柴油发电机气缸垫漏油漏水问题剖析与修理举措

　　柴油发电机气缸垫、汽缸盖和机体装配在一起，缸盖底面与压缩终了时的活塞顶部组成一个密封燃烧室，为了保证密封杭州康明斯发电机，在缸盖和缸体之间装有汽缸垫。通常，汽缸垫选用薄钢板制作而成，其中，水道孔、油道孔、燃烧室密封孔采取橡胶圈与薄钢板硫化粘结，粘接强度≥3 MPa，能有效承受最高燃烧压力达15.5 MPa的冲击，保证燃烧室密封，预防渗水、漏油、漏气。气缸垫失效将导致燃烧室密封不严并造成局部漏气，使过热高压的气体冲出燃烧室，造成气缸套变形，密封阻水圈损坏以及缸盖和缸体之间过梁处受高温高压气体的冲击，引起烧蚀沟痕，导致维修困难或机件报废，这些情形将严重危害柴油发电机的操作经济性及可靠性。

　　      关于装有康明斯4B3.9系列柴油发电机的深圳用户，在运行了2000小时后试机时汽缸垫与机体结合面有多处不同程度的油迹。疑是汽缸垫失效导致渗漏问题，结合气缸垫、缸盖和机体的尺寸计算，以及密封构成的安装（如图1所示），通过对该情形进行了剖析，并经过试验验证，确定了致使该状况的真实原由，并提出了优化方法，该问题得到解除。

　　      装有cummins4B3.9系列柴油发电机在试运行时，发现柴油发电机汽缸垫与缸体结合面处有不同程度的油迹，怀疑是从气缸垫处渗漏。

　　      拆装缸盖前对缸盖螺栓的拧紧力矩进行了测量，满足查验力矩300（N·m），缸盖螺栓裸露部分有机油。拆检后目测验查汽缸垫等零部件没有异样，缸体螺栓孔内存有3～4mm机油。

　　      根据柴油发电机的作业原理和气缸垫、汽缸盖的安装情况，初步分析认为：造成气缸垫和机体结合面有油迹的起因可能有以下几种：

　　（4）安装时缸盖螺栓涂机油较多，随着柴油发电机的震动和过热，螺纹间隙处的机油流出，造成机体和气缸垫结合面渗油漏水的假象。

　　      为了进一步确认损坏起因，对上述可能的故障因由进行逐一分析、验证。

　　      首先为解除其他零件对汽缸垫密封的影响，对3台机体装配缸套的止口深度尺寸8.9±0.03 mm及3件缸套台肩的厚度尺寸9.02°-0.02mm进行测量，测定结果均符合要求，主要数据见表1。

　　      对所有缸盖螺栓的拧紧力矩进行测定，检测结果满足查验力矩300（N·m）的要求，故而可以解除因缸盖螺栓拧紧力矩不足引起汽缸垫与缸体结合面漏油渗水的可能。

　　（1）机体凸台尺寸8.9±0.03 mm，缸套台肩尺寸9.02°-0.02mm，经计算缸套和机体安装面间隙为：

　　（2）汽缸垫密封橡胶厚度为B=t+0.7±0.05mm，计算密封橡胶的实际变形量。由于缸垫上下凸起部分最大各为0.25mm，实际装配时缸垫凸起部分处于压平状态，所以计算橡胶变形量时不考虑缸垫的凸起尺寸。

　　      密封橡胶的允许变形量为20%~30%，小于20%密封效果不良，超出30%属于永久变形。以t=1.6mm的气缸垫为例进行计算，密封橡胶理论允许的变形量：

　　      经比较，实际最小变形量为0.5 mm，在理论允许的最小变形量0.45～0.675 mm之间，实际最大变形量为0.68 mm，在理论允许的最大变形量0.47～0.705mm之间，通过计算对比，实际规划的汽缸垫的橡胶厚度尺寸B=t+0.7±0.05mm满足性能要点，可以清除因为气缸垫橡胶厚度尺寸设计不合理，导致密封不严，导致渗油漏水。

　　      为了确认汽缸垫的质量，质检人员对汽缸垫重新进行测量，测定结果：汽缸垫外形尺寸符合图样要点，缸垫硬度满足90～120HV，橡胶变形量≤30%，完全符合图样要点，可以清除气缸垫品质问题。

