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油品分析:发动机失效故障分析

时间: 2019-03-21
作者: 澳凯
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案例4:油品分析——发动机失效故障分析



某进口柴油发动机在大修后的十几个小时就发生了曲轴抱死、活塞拉缸的严重事故。经与修理单位联系确定发动机的配件及装配均没有问题。进一步怀疑可能是发动机的润滑有问题:或者用错了油,或者发动机装配时没有将润滑油道清洗干净。但修理单位确认上述两种情况均不存在。于是将疑点集中到是否发动机运行时有杂质进入润滑油道中,但检查空气滤清器后,确认其工作正常,故可疑点集中在发动机装配时零部件没有清洗干净。后经解体检查发现发动机润滑油道堵塞,进气管的内壁有黑色不均匀粘稠物,且用户及修理单位均反映在发动机修理时,曾经利用研磨剂对进气管打磨过。因此疑点集中到发动机装配时没有清洗进气管,或清洗不干净,机油受到污染,导致发动机失效。为验证上述诊断,利用光谱元素分析及铁谱分析对柴油发动机进气管内的残留物进行了检测。

 

1. 样品的发射光谱分析

将进气管内壁的附着物利用0#标油稀释后,对油样中的元素及其含量进行分析。表1为发射光谱分析的结果。



表1进气管内壁的附着物的发射光谱分析结果(单位:mg/kg)


元素

测定值

元素

测定值

元素

测定值

Fe

228

Si

79

Ni

11

Cu

520

Mo

6

Na

96

Pb

15

Al

166

Zn

252

Cr

3

Mn

5

P

252

Sn

19

Ca

774

B

129

Ba

8

Mg

18





                                    


由表中的数据可以发现在发动机进气管内壁附着物中含有大量的铁、铜、硅等元素。用同样方法对发动机油道内的堵塞物进行分析,表1中的结果相符。因此,发射光谱分析表明发动机进气管内的附着物和润滑油道内的堵塞物属同一污染物。



2. 样品的铁谱分析


表2为利用分析铁谱对进气管内壁的附着物定性分析的结果。



表2进气管内壁附着物的铁谱分析结果



磨损颗粒及污染颗粒

主要成分

尺寸范围(微米)

颗粒浓度相对数量等级

个别

少量

较多

大量

正常磨损颗粒

钢/铸铁

<10





粘着擦伤颗粒

钢/铸铁

<10





切削磨损颗粒

钢/铸铁

<10





球状磨损颗粒

钢/铸铁

<10





氧化颗粒

黑色氧化物

10~60





有色金属颗粒

10~60





外界污染颗粒

粉尘、砂粒

10~60





油品变质颗粒

聚合物








由铁谱分析发现在发动机进气管内壁的附着物中含有大量的铁、铜和砂砾颗粒(见图1),且沙砾及铜磨屑的尺寸比较大。用同样的方法对发动机油道内的堵塞物进行铁谱分析,其结果与表2的结果相似。谱片上分布有大量的尺寸在10-60微米的沙砾和铜磨屑。因此,铁谱分析确认发动机进气管内的附着物和润滑油道内的堵塞物同属一种污染物。


发动机失效故障分析

图1 进气管内壁附着物的谱图



结论


通过发射光谱和铁谱分析发现,发动机进气管内的附着物和润滑油道内的堵塞物中含大量污染物,这些污染物中有较多的硬质砂砾颗粒,它主要来源于进气管打磨时残留在管壁上的研磨剂。由于维修后,未将进气管清洗干净,残留于管道上的研磨剂混入到油中,当机油润滑汽缸、曲轴时,这些混入油中的大尺寸硬质颗粒,在摩擦副表面上产生了严重的磨粒磨损,从而导致拉缸和抱轴及事故的发生。

本案例说明,在设备失效分析中不一定需要过多的分析手段,有些故障凭借诊断人员的丰富经验可先行假定,然后利用有关油品分析方法进行验证即可。





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