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排氣閥常見故障分析

時間:2010-6-2 16:30:17 來源:https://www.mm0535.com 作者:弘凌泵閥 閱讀次數:1721

一、船舶柴油機排氣閥故障的理由剖析

1.排氣閥的工作條件
船舶柴油機中排氣閥的工作條件十分惡劣,氣閥底面與高溫燃燒產物直接接觸,在氣閥開啟期間還继承著高溫「900~1000°C」和具有腐蝕性氣體的高速「達600m/s」沖刷,氣閥主题溫度高達700~800°C,在閥盤與閥桿過渡圓弧中段,溫度有600~700°C,排氣閥工作溫度分布如圖1-1所示。材料發生熱變形。過高的溫度會使金屬原料的機械职能降低,资料發生熱變形。當閥面密封不嚴時,會引起高溫度燃氣對閥面的燒損。氣閥落座時,閥與閥座的慣性力和彈簧作用力的效用下,還承袭著相當大的沖擊性交變載荷,在氣閥出現跳動或氣閥間隙增大時,這種載荷會明顯增加。閥與閥座的撞擊,便当造成密封面的變形和嚴重的磨損。因船用柴油機絕大部分多為增壓柴油機,因为進氣道內的新鮮空氣壓力阻止了從氣閥導管中獲得滑油的可能,因而,金屬之間易發生干摩擦。但在一般柴油機的氣閥以及增壓柴油機的排氣閥座合金面間總會布有一層滑油或煙油等潤滑物。此外,閥桿與導管間會發生磨損,閥桿頂端受搖臂的撞擊與磨損。
2.附加因素的影響
因为燃油價格不斷上漲,航運市場競爭激烈,船東為了降低成本來達到提高競爭才能、獲得多利潤的目的,均使用低價、劣質的燃油。這些燃油的粘度高,滯燃期長,并且釩、鈉比硫的含量高。這種燃油在柴油機中燃燒時,渣油中所含的排放物「燃料灰份」有一部分與排出的氣體沿路離開機器,而残余部分留在發動機內少许高溫「497—797°C」的零件上。譬喻,排氣闊和活塞頂,变成沉積,酿成所謂的“高溫腐蝕”。到现在為止,還沒有經濟上合理的工藝過程能從渣油中除去腐蝕元素,連高級合金鋼和堆焊排氣閥鋼受到燃油的腐蝕。
在柴油機運行中違反用車保養規定,低溫啟動柴油機,低溫強迫加載,柴油機氣缸燃燒溫度急劇變化,在柴油機負載狀態下,變換手柄位,使柴油機氣缸燃燒狀態惡化,多量霧化不良的粗大重油粒子噴入氣缸,酿成嚴重的后燃及不完個燃燒,嚴重積炭使排氣閥的閥線外表被積炭污染,变成主機的起動困難,這成為下次主機開車不久后的油頭及排氣閥故障的隱患,因而這些操縱、保養柴油機的不良習慣是引發柴油機氣閥故障的身分。
二、 排氣閥常見故障分析
1.排氣閥燒損
排氣閥燒損是排氣閥見故障。主要原由是排氣閥密封不嚴,变成高溫燃氣显露,使該處熱,以致熔穿金屬资料。酿成排氣閥密封不良的原因主要有以下幾點:⑴因为閥盤不同部位的形狀、厚度分别,受熱、散熱條件区别,閥盤圓周上的溫度漫衍不均勻,主旨溫度高于周邊溫度,形成氣閥閥盤徑的溫度差,過大的溫差形成閥盤的變形從而導致漏氣的產生。⑵船用燃油中含有的雜質在經過燃燒室內的各種復雜熱過程后在排氣閥閥盤及閥座密封錐面沉積成一層混有碳粒的玻璃狀較硬較脆物質,其內混有硫酸鈉、硫酸鈣、氧化鐵等物質。當此層玻璃狀沉積物沉積厚度過大時,在閉閥時的撞擊力下會發生裂紋,反復撞擊后進而發展成剝落,從而变成高溫燃氣噴出通道使氣閥燒損。⑶普通排氣閥密封錐面在工作溫度下硬度不是高,沉積的硬質燃燒產物顆粒在閉閥的撞擊下,可使密封面出現凹坑,從而变成漏氣。
2.排氣閥高溫腐蝕