　　（1）缸盖螺栓裸露部分有机油，缸体螺栓孔内存有3～4mm机油，由于装配缘由，装配时缸盖螺栓涂机油较多，在此情形下，热机后随着柴油发电机的振动和过热，螺纹间隙处的机油渗出；

　　      所以汽缸垫标记孔侧和机体结合面处的油迹是缸盖螺栓孔内的机油渗出。

　　      为了进一步验证气缸垫与机体结合面渗油漏水的因由，从康明斯售后站出现同样渗油故障的柴油发电机样板中抽取5台cummins4B3.9柴油发电机，在柴油发电机试验室进行台架验证试验。泄漏试验用工装构成如图3所示，泄漏试验用工具如图4所示。

　　（1）第一台柴油发电机磨合30分钟后，3缸左侧开始漏油渗水，磨合完毕后对渗油渗水位置进行清洗，同时发现前端吊环处机油较多，也进行清洁，然后调试交验，性能参数交验合格后发现各缸均有漏油漏水情形。于是再次进行清洁安庆康明斯发电机，清洁完毕后柴油发电机在全速全负载工况下运行，运行10分钟后4缸产生轻微漏油漏水，继续运行20分钟后1、4、6缸均产生轻微渗油漏水，停机进行清洗，清洁完毕后再次全速全负荷运转，运转15分钟后，1、4、6缸再次产生轻微漏油漏水，但较上次渗油漏水程度有所减小，且每次所渗出机油均较清澈，停机下台架静置（对最后一次发生的轻微渗油漏水未进行清洁）。

　　（2）第二台柴油发电机磨合30分钟后，4缸产生漏油渗水，磨合完毕后对渗油漏水位置进行清洁，然后调试交验，性能参数交验合格后发现1、3、4、5缸均有渗油漏水现状，2、6缸有轻微渗油漏水状况，于是再次进行清洁，清洁完毕后柴油发电机在全速全负荷工况下运转，运行30分钟后未再出现漏油漏水现象，停机下台架静置。

　　（3）第三台柴油发电机磨合20分钟后，2、4缸产生漏油渗水，磨合完毕后对漏油渗水位置进行清洁，然后调试交验，性能参数交验合格后发现各缸均有漏油渗水现象，故而再次进行清洁，清洗完毕后柴油发电机在全速全负载工况下运转，运行20分钟后2、4缸出现轻微漏油渗水现状，停机再次进行清洁，清洗后全速全负载运转40分钟，2缸再次出现轻微漏油渗水，但较上次漏油渗水程度明显降低，且每次所渗出机油均较清澈。停机下台架静置。

　　（4）第4台柴油发电机磨合30分钟后，2缸左侧发生漏油渗水，磨合完毕后对漏油漏水位置进行清洁，然后调试交验，性能数据交验合格后发现2、4、5缸轻微渗油渗水现状，再次进行清洁，清洁完毕后柴油发电机在全速全负载工况下运行，运行20分钟后2、4缸再次发生轻微渗油漏水状况，继续全速全负载运转10分钟后，渗油渗水现象未发生变化，且每次所渗出机油均较清澈。停机下台架静置。

　　（5）第5台柴油发电机磨合20分钟后，5缸产生渗油漏水，磨合完毕后对漏油漏水位置进行清洗，然后调试交验，性能参数交验合格后发现5缸有漏油漏水现象、2缸有轻微漏油漏水现状，再次进行清洁，清洗完毕后柴油发电机在全速全负载工况下运转，运转20分钟后未再发生渗油漏水现象，停机下台架静置。

　　      台架验证试验结束后，柴油发电机下台架静置，第1台柴油发电机静置约46 h，第2台柴油发电机静置约30 h，第3台柴油发电机静置约24h，第4台柴油发电机静置约6h，4台柴油发电机静置后，漏油漏水情形与下台架时一致，未产生新的渗油漏水状况。

　　      根据上述验证状况，关于试验中渗油渗水状况的几个显着特征分析如下：

　　（1）每次所渗出机油均较为清澈，如是气缸垫密封不严，则渗出的机油应为柴油发电机内部的机油，其颜色应偏黑色；

　　（2）清洁之后一次比一次渗油渗水程度减小，如是气缸垫密封不严，则清洁不会减少漏油渗水的程度，清洁完毕后再次运转柴油发电机，渗油漏水状况应会继续发生且漏油渗水程度不会减小；

