故障檢修與技術維護

康明斯柴油發電機的機油、進排氣、氣缸壓力異常處理措施

摘要：正確柴油發電機故障診斷方法可加快柴油發電機故障排查效率，對潛在的柴油機故障預測與防范，提前規避不確定故障風險，是當傳統柴油機面臨的亟待解決問題。本文分析了柴油發電機壓力異常問題，針對具體油壓異常、進排氣壓力異常、背壓太高、氣缸壓力太低四方面問題，識別了故障潛在的后果危害，針對不用壓力異常故障原因展開分析，提出了柴油發電機壓力異常排除措施，解除了柴油發電機典型故障，保證柴油發電機良性運行。

一、故障現象

      柴油發電機壓力異常包括機油壓力、進氣壓力、排氣壓力、氣缸壓力等運行參數未能保持正常工況閾值參數，威脅到柴油機運行安全的異常故障現象。

1、油壓異常現象

      當出現進排壓力異常時，表現機油壓力表指示的數值遠低于技術要求（如圖1所示），或者是濾清器前后壓力相差很大，超過150KPa。

2、進排氣壓力異常現象

（1）當出現進排壓力異常時，表現為中冷器前（后）的氣體壓力太低，在全負荷時，低于150KPa（正常值170--180KPa）或無右排缸壓力差別太大，超過30KPa；

（2）渦輪前排氣壓力太高，全負荷時，大于160KPa（正常值140—150KPa），或左右排缸壓力差別太大，超過30KPa；

（3）渦輪后排氣壓力太高，大于3KPa，即所謂背壓太高。

3、氣缸壓力太低現象

      所謂氣缸壓力太低，指壓縮過程中氣缸壓縮壓力太低。任何一缸的最小壓力不應低于最大壓力氣缸的70％，任何氣缸壓力讀數不應低于690KPa，曲線如圖2所示。例如，如果任何一缸的最高壓力為1035KPa，則其它缸的最低容許壓力為725KPa。

圖1  油壓表顯示低于20PSI

圖2  柴油機氣缸壓力曲線

 

二、后果危害

            柴油發電機在日常使用中，出現壓力異常時比較普遍的問題，壓力異常時若不及時處理，會導致柴油發電機潤滑失效、功率下降、油耗升高和冒黑煙，嚴重情況下造成異常磨損和拉缸、拉瓦現象。

1、機油壓力異常的后果

（1）機油壓力過低，引起潤滑不良，甚至潤滑失效。造成零件異常磨損和軸承燒損事故，影響柴油發電機可靠性和使用壽命及正常工作。

（2）當機油濾清器前后壓力差太大時，造成機油不經濾清，直接從旁通閥進入主油道，使不潔之機油進入摩擦付，造成異常磨損和拉缸、拉瓦現象。

2、進排氣壓力異常的后果

（1）進氣歧管壓力過高的故障現象會導致柴油機出現抖動、加速不夠、油耗增加等問題，甚至還可能導致柴油機無法正常啟動；而相反的，進氣歧管壓力過低就會影響柴油機的性能和燃油經濟性，也會導致排放不達標。

（2）排氣背壓對發動機的動力性、經濟性和排放性能有很大的影響。會使排氣不暢，倒致氣缸內氣體無法正常排出，影響進氣量，使發動機性能下降。

3、氣缸壓力異常的后果

（1）柴油機氣缸壓力過低，會造成柴油機動力下降，燃油或機油消耗量增加，排放超標，起動困難。

（2）柴油機氣缸壓力過高，會造成柴油機工作爆燃，起動困難。

（3）柴油機各缸壓力不均，會造成柴油機運轉粗暴或缺缸。

三、原因分析

 

1、機油壓力異常原因

① 當控制器出現圖3標志，表示油底殼油量不足。從而使油泵流量減小，或者機油管路破裂均造成油壓不足。

② 機油濾清器臟污，阻力增大，使機油流通能力減小，造成油壓過低同樣機油泵故障或管路有氣，產生氣阻，均造成機油流量減小，引起油壓過低。

③ 機油壓力與機油粘度成比例關系。當機油內有水或柴油，或者油溫太高，均使機油粘度下降，從而引起油壓過低∶同樣冷卻系統有故障，如風扇轉速過低，低溫水泵泵量小，油冷器臟污均造成油溫過高，而使油壓過低。軸承間隙過大，瀉油太多，保不住油壓，也造成油壓過低。

