Introducción
El motor diésel 8DK28 se utiliza ampliamente en motores de barcos, motores auxiliares y centrales eléctricas de carga, con una potencia unitaria única de 2500 kW/750 (r/min)-¹).
Sin embargo, durante el funcionamiento se producen frecuentes fracturas y grietas en los pistones, lo que provoca graves pérdidas económicas y de reputación. Analizamos las causas de las roturas de pistones y del desgaste anormal de las camisas de cilindros en este tipo de máquinas y proporcionamos las contramedidas correspondientes.
1, Descripción del fenómeno del accidente.
El primer accidente ocurrió en el granelero de 9.000 toneladas No. 9 Fusheng en Tianjin.
El 25 de enero de 2005, cuando el barco navegaba a 3 millas náuticas del puerto de Xiamen, la tripulación descubrió que la tapa del orificio de inspección del octavo cilindro del motor diésel 8DKM-28 había sido perforada por un agujero.
El ingeniero jefe ordenó una inspección de parada y encontró que el pistón del octavo cilindro estaba roto y tenía un desgaste superficial anormal; Desgaste anormal de pasadores de pistón; Hay muchas partículas de hierro en el cojinete del pasador del cigüeñal; También hay polvo de hierro presente en el filtro de aceite. El barco sólo funcionó durante más de 1700 horas desde la entrega hasta su aparición.
En los tres años siguientes, se produjeron sucesivamente 180 casos de este tipo, lo que provocó pérdidas económicas directas de casi 2 millones de yuanes.
2, análisis de causa de falla
Para descubrir la verdad del accidente y evitar la recurrencia de tales fallas, el personal de servicio de nuestra compañía llevó a cabo una inspección exhaustiva de todos los pistones, bielas, camisas de cilindros, cojinetes principales, cojinetes de biela y pasadores de pistón del motor diesel en 27 de enero de 2005. Se encontró que los pistones de los cilindros 1-8 presentaban distintos grados de grietas.
El pistón del octavo cilindro está completamente destrozado en el asiento del bulón; Al desarmar e inspeccionar el cojinete del pasador del cigüeñal, se encontró que había polvo metálico en el cojinete y también apareció una gran cantidad de polvo metálico en el elemento filtrante. Hubo acumulación de carbón y desgaste anormal en el pasador y el segmento del pistón.
Después del análisis, los motivos de las grietas, fragmentación y desgaste anormal del pasador del pistón son los siguientes.
1. Mala calidad del aceite lubricante.
Las estadísticas han demostrado que la calidad del aceite lubricante de cualquier barco que sufra tales accidentes no cumple con los requisitos especificados, y las impurezas como el aluminio y el vanadio exceden seriamente el estándar. Las partículas de impureza como el aluminio y el vanadio ingresan al espacio entre el revestimiento del pasador del cigüeñal y el pasador del pistón y, bajo fuerza externa, finalmente causan un desgaste anormal del revestimiento del pasador del pistón del eje y del pasador del pistón.
2. Estructura de pistón irrazonable y calidad de fabricación no calificada
a. Desde la entrega y funcionamiento del motor diésel 8DKM-28, más de 180 pistones han experimentado grietas o fragmentación. A partir de la observación de la fractura y aparición de grietas, todas aparecieron en el área de soporte elástico del asiento del pasador del pistón.
El espesor de pared teórico de esta zona es relativamente fino, sólo 3,5 mm; Después de la fundición, el espesor de la pared de la pieza en bruto es desigual. Tras la disección, se encontró que la parte más delgada mide solo unos 3 mm, lo que provocó grietas o fracturas en el pistón bajo la acción del empuje lateral. Ésta es una de las razones de la rotura del pistón.
b. Según el dibujo, el pistón debería ser cónico, pero después de realizar mediciones a bordo, se encontró que los pistones del séptimo y octavo cilindro son generalmente gruesos de arriba a abajo y son pistones cilíndricos rectos típicos.