　　（3）柴油发电机静置后漏油漏水状况未再继续发生：如是气缸垫密封不严，则静置时因缸盖内有残余机油，残余机油应会继续渗出。

　　      综上所述，可以确定柴油发电机气缸垫部位的渗油漏水非柴油发电机内部的机油，而是柴油发电机在装配程序中缸盖螺栓刷涂的机油，在柴油发电机运转步骤中随着柴油发电机的震动及温度的升高，刷涂的机油渗出并沿汽缸垫与缸体结合面渗出南宁康明斯发电机，造成了气缸垫漏油渗水的假象。

　　      为领会决以上渗油渗水问题，可在柴油发电机上采取以下检修方案：

　　（1）在安装汽缸垫的工位处，配置30mm×25 mm×4mm海绵块，将海绵块浸入机油里，然后取出，并将把机油挤出，放置在作业台上。

　　      气缸垫是柴油发电机缸体与缸盖之间重要的密封材料，如果在汽缸垫上涂润滑脂， 当汽缸盖螺栓拧紧时，一部分黄油会被挤压到汽缸水道和油道中， 留在缸垫间的黄油在汽缸工作时， 由于受过热影响， 一部分会流入汽缸燃烧， 另一部分则会形成积炭存于机体与缸盖的结合面间，在高压高温用途下，极易将气缸垫击穿和烧穿， 造成柴油发电机漏气。因此安装气缸垫时切勿涂抹黄油。

　　      修理后，替换后的汽缸垫应满足以下要点：

　　（2）耐热和耐腐蚀性好，即在高温、高压燃气用途下和在有压力的机油及防锈水的作用下，不会烧损或变质；

　　      柴油发电机气缸垫外形如图5所示，安装案例如图6所示。

　　（1）在柴油发电机完全冷却以后再拆装汽缸盖。无论是拆除还是装配气缸盖螺栓，都要按照规定的顺序和功率分2~3次拧紧或拧松，绝对不能一次拧到底。有的柴油发电机规定，按规定力矩拧紧后还要拧转紧固螺母90°。按照规范拆除和拧紧汽缸盖螺栓，这是预防因更换气缸垫而造成气缸盖变形的基本步骤。

　　（2）仔细观察旧气缸垫发生毛病的状况，正确找出汽缸垫故障的真正原因，以便进行有关于性的维修。

　　（3）认真清洁汽缸盖与气缸体的结合表面，对于有铁锈和积炭等残留物，要用刮刀、钢丝刷、化学溶剂等加以解除。然后进行装配前的验看和鉴定，一是用直尺和塞尺查看气缸体和气缸盖结合面的平面度，必要时进行磨削解决；二是查看汽缸套的凸起量，必须符合各机型的要点，防止气缸垫产生早期故障；三是在汽缸垫上适当涂抹吸纳胶（汽缸垫胶），以提高其密封性。

　　（4）注意分清气缸垫的正面和反面，不要装错，必须对齐气缸体、气缸垫、汽缸盖之间所有的油孔和水道孔。如果装错，汽缸垫挡住了气缸体通往汽缸盖的机油油道，将会造成气缸盖上的运动零件过早故障。

　　（5）汽缸盖螺栓经过持久使用后，可能超过了材料的屈服极限，于是更替气缸垫时最好同时更换所有的汽缸盖螺栓。

　　（6）安装完毕，要验查气缸垫是否存在泄漏。新换的汽缸垫，在柴油发电机工作10～15h以后，要重新拧紧一次气缸盖螺栓，以保证汽缸垫可靠压紧和密封。

　　      在操作以上步骤基础可以解决汽缸垫处渗水漏油问题，但是实际更换气缸垫中常常出现这样的状况，重新装配并启动试车后，发现气缸盖与汽缸体结合部位漏气或漏油，反复调整汽缸盖垫片的位置和气缸盖螺栓的紧度都没高效果。这是由于原来的汽缸盖垫片在压力和过热的功能下，已经与气缸盖、气缸体的端面形成了紧密的配合关系，不会发生漏气和漏油。但是经过拆卸以后，如果没有放回原来的位置，则原来的紧密配合关系遭到破坏。为此，在拆除气缸盖垫片前，在发电机的侧边刻画一个记号，在下次组装时，应该对准这个记号，使气缸盖、气缸垫、气缸体恢复原来的对应位置，其实质是让这3个零件上的微观凹凸不平点“对号入座”，再按规定的顺序和功率拧紧气缸盖螺栓，就不会产生漏气和渗油了。

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