此刻在航運市場上普遍运用的劣質燃油中含有大量釩、鈉、硫等元素。在燃燒過程中.硫、釩、鈉等元素酿成氧化硫、五氧化二釩、氧化鈉等。氧化物之間要發生反應,并且還要與滑油中的鈣反應,造成低熔點的鹽類,有硫酸鈉,硫酸鈣、区别成份的釩酸鈉等。這些鹽類混合物熔點一般為535°C 当中,同時具有較強的腐蝕性。當零件溫度在550°C 以上時,足以使釩、鈉化臺物處于溶化狀態,附著于零件外表。當排氣閥在工作中時,因为排氣原因「氣閥溫度可達650—800°C 以上」,使它以液態造成沉積在閥盤及閥座以及閥桿與閥面的過渡外貌上。這時即使是特别耐腐蝕的硬質合金鋼會受到腐蝕,腐蝕結果在密封錐面上酿成麻點、凹坑.凹坑可能酿成漏氣。由于上述腐蝕是高溫條件下產生的,以是稱之為“高溫腐蝕”。 在上述高溫腐蝕的有害元素中以釩的危害性為最大。
3.氣閥密封錐面磨損過快
在燃燒室內的爆發壓力作用下閥座與閥盤發生彈性變形,氣閥落座撞擊也會形成閥座及閥盤的彈性變形,這樣會使閥盤錐面反復楔入時,密封錐面產生運動,形成密封錐面磨損。氣閥間隙過大,閥盤與閥座剛度不敷,氣閥與閥座材料性能達不到要求或不结婚,重油中含有多的釩、鈉、硫等有害元素,高負荷運行或燃燒惡化,冷不良,閥桿與導管間隙過大,氣閥機構振動使氣閥落座速率過大等,能使磨損速率增大。
4.閥盤與閥桿斷裂
在閥盤與閥桿的過渡圓角處和閥桿裝設卡塊的凹槽處,由于這些部位應力便当集中,當應力集中到水平,就會發生疲勞斷裂破壞。造成斷裂的理由有:閥桿與導管的間隙過大;閥盤與閥座的變形使局部受力過大;氣閥間隙過大,敲擊嚴重疲勞破壞;氣閥機構的振動。閥桿裝設卡塊的凹槽處是氣閥的最脆弱部位,若該處凹槽加工工藝不良或閉閥沖擊力重會產生疲勞斷裂。
5.氣閥卡死
氣閥卡死主要是因為氣閥閥桿和導管之間間隙過小,當受熱膨脹后二者間隙過盈發生卡死現象。另一方面,當閥桿發生彎曲變形時會使閥桿卡死在導管中。
6.氣閥彈簧斷裂
氣閥彈簧本身結構不合理,內部有短处,加工不合理或利用中發生了扭曲或達到疲勞極限在工作中均會導致斷裂。氣閥彈簧斷裂直接破壞柴油機工作,嚴重時,氣閥可能墜入氣缸。
三、船舶柴油機排氣閥的檢修
1.閥與閥座的主要維修技術
檢修前,測量氣閥底面與缸蓋底面的距離是否超過規定。若此值相差太大,會影響柴油機的壓縮比以及使氣閥與活塞發生撞擊,以是更換氣閥座墊。檢修中,對工作后的氣閥應進行以下測量:閥桿磨損后的圓度誤差和圓柱度誤差,此誤差可用外徑千分尺等測量檢查得到。當這兩項誤差超過與導管协同間隙極限50%時應報廢更換;啟發錐面對閥桿外圓柱面徑向跳動量應不大于0.003mm。否則應報廢更換。檢查時將氣閥頂置于車床的主軸頭與尾頂針之間,兩頂針頂在氣閥原加工頂針孔中,將百分表座于拖板上,并使其表的觸頭與氣閥錐面接觸。氣閥轉動一周中,百分表的讀數變化最大值即為徑向跳動。此時氣閥的夾持狀態如上圖所示;對氣閥進行裂紋檢查,麻點、凹坑等檢查。閥桿外外表允許有一十條之內的且長度不超過20mm的發紋,對錐面及閥桿聯結鎖夾處應進行磁力探傷檢查并消磁。有裂紋者應以報廢處理。
(1)閥與閥座的焊補工藝
從主機上卸下來的排氣閥及閥座有很多油垢、麻點凹坑、燒蝕燒穿,進行清理。清理工作可在車床上加工掉表面污物及原來的噴焊層。噴焊層較硬,其鐵屑為小片狀,而母材多為絲狀。對局部燒蝕嚴重的部位,用砂輪磨掉污物,經著色探傷無裂紋后,可補焊。焊條可選用高鉻鎳奧氏體不銹鋼焊條,含鉬時成绩會更好极少,焊前一般需200°C ,預熱1.5 小時,施以小電流,多層多道焊,注意層間與道間溫度在200°C当中。對超出基體的部门用砂輪磨掉,著色探傷無裂紋后方可噴焊。
(2)閥與閥座的研磨工藝
