柴油发电机组气缸和气缸套磨损原因
应急柴油发电机组作为供电系统的最后一道防线，在主电源和辅助电源失效时启动，向安全执行机构和设备提供电力，确保反应堆安全停堆。近几年，某型应急柴油发电机组在国产化历程中发生了多起气缸套异常磨损问题，对该型机缸套异常磨损问题的分析及解决迫在眉睫。
一、缸套异常磨损常见现象及影响：
缸套异常磨损分为两种
1、缸套磨损速率过快。
2、缸套内表面出现肉眼可见的机械损伤。
通常发生在磨合期间及柴油发电机最初运行期内，按照损伤程度的不同又可以分为线状划伤、片状擦伤及缸套与活塞间粘连抱死等几类。
图1 气缸做功磨合示意图
二、气缸磨损规律
1、沿长度方向成“锥形”
图2是气缸沿长度方向磨损示意图，图中的阴影部分表示磨损量，由图可知：在活塞环运动区域内磨损较大；这种磨损是不均匀的，上重下轻，使气缸沿长度方向成“锥形”；其最大磨损发生在活塞处于上止点时，与第一道活塞环相对的气缸壁稍下处；最小的磨损发生在气缸的最下部，即活塞行程以外的气缸壁。
图2 气缸沿长度方向磨损示意图
2、沿圆周方向“失圆”
气缸沿圆周方向的磨损规律如图3所示。正常情况下，沿圆周方向的磨损也不均匀，有的方向磨损较大，有的方向磨损较小，使气缸横断面呈失圆状态，在通常情况下，气缸横断面磨损最大部位是:与进气门相对的气缸壁附近以及沿连杆摆方向的气缸壁两侧。
图3气缸沿圆周方向的磨损规律
3、在活塞环不接触的上面，几乎没有磨损而形成“缸肩”
在气缸的最上沿，不与活塞接触的部位，几乎没有磨损。柴油机经过长时间工作后，在第一道活塞环的上方，形成明显的台阶，这一台阶俗称为“缸肩”。
4、对多缸机而言，各缸磨损不一致。
主要是由各缸的工作性能、冷却强度、装配等不可能完全一致而造成的。锥形磨损和失圆磨损严重影响柴油机工作性能，当其超过一定范围，将破坏活塞、活塞环与气缸的正常配合，使活塞环不能严密地紧压在气缸壁上，造成漏气和窜机油，严重时还会产生“敲缸”，使柴油机耗油量增加，功率显著下降。
三、缸套异常磨损故障树
根据气缸套异常磨损的机理，对零部件生产制造、发电机组装配、试验、现场调试、运维等各环节关联要素进行全面分析，建立故障树。
1、珩磨网纹原因
缸套珩磨网纹技术复杂，控制要求精度高，目前国内制造水平与国外制造水平存在一定差距。在前期2台缸套异常磨损发电机组的检查中发现：缸套珩磨网纹三个形态参数、虽满足图纸规定的要求，但网纹高点过多，微观形态控制不当，从而引发了大面积缸套异常磨损问题。
2、清洁度问题
应急柴油发电机对清洁度因素非常敏感，从而对零部件制造、发电机组装配、试验及运维全过程都提出了很高的要求。但该项要素的控制涉及多个环节，且和环境、工艺规范、人员意识等密切相关，控制难度大，也是缸套异常磨损最常见的主要原因。历次缸套异常磨损涉及到的清洁度问题主要有：零部件加工过程倒角存毛刺，试验过程中厂房环境不良，拆检防护不当，长期停车后缸套表面锈蚀等。
3、装配问题
某台机出现缸套异常磨损后，依据故障树进行排查分析，发现活塞环装反，导致活塞环与缸套在往复运动过程中相互摩擦，破坏油膜建立，最终导致异常磨损。该问题的发生，主要是装配和检验人员工作不到位所致。
4、锈蚀问题
现场某台机在小修期间检查缸套时发现异常磨损，同时，缸套表面可见明显锈蚀痕迹。锈蚀问题可归为清洁度因素，但因其锈蚀现象明显，加之产生的原因多种，故而单独提出。
产生锈蚀的原因有现场环节：
（1）柴油发电机停放时间过长（一般为1年），超过油封期要求，没有进行二次油封；
（2）现场二次油封时，未按照油封工艺进行油封；
（3）柴油发电机在现场开箱，起油封过早（预润滑系统不具备连机工作条件），海边空气潮湿、空气盐分含量较高，没有及时进行防护或油封；
（4）冷凝水或雨水通过排气管进人缸内；
（5）发电机组运行操作不当。
5、预供滑油进机压力低
根据技术专利方的要求：预供滑油在45℃以上时，其需≥0.05mpao，现场某台出现缸套异常磨损的发电机组，经核查参数记录，发现其现场预供滑油进机压力为0.020、0.025mpao由于预供滑油烁力低，在预润滑阶段，滑油较难在缸套表面建立起良好的油膜，加之现场一般采用快速起动方式，更容易引起缸套表面异常磨损。
通过对故障树中各个因素进行分析，结合气缸套异常磨损的现象，可得出造成上述气缸套异常磨损的主要因素有珩磨网纹、清洁度、装配、预供滑油进机压力低及锈蚀等。以上归纳的几种原因是各次缸套异常磨损的主要原因，一般情况下，缸套异常磨损是由几种原因综合作用引起。
