陳艷明 趙天翔 李小波 黃進明

摘 要：拉缸現(xiàn)象是指活塞組件與氣缸套之間相對運動的工作表面的相互作用而造成的表面損傷。根據(jù)損傷程度的不同，可以分為劃傷、拉缸、燒傷和咬缸，但在廣義上統(tǒng)稱拉缸。拉缸發(fā)展嚴重時會造成咬缸，致使柴油機停車。這是柴油機管理中最嚴重的事故之一，應(yīng)盡力避免。

關(guān)鍵詞：柴油機故障;柴油機管理;拉缸

1 拉缸故障案例

1.1 案例一

某航運公司長江42003號貨輪6L23/30主機在短時間內(nèi)連續(xù)四次都在同一缸發(fā)生拉缸，損失很大。該主機編號94-39，已連續(xù)運行多年，一直都很正常。根據(jù)主機運轉(zhuǎn)時間狀況，該公司對柴油機進行了常規(guī)保養(yǎng)和維修，工作結(jié)束立即投入運營。船開出去不久后就發(fā)生了拉缸，且事前無任何征兆，油壓水溫等都顯示正常。拉缸后，船員進行了檢查并更換了相關(guān)部件，裝復(fù)后又立即投入營運，但船開出后不久第一缸發(fā)生再次拉缸。船員懷疑更換新部件后磨合時間不夠，重新更換損壞的部件后，增加磨合時間，但主機轉(zhuǎn)速超過600r/min時，第一缸又出現(xiàn)拉缸，連續(xù)四次在同一缸發(fā)生拉缸，事前無任何征兆。船員懷疑更換新部件后磨合時間不夠，重新更換損壞的部件后，增加磨合時間，但主機轉(zhuǎn)速超過600r/min時，第一缸又出現(xiàn)拉缸，連續(xù)四次在同一缸發(fā)生拉缸，事前無任何征兆。公司非常著急：是船員操作不正確，還是更換的部件質(zhì)量有問題？還是主機本身某個部位變形？帶著種種猜想和疑惑不解，向柴油機售后服務(wù)商求助。

服務(wù)商上船后首先根據(jù)用戶的要求對需要更換的部件進行了測量檢查，再對前幾次拉缸損壞的部件進行了仔細察看檢查，檢查中發(fā)現(xiàn)損壞的活塞缸套表面拉痕都很規(guī)則均布四周，幾次拉缸損壞的程度都幾乎相同，從現(xiàn)象上看是活塞缸套過熱引起的拉缸，但航行記錄上油壓、水溫、排溫都正常，怎么會拉缸呢，拆開第一道主軸瓦檢查未見異常，用滑油預(yù)供泵壓油檢查，壓力正常，滑油流量未見異常，只是感覺第一缸滑油出油量比其他各缸少一些，對此服務(wù)商要求擴大檢查主滑油分配管，當時船員還有埋怨情緒，不想拆卸主油管，在服務(wù)商堅持說服下，拆開主滑油分配管發(fā)現(xiàn)在第一缸滑油進油孔內(nèi)，有一條粗毛巾堵在里面，雖未完全堵死，但由于滑油流量少造成活塞冷卻不足而拉缸。

經(jīng)船員回憶，對主機進行常規(guī)保養(yǎng)時，連接主滑油管的外饑接管拆卸過，當時由于怕有臟東西進入主滑油管內(nèi)，就用了一條粗毛巾堵在里面，安裝時忘了取出來，所以導(dǎo)致了近期多次連續(xù)拉缸，造成該船多次停航，不能營運。

1.2 案例二

在裝配某品牌5L16/24機組時，出現(xiàn)不能盤車的現(xiàn)象，廠家對機架、曲軸和氣缸套等零件的相關(guān)裝配尺寸進行了檢查，結(jié)果如下：

連桿：兩孔平行度：0.022mm。

活塞：活塞銷孔與外圓的垂直度：0.023mm，活塞裙與活塞頭的中心偏差：0.037mm。

冷卻水套：兩端面平行度：0.021mm，內(nèi)孔與基準面的垂直度：0.020mm。

缸套：止口斷面與基準中心線跳動：0.007mm，內(nèi)孔與外圓中心線基準跳動：0.015mm，火焰圈孔與基準中心線跳動：0.050mm。

曲軸：各項相關(guān)尺寸符合圖紙要求。

在發(fā)現(xiàn)盤車不靈活之后，更換了機架和曲軸，但是盤車還有一點輕微的卡滯現(xiàn)象。由于客觀原因，該機組正常試車。

動車磨合開始，5分鐘檢查時發(fā)現(xiàn)第1、2缸出現(xiàn)拉缸。拉缸表面現(xiàn)象基本一致，活塞內(nèi)部潤滑、連桿供油、活塞銷表面潤滑良好，沒有出現(xiàn)異?，F(xiàn)象。為了核實拉缸的原因和查明柴油機不能盤車的原因，廠家對氣缸單元安裝機架后機架的變形情況進行了檢查。