3. El sistema de tuberías de combustible no está envuelto con una capa aislante.
Según las regulaciones, cuando se quema petróleo pesado, el sistema de tuberías de combustible externo debe envolverse con una capa aislante.
Sin embargo, tras la inspección realizada por el personal de servicio, se encontró que el sistema de tuberías de combustible, aproximadamente 35 m desde la unidad de suministro de combustible hasta la entrada de combustible del motor principal, no estaba envuelto con una capa aislante, lo que resultaba en una disminución de la temperatura cuando el petróleo pesado ingresaba al diesel. motor (sólo 103 grados, especificado como 130 grados) y una alta viscosidad, alcanzando 18 ct (especificada como viscosidad de entrada de combustible de 13-14t).
Cuando el motor diésel funciona de esta manera, la atomización del combustible es deficiente, la combustión se deteriora, provocando acumulación de carbonilla en el pistón y en los aros del pistón, que a su vez quema la parte superior; Provocar fugas en el anillo del pistón, lo que hace que el aceite lubricante entre el pistón y la camisa del cilindro se descomponga, dificultando la formación de la película de aceite, lo que resulta en una fricción seca entre el pistón y la camisa del cilindro, lo que a su vez causa un desgaste anormal del pistón y el cilindro. transatlántico. Bajo la acción del empuje lateral, el pistón eventualmente se agrieta y se fractura.
Esta es la principal causa de fractura de pistón.
4. No hay unidad de precalentamiento configurada
Las consecuencias de no configurar una unidad de precalentamiento pueden causar que el motor diesel tenga baja temperatura del aceite lubricante, flujo deficiente, alta viscosidad, suministro de combustible relativamente reducido, suministro insuficiente de aceite en la superficie interna de la camisa del cilindro, fricción seca entre la camisa del cilindro y pistón y desgaste anormal de la camisa del cilindro y del pistón durante el arranque (especialmente a bajas temperaturas).
A medida que el desgaste se intensifica, bajo la acción de tensiones térmicas y mecánicas, el pistón comienza a agrietarse y finalmente se fractura en el asiento del pasador con el espesor de pared más débil.
5. No lavar el sistema de tuberías de combustible y aceite lubricante antes de atracar
Según la normativa, las tuberías de aceite lubricante y combustible a bordo del barco deben lavarse antes de atracar con el motor diésel.
Sin embargo, para ahorrar costos, el astillero no lavó completamente el sistema de tuberías de combustible y aceite lubricante del barco antes de atracar. Bajo el lavado del aceite lubricante y el combustible, la escoria de soldadura, la suciedad y otros desechos de la tubería se desprendieron gradualmente y entraron en el motor diesel, causando un desgaste anormal de las camisas de los cilindros y los anillos del pistón, lo que finalmente provocó el sobrecalentamiento y el agrietamiento del pistón.
6. Fugas leves graves de anillos de pistón y revestimiento inestable
Si hay una ligera fuga o se desprende el revestimiento del anillo del pistón, lo que provoca un sellado deficiente y un flujo de gas a alta presión entre la camisa del cilindro y el pistón, dañando la película de aceite lubricante y provocando desgaste adhesivo de la camisa del cilindro y el anillo del pistón, lo que resulta en un desgaste anormal de la camisa del cilindro y el anillo del pistón y, en última instancia, provoca que el pistón se sobrecaliente y se rompa.
3, Medidas tomadas
a. Inste al armador a comprar aceite lubricante calificado de acuerdo con el manual del motor diesel, asegurándose de que el contenido de sodio y vanadio esté dentro del rango especificado.
b. Mejorar la estructura del pistón cambiando el espesor de la pared del pistón de 3,5 mm a 5,5 mm, aumentar la resistencia del pistón y evitar fracturas causadas por una resistencia insuficiente del pistón; Cambie el diseño general a un pistón dividido con una corona de pistón de acero resistente al calor de alta resistencia y un faldón de pistón de hierro dúctil de alta resistencia, que puede evitar que el pistón se queme y se rompa.
