航網

資訊

某型船用柴油機配氣系統故障案例


導讀

柴油機工作中,每完成一個工作循環都必須把廢氣排出氣缸, 把新鮮空氣吸入氣缸,進、排氣過程必須嚴格地按照柴油機的定時要求和發火順序進行,以保證柴油機在最佳工況下正常運行。 

為此,設置一套系統來完成上述任務,稱之為配氣系統。

配氣系統主要包括增壓器、空冷器、掃氣箱、進氣支管及進氣閥、排氣閥、排氣支管、排氣總管和消音器組成。

Image

配氣系統對船舶柴油機的正常運行作用重大,如遇故障應及時進行分析解決。


故障案例一 

某船發電柴油機使用MAN公司生產的8L21/31型船用柴油機,某日4#機突然出現三個缸不發火的異常情況,該船立刻組織技術人員進行排查,初步了解發現6#缸氣缸套有漏水,再打開氣缸罩蓋,發現進氣閥橋和閥橋導桿咬死倒在一邊。

進一步解體檢查,發現6#缸的氣缸蓋、活塞、氣缸套、氣閥以及增壓器渦輪軸、噴嘴環已不同程度損壞。

一年后,該船反映4#機又在運行中突然出現自動跳閘停機。 

檢查發現3#缸有異常,其中一根進氣閥閥桿折斷,閥面掉入燃燒室被撞擊成餅狀,閥桿可以從鎖夾部位拔出,活塞、火焰圈、氣缸套、氣缸蓋和噴油器損壞,進、排氣凸輪軸挺桿變形彎曲。 

該船同一臺機連續發生同類故障,質量管理部與技術人員進行全面檢查。

檢查發現:

進氣閥橋與閥橋導桿卡死,導桿已經脫離氣缸蓋,4根氣閥中,1根斷裂,其余3根的閥盤嚴重敲擊變形,損壞的氣閥碎片進入增壓器后,造成增壓器噴嘴環損壞,部分損壞零件返廠進行進一步檢查,發現閥橋體孔與導桿摩擦副之間嚴重拉傷。 

上述兩起事故,均發現閥橋孔與導桿卡死,導桿卡死后被拔出氣缸蓋安裝孔。

初步分析是閥橋孔與導桿的安裝質量導致事故發生的。

隨后,對庫房所有的L21-31閥橋體進行了檢查,發現其中有少量的閥橋體與導桿配合非常的緊,將導桿拔出后,閥橋體內孔會出現拉痕。

檢查其中一個配合緊的閥橋體和導桿的尺寸,發現配合間隙為0.04 mm,如此大的間隙,配合應該非常自如。

進一步檢查發現閥橋體的內孔直線度超差。


故障案例二

某日某廠進行8L21-31發電機組負荷試驗時,發現3#機組的3#缸排氣閥閥橋導桿斷裂。

斷口宏觀形貌分析:

斷裂位置位于氣缸蓋安裝面下1~27mm的空口倒角處,斷裂面上存在兩種特征的區域,絕大部斷裂面比較比較平坦、細膩,和軸向相垂直,具有典型的剪切斷裂特征,隱約可見貝殼紋和放射狀條紋,根據貝殼紋的擴展方向判斷斷裂起源于導桿表面,斷裂方面與氣閥方向一致。

斷裂面上有一個很小的區域,比較粗糙,和軸向約成45°角,具有典型的拉伸斷裂特征。

斷口宏觀所顯示的先剪后拉的形貌具有典型的彎曲應力斷裂特征。

閥橋導桿受力狀態分析:

正常情況下,導桿為閥橋的上下運動起導向和定位的作用,其受力狀態僅為承受非壓力潤滑條件下的閥橋孔與導桿摩擦副的摩擦力。 

斷裂原因分析:

在檢查過程中,發現斷裂閥橋導桿對應的閥橋組兩側的氣閥頂部接觸面存在明顯的高度差,用高度尺測量兩個接觸面的高度差為1.3 mm,同時測得兩個氣閥兩個氣閥頂部的高度差為僅僅為0.14mm。

按照設計要求,閥橋體的兩側應與兩個氣閥頂部同時接觸。

兩個高度差不一致說明該法橋兩側存在不 能同時接觸氣閥頂部的情況,從而導致兩個氣閥不能同時開啟。 

在兩個氣閥先后開啟的情況下,閥橋導桿先后承受氣閥彈簧預緊力和作用在氣閥閥盤面上的氣缸壓力的合力對閥橋所產生的彎矩,并在開啟過程中在兩個氣閥間交變。

計算得出氣閥在先后開啟情況下所承受的變交彎曲應力大于600 N/mm2。

因此,閥橋體調節螺釘調整不正確產生的彎曲應力使閥橋導桿產生疲勞破壞。


兩例案例總結

案例一為配氣系統的氣缸單元和增壓器損壞;

案例二為配氣系統的閥橋導桿斷裂,從故障表象來看好像不是一回事,但實質上都是閥橋與導桿的質量問題,所以,放在一起進行總結。 

閥橋孔直線度超差、導桿精度差、安裝前清洗不徹底或潤滑油中有固體顆粒,都會使閥橋孔和導桿的摩擦面接觸不好、受力不均,導致摩擦面拉毛、咬死,進而將導桿從氣缸蓋安裝孔中連根拔出,案例一就是由閥橋孔的直線度差造成的。

閥橋和導桿咬死后被從氣缸蓋安裝孔中連根拔出,在搖臂的下壓作用下向一側倒下,卡死某一個氣閥。

于是,閥橋孔直線度的小誤差造成了氣閥斷裂、氣缸單元損壞、增壓器打壞的嚴重事故。

事實上,閥橋孔的直線度不好、摩擦副之間配合偏緊完全可以在裝配過程中發現,這充分暴漏工作人員的責任心不強和管理上有疏漏。 

案例二為閥橋導桿直接斷裂,發生這類故障應首先對損壞部件進行受力分析,弄清楚受力狀態是否正常,有沒有附加受力。

如果受力狀態正常,就要重點分析材料選用是否合適,加工、裝配過程中是否造成損傷,是否有應力集中點。

如果有附加受力,就要找到附加受力的來源,并針對力的來源采取有效措施。

案例二發生后,如果及時對損壞部件進行受力分析,就有可能找到閥橋體的調節螺釘使兩個氣閥先后開啟,導桿在此狀態下所承受的交變彎曲應力接近所能承受的疲勞極限,這是最終導致導桿疲勞斷裂的直接原因。

幸運的是,閥橋導桿斷裂后仍然保持在安裝孔中,如果在運行中也向一側倒下,就可能出現比案例一更嚴重的后果。

Image


結語

上述兩起故障,均發現閥橋孔與導桿卡死,導桿卡死后被拔出氣缸蓋安裝孔。

初步分析是閥橋孔與導桿的安裝質量導致事故發生的。

案例一為配氣系統的氣缸單元和增壓器損壞,案例二為配氣系統的閥橋導桿斷裂,從故障表象來看好像不是一回事,但實質上都是閥橋與導桿的質量問題,根據以上兩起案例找到附加受力的來源,并針對力的來源采取有效措施。

Image

本文原創作者系:

中國衛星海上測控部   

陳艷明  左紅穩  趙天翔

END

來源:網絡

友情鏈接

聯系我們

電話:025-85511250 / 85511260 / 85511275

傳真:025-85567816

郵箱:89655699@qq.com

蘇ICP備19031056號  江蘇云航物流科技有限公司 版權所有
99精品国产自在现线_尹人香蕉久久99天天拍_影音先锋色av男人资源网