測量方法：在機架僅裝好的主軸承蓋的情況下，檢查2個凸輪軸孔和主軸承孔的直線度;將5個氣缸單元（不安裝活塞連軸桿組）裝入機架，在擰緊的情況下，檢查凸輪軸孔和主軸承孔的直線度變化，看機架是否變形;在此狀態(tài)下，將機架放平，測量氣缸套的內(nèi)徑變化。

測量結(jié)果：裝入氣缸套后，機架的凸輪軸孔和主軸承孔基本沒有變化，說明機架的剛度足夠，沒有產(chǎn)生變形;氣缸套的內(nèi)徑變化非常大，5個氣缸套的下部尺寸都在+0.02—0.03mm左右，在圖紙要求的范圍內(nèi)，但是在倒角接觸的位置，有2只氣缸套尺寸為-0.04mm，其余3只氣缸套的尺寸為-0.10mm。

結(jié)論：活塞銷垂直方向的活塞直徑尺寸為159.91mm，所以在該位置，活塞與氣缸套之間為過盈配合，導(dǎo)致不能盤車。當氣缸套變形量比較小的時候，雖然能盤車，但是有輕微的卡帶現(xiàn)象，這種情況在動后，由于工作溫度升高，摩擦副之間的干涉加劇，最終導(dǎo)致拉缸。質(zhì)量管理部對現(xiàn)場和庫存的氣缸套進行了詳細的檢查，發(fā)現(xiàn)氣缸套的機架安裝平面與倒角邊緣線的距離為32.5mm（自由公差：正負0.30mm），但實際尺寸明顯超過圖紙要求在33.0—33.3之間。兒機架的相應(yīng)尺寸為33.5mm，實際在33.2—33.3之間，符合自由公差的要求。從上述兩個尺寸來看，部分氣缸套安裝后會出現(xiàn)干涉的情況。

糾正預(yù)防措施：（1）對庫存的所有L16/24氣缸套進行返工，尺寸控制在32.5mm以下。（2）技術(shù)中心在圖紙上明確氣缸套上33.5尺寸的公差范圍。（3）修改QRQ8209-04（L16/24氣缸套檢驗報告），增加該檢查項目。（4）質(zhì)量管理部的外檢員和數(shù)控監(jiān)查員在以后的工作中，關(guān)注該尺寸的檢查。

對已經(jīng)試車結(jié)束的L16/24發(fā)電機組進行檢查;使用內(nèi)窺鏡檢查氣缸套的磨損情況。質(zhì)量部在裝配實驗分廠的配合下，檢查完了所有在廠內(nèi)的L16/24柴油機，總共有四臺機8個氣缸套出現(xiàn)比較輕微的劃傷。

2 案例解析

拉缸現(xiàn)象是指活塞組件與氣缸套之間相對運動的工作表面的相互作用而造成的表面損傷。根據(jù)損傷程度的不同，可以分為劃傷、拉缸、燒傷和咬缸，但在廣義上統(tǒng)稱拉缸。拉缸發(fā)展嚴重時會造成咬缸，致使柴油機停車。拉缸事故發(fā)生后，維修和更換工作量較大，小則更換全套活塞、活塞環(huán)、氣缸套等摩擦副，大則損壞機架、曲軸造成更大的損失。這是柴油機管理中最嚴重的事故之一，應(yīng)盡力避免。

2.1 拉缸故障原因

探討發(fā)生拉缸事故的直接原因可以歸納為：活塞、活塞環(huán)和氣缸套摩擦副過熱。但造成該摩擦副過熱的原因則可分解為：潤滑不良和氣缸工作溫度太高。潤滑不良可以說是發(fā)生拉缸事故的最常見原因。本案例1長江42003號貨輪6L23/30主機就是因為潤滑油道中進入異物造成潤滑油供油不足導(dǎo)致拉缸的典型。氣缸工作溫度太高。是發(fā)生拉缸事故中另一個比較常見的原因。增壓空氣進氣溫度（空冷器后）過高、柴油機長期低負荷工作使燃燒室部位積碳嚴重、更換活塞環(huán)和氣缸套后磨合不夠、各缸工作不均勻甚至個別缸長期超負荷工作以及活塞、活塞環(huán)和氣缸套摩擦副間隙太小甚至存在干涉（案例2）、活塞環(huán)質(zhì)量低劣都有可能造成氣缸實際工作溫度升高，以致產(chǎn)生拉缸嚴重后果。

2.2 舉一反三分析拉缸前的癥狀和容易出現(xiàn)拉缸的細節(jié)