C. Inste a los astilleros y propietarios de buques a envolver una capa aislante de 25 mm de espesor en el sistema de tuberías de combustible desde la unidad de suministro de combustible hasta la entrada de combustible del motor diesel, asegurando que la temperatura del combustible de entrada del motor diesel se mantenga a 130 grados y la viscosidad se mantenga en { {2}} cst, con el fin de solucionar los problemas de mala atomización del combustible y deterioro de la combustión, y prevenir la recurrencia de accidentes por fractura de pistón.
d. Inste al armador a resolver el problema de configuración de la unidad de precalentamiento, de modo que cuando el motor diesel arranque a baja temperatura, la temperatura del aceite lubricante pueda mantenerse en 50-60 grados para aumentar el suministro relativo de aceite lubricante, resolver el problema seco Problema de fricción de la camisa del cilindro del pistón y evita que la camisa del cilindro se tire y se rompa el pistón.
mi. Inste al propietario del buque a volver a lavar el sistema de tuberías de combustible y aceite lubricante a bordo de acuerdo con la Especificación de lavado de equipos externos del motor diésel DK28, para evitar que escoria de soldadura y partículas de óxido entren en el motor diésel, a fin de evitar accidentes como el tirón de la camisa del cilindro. , desgaste anormal de los anillos del pistón y rotura del pistón vuelva a ocurrir.
F. Controle estrictamente la calidad de fabricación de los anillos de pistón, realice inspecciones estrictas en los anillos de pistón entrantes, asegúrese de que cada anillo de pistón no pierda luz y el recubrimiento no se caiga, y no se permita la entrada de anillos de pistón que pierdan luz y el recubrimiento se caiga la línea de montaje.
4. Conclusión
a. Inste al armador a comprar aceite lubricante calificado de acuerdo con el manual del motor diesel, asegurándose de que el contenido de sodio y vanadio esté dentro del rango especificado.
Puede evitar que las partículas de sodio y vanadio del aceite lubricante entren entre la camisa del cilindro y el pistón, provocando un desgaste anormal del pistón y la camisa del cilindro.
b. El espesor de la pared del pistón se cambió de 3,5 mm a 5,5 mm, lo que aumentó la resistencia del pistón y evitó que se agrietara debido a una resistencia insuficiente; El pistón integral de hierro dúctil ha sido reemplazado por una parte superior de acero resistente al calor de alta resistencia y un faldón de pistón de hierro dúctil de tipo dividido, lo que mejora la resistencia al calor del pistón y evita la aparición de fracturas causadas por la deposición de carbón en la parte superior.
C. Insta al astillero a envolver una capa aislante de 25 mm de espesor en el sistema de tuberías de combustible, mantener la temperatura de entrada del combustible a (130 ± 1) grados y la viscosidad dentro del rango de (13 ± 1) CST, y evitar que se produzca una atomización deficiente del combustible y deterioro de la combustión; Se ha erradicado el fenómeno de acumulación severa de carbón y sellado deficiente en la parte superior, primero y segundo aros del pistón, que conduce a la entrada de gas a alta temperatura y alta presión en el cilindro, evitando así el desgaste anormal del camisa de cilindro y pistón y fragmentación del pistón.
d. Instó al armador a resolver el problema de la configuración de la unidad de precalentamiento, resolvió los problemas de baja temperatura del aceite lubricante, alta viscosidad y flujo deficiente cuando los motores diésel arrancan a bajas temperaturas, facilitó la formación de la película de aceite entre el pistón y el cilindro, evitó la fricción seca entre el pistón y el cilindro y eliminó la aparición de desgaste anormal de la camisa del cilindro y fractura del pistón.
En resumen, al tomar las medidas anteriores, se ha revitalizado el motor diésel 8DKM-28 del barco Tianjin Fusheng No. 9. Tras 9 años de seguimiento no se han encontrado problemas de calidad, y se han solucionado fundamentalmente los problemas de rotura de pistones y desgaste anormal de camisas de cilindros en el motor principal del barco.
