磨损特征,建议将第一道、第二道活塞环的开口调整在旧缸套椭圆长轴附近,第三道活塞环的开口调整在椭圆短轴附近。
④正确的安装是避免活塞环“对口”的最有效的方法。
活塞环的安装,应注意环开口的相对位置,一定要避免环的开口处于轴线位置上;否则容易造成活塞环工作一段时间后出现“对口”的现象。如道依茨FL513系列风冷柴油机活塞环开口的安装位置应相隔90°-120°(如图所示)。注意:一定要避免环的开口朝向活塞销方向和推力侧(纵向)方向。