（1）拉缸前的癥狀。柴油機在運轉(zhuǎn)過程中，如果出現(xiàn)下列現(xiàn)象，很有可能會發(fā)生拉缸故障：①柴油機運轉(zhuǎn)的聲音比平時偏大。②轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定會出現(xiàn)自動下降。由于摩擦力增大，致使柴油機轉(zhuǎn)速下降，甚至停車;③曲軸箱或掃氣箱冒煙或冒火。如果出現(xiàn)拉缸時。缸套、活塞等零件溫度會迅速升高，很有可能會發(fā)生內(nèi)燃。④排氣、冷卻水和潤滑油的溫度也會明顯升高。

（2）拉缸的原因細節(jié)分析。拉缸的原因是有很多方面的造成的話，同時也是比較復(fù)雜的，有時往往多個因素的綜合影響。如船舶振動過大和船體變形、柴油機的裝配和安裝質(zhì)量、柴油機有關(guān)的輔助機械布置不合理，以及有些柴油機自身存在的冷卻、潤滑、燃油等方面的問題。現(xiàn)就在正常運行中容易引起拉缸的因素分析如下：①氣缸套的安裝不到位。氣缸套安裝質(zhì)量不高，引起其局部變形，使活塞和氣缸套間隙為負值，從而導(dǎo)致拉缸。如某柴油機因封水橡皮圈太粗，使氣缸裝進氣缸體時過緊而局部變形，局部向內(nèi)凸起。機器運行后在封水橡皮圈區(qū)域左右對稱 40b～ 60b范圍內(nèi)的氣缸套表面拉毛，同時，活塞在活塞銷孔兩邊 40b～ 60b范圍內(nèi)拉毛。②氣缸套與活塞之間的組件裝配間隙過大或過小。如果間隙過大的話，不僅會竄氣嚴重、破壞油膜，而且活塞在氣缸內(nèi)擺動過大時，活塞環(huán)外圈工作面的上下棱緣與氣缸壁接觸，使接觸壓力增大，容易破壞油膜，引起拉缸。如果間隙過小的話，活塞環(huán)會出現(xiàn)所謂/機械粘著0，隨著活塞環(huán)的往復(fù)上下運動，環(huán)和氣缸壁之間可能出現(xiàn)過大的接觸壓力而粘著，使環(huán)脹死，不僅環(huán)可能被拉斷，而且會產(chǎn)生拉缸。③活塞環(huán)開口間隙過小?；钊h(huán)安裝時直切口活塞環(huán)的最小間隙一般為缸徑的0.6%，斜切口活塞環(huán)的最小間隙大約相當于缸徑的0.4%左右。柴油機運行時，活塞環(huán)和氣缸套都因溫度增高而膨脹。但是，活塞環(huán)溫度比氣缸套高，沿圓周方向伸長多一些，開口間隙減小。當活塞環(huán)移到氣缸下部工作表面時，因為氣缸套的溫度較低，膨脹小，而且磨損也小，活塞環(huán)開口間隙就有可能消失，甚至形成負值，從而可能引起拉缸。④冷卻不足。柴油機在額定負荷和正常冷卻的情況下，第一道環(huán)對應(yīng)缸套處的溫度在 200℃左右。當冷卻水量壓力不足、冷卻水腔內(nèi)水垢、鐵銹過多、或者冷卻水供應(yīng)中斷時，氣缸套工作表面溫度過高、油膜不易建立、甚至燒焦，導(dǎo)致氣缸套上部工作表面出現(xiàn)拉缸。

2.3 應(yīng)急處置

（1）早期發(fā)現(xiàn)拉缸，首先應(yīng)加大氣缸注油量。若過熱現(xiàn)象不消除且航行中不允許停車時，可減油降速、單缸停油、加強活塞冷卻并打開該缸示功閥，直到過熱現(xiàn)象消除。不可同時增加氣缸套冷卻水量。

（2）發(fā)現(xiàn)拉缸且條件許可臨時停車，首先要減低柴油機轉(zhuǎn)速。

（3）發(fā)生拉缸事故后應(yīng)充分檢查相關(guān)的機架和曲軸油道，確認油道中是否有異物堵塞。

（4）造成活塞、活塞環(huán)和氣缸套摩擦副潤滑不良還有可能是潤滑油牌號不當（使用的潤滑油牌號低于API分類CD級）、潤滑油品質(zhì)惡化、潤滑油壓力太低以及潤滑油管路中管接頭泄漏等原因，在處理過程中應(yīng)逐個進行檢查和排除。

（5）若拉缸故障無法修復(fù)或不允許修復(fù)，可采取封缸運行的方法處理。

3 結(jié)語

本文對兩例船舶柴油機拉缸故障進行分析，對案例進行回顧，分析拉缸原因以及應(yīng)急處置方法。為使船舶柴油機在各種航行條件下可靠、不間斷的工作，輪機管理人員要努力提高業(yè)務(wù)水平，正確執(zhí)行操作規(guī)程，認真做好柴油機啟動前的準備工作和運行中的管理工作，確保柴油機處于良好技術(shù)狀態(tài)。

參考文獻：

[1]孫培延.船舶柴油機[M].大連：大連海事大學(xué)出版社，2006.