④ 調壓閥彈簧斷裂，使系統內壓力失去平衡，造成回油量大，而使主油道內機油壓力過低。同樣當調壓閥卡滯或調節不當，均使機油回油太多，引起主油道油壓過低。

2、進排氣壓力異常原因

      由于康明斯系列柴油發電機是增壓中冷進氣系統，所以除從進排氣系統分析外，還要充分考慮增壓器和中冷器的因素。進排氣壓力來源如圖4所示。

① 空氣濾清器污堵，進氣真空度大，造成壓氣機后氣壓低。

② 壓氣機污堵，既使壓氣機效率降低，又使空氣流阻增大，造成增壓壓力降低。

③ 增壓器任何故障，如喘振、葉輪和殼體間隙過大，噴嘴環面積變大，均導致增壓壓力降低。

④ 進氣管漏氣、中冷器污堵，均使進入氣缸的進氣壓力不足。

⑤ 排氣消聲器污堵，柴油排氣背壓增大，增壓的效率下降，造成壓氣機后壓力降低。

⑥ 配氣相位錯亂，影響柴油發電機的性能和排氣脈波的效率。使增壓器作功能力下降，造成進氣壓力不足。

3、氣缸壓力過低原因

      影響柴油發電機氣缸壓縮壓力的因素。

① 缸套活塞環的密封及氣門的密封直接影響缸內壓縮壓力。密封不嚴，將導致氣體從活塞環竄入曲軸箱和從氣門座處漏掉。

② 壓縮比過低，造成氣體壓縮程度不足，引起壓縮壓力過低而進氣壓力過低時，盡管壓縮程度足夠，也因壓縮始點壓力低，導致壓縮終點壓力低。

圖3  當出現此圖標志即代表機油壓力低

圖4  進排氣壓力來源示意圖

 

四、診斷方法和排除措施

     對于壓力異常的診斷主要靠儀器儀表法診斷。并用拆檢法找出造成壓力異常的原因和部位。對壓力異常的不同表現形式和不同的原因，應分別采取措施。

1、油壓異常解決方法

（1）首先應對造成供油不足的潤滑系統方面的因素予以排除。

① 更換破裂之管路和修理管路連接面，使之不漏油。

② 放掉管路中之空氣，消除氣障。

③ 向油底殼加足機油。

④ 通過化驗，對油中有柴油、有水予以確認。當機油粘度下降（小于11min2/s）、閃點降低（小于200℃）和水分增加，都說明油中有柴油或水分。此時應當予以更換。

⑤ 清洗污堵機油濾清器濾芯。

⑥ 通過在試驗臺上試驗，對供油量不足之機油泵進行修理調整，使其恢復流量。

⑦ 對卡滯或彈簧斷裂之調壓閥予以更換，修理調整。

（2）然后對冷卻系統進行修理，使其提高冷卻能力。

① 清洗或修理機油冷卻器。

② 修理低溫散熱器和低溫水泵。

③ 調整或修理風扇傳動皮帶和傳動液力偶合器，使風扇達到規定的轉速。

（3）對因軸承間隙過大或燒瓦引起油壓降低，則應更換、修復軸承，使之達到技術要求。

2、進排氣壓力異常解決方法

      對氣壓過低，則應主要從進排氣系統的零部件上予以排除。

（1）首先排除漏氣因素，更換進排氣管漏氣處法蘭墊片或膠圈，密封處如圖5所示。

（2）然后清洗講排氣系統流通部件，如清洗空氣濾、中冷器、壓氣機及排氣消聲器等。

（3）檢查和調整配氣相位，原理動態圖如圖6所示。

（4）修復增壓器，如調整葉輪和渦殼間隙，噴油環面積及渦輪端面間隙等。

3、缸壓異常解決方法

      對氣缸壓縮壓力過低，主要從燃燒和進氣系統予以排除。

（1）保證進氣壓力在規定范圍內。

（2）更換活塞環，修復或更換缸套、活塞，使之密封良好。

（3）研磨氣門，使氣門與座密封良好。

（4）調整氣缸墊片厚度，保持氣缸蓋與活塞間最小余隙在1~1.5mm之間。

 

圖5  排氣管與增壓器密封連接

 總結：

      柴油發電機需要運行效率及運行過程的可靠性，如果發生故障，一方面會影響使用效率，另一方面會給用電安全性造成影響，甚至造成重大財產損失。因此，柴油發電機潛在故障要提前診斷與排除，保證運行工況的可靠性。本文分析柴油發電機壓力問題，針對故障現象、后果危害、解決措施三部分展開論述；主要闡述了柴油發電機壓力異常問題，針對柴油機存在的油壓、氣壓、缸壓問題展開分析，并對問題產生因素全面剖析，針對具體故障情況做出了具體解決措施，幫助柴油機排除與解除故障，促進柴油發電機良性運行，滿足經濟效益的同時，確保柴油發電機使用過程中的安全性能。

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