對閥盤與閥座的研磨角度嚴格按說明書要求進行調整和測量。是閥桿密封面的研磨角度精心調整,在研磨前用千分表找正時,應使千分表頂針對在內接觸面的部位,圓周找正校準到砂輪與密封面具体接觸,要求其偏差應在0.05mm 以內,此數值也是磨掉的最大量。面的研磨標準是:研磨砂輪從整個密封面的寬帶和圓周上均勻的磨掉材料。在檢查閥桿的磨損層時應先清潔閥桿;在圓周目标測量閥桿外徑,不超說明書規定的低限;檢查鍍鉻層的網狀裂紋情況,在靠閥頭部分鍍鉻層上有輕微的裂紋是允許的,但鍍鉻層不允許出現脫皮現象。研磨后應進行密封檢查:氣閥錐面上用軟鉛筆畫出等間隔線條,與閥座貼合,輕旋1/3周后掏出。若發現每條鉛筆線為中部处所被擦去,則表示密封良好。其余可將氣閥裝置按規定組裝完畢后,從排氣道倒入煤油,觀察一十分鐘后,若氣閥處無泄露油痕,可說明密封良好。
2.其余缺陷及處理
(1)氣閥斷裂
氣閥斷裂的主要理由是由于氣閥上溫度漫衍不均勻而導致熱應力過大,或閥盤翹曲,使其继承了較大的的彎曲應力。因此,在使用維護中,要嚴格保證閥桿與導管的配合間隙,磨損超差應及時更換導管。因為過大的配合間隙會導致散熱不良,变成閥桿處漏氣,排氣閥閥桿處漏氣便当变成滑油結焦使閥卡死;過大間隙使氣閥橫向振動加劇,使閥盤與閥座密封面的滑移量增补,磨損加大;還不妨酿成氣閥單邊落座,這常常會形成閥盤與閥桿過渡圓角處斷裂。當然,導管與閥桿的間隙不能過小,否則會導致氣閥卡阻。裝配時閥桿在導管中若能憑自重徐徐下落為好。長期工作磨損后,用手從側面推動閥桿,有搖晃、松動感覺,可判斷超越磨損極限。
(2)氣閥彈簧缺陷的檢測與處理
檢修時應注意對氣閥彈簧外貌裂紋、銹蝕等弊端的檢查。有裂紋者,報廢。銹蝕斑點應用砂布修磨光潔,免得應力集中。彈簧上平臺檢驗,發現彎曲與扭曲超差者,應予更換處理。氣閥彈力不足,會造成氣閥關閉不嚴而引起漏氣。氣閥機構傳動件脫離接觸,產生敲擊,導致磨損加劇。嚴重時可能導致彈簧鎖緊裝置脫落而發生重大事故。檢修時,應取標準彈簧與之做變形量,超差者,應予報廢。
四、結論
排氣閥是柴油機的重要組成部分,它的工作职能的好壞直接影響到主機的正常運行。于是,輪機管理人員對排氣閥工作给以極大的關注。要求做到以下幾點:
航行時認真巡回檢查,注意排溫變化。要注意排氣閥驅動機構供油壓力。在外界海況和主機負荷不變的前提下,如某一缸的排煙溫度出現逐漸上升的趨勢、聲音異常等情況時,應及時正確的判斷出故障所在,采取果斷措施,可有效的控制变乱發生。
平居要加強對噴油器的維護管理,確保噴油器工作。如果噴嘴霧化不良,吊出排氣閥時,明顯可能看到距噴嘴比来的閥座內側,成對角狀堆積了大批的結碳和沒燒盡的燃油的混合物,其外貌成液態狀,且向下流到密封耦合面上,導致結碳,這些結碳,便是燒損閥的“祸首禍首”,這兩處,不妨是閥被燒損的具體部位。
輪機員嚴格按照船舶柴油機說明書要求 ,定期檢驗排氣閥。
閥盤與閥座面上均堆焊有耐熱合金,一般厚度為3mm 左右,拆檢時按說明書要求進測量,當最大研磨量Gt>2.0mm,氣隙G3≤O時此閥不能用。
為了避免在研磨時因为波動引起閥盤外表出現振顫的現象,應盡可以不在船舶航行或拋錨時研磨排氣閥,如果條件允許,在碼頭或專業廠家進行研磨工作。
主機最佳間隔一段時間,在進出港機動用車時,換用輕油燃油系統進行沖洗,有利于改善噴射泵和噴油器的工況,提高燃燒質量。同時,輪機員要勤加注意燃燒室零件的冷,使零件溫度保持在550°C以下,但冷卻水溫度不能調得低一边熱應力過大發生裂紋

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