|
新聞主題 |
柴油發(fā)電機的機油預潤滑系統原理和故障案例 |
摘要：康明斯公司在本文中針對應急柴油發(fā)電機出現的預潤滑油泵壓力低缺陷，分析柴油發(fā)電機潤滑 油系統設置、工作原理，找出了導致柴油發(fā)電機預潤滑油泵壓力低缺陷的根本原因；通過(guò)對損壞部件進(jìn) 行更換升級，消除了應急柴油發(fā)電機預潤滑油泵壓力低故障，確保了柴油發(fā)電機組的安全穩定運行。
柴油發(fā)電機組啟動(dòng)的條件之一是機油壓力需達到特定的數值才可以啟動(dòng)，潤滑油系統必須保證潤滑油的可靠供應，發(fā)動(dòng)機的ecu中設置有保護功能，在主油道潤滑油壓力低于150kpa以下時(shí)無(wú)法啟動(dòng)。柴油發(fā)電機在啟動(dòng)之前，需要機油預潤滑的時(shí)間，傳統的柴油發(fā)電機組啟動(dòng)是通過(guò)直流預供油泵進(jìn)行預供油，在平常不啟動(dòng)時(shí)，直流預供油泵不進(jìn)行供給，而在實(shí)際開(kāi)機啟動(dòng)時(shí)，需要較長(cháng)的預潤滑時(shí)間；對于康明斯系列的柴油發(fā)電機預啟動(dòng)時(shí)間為60s，數據中心項目的柴油發(fā)電機組要求15s快速啟機帶載，無(wú)法滿(mǎn)足該項指標。
一、預潤滑系統工作原理
當柴油發(fā)電機熱備用時(shí)，預潤滑油泵從油底殼中抽出潤滑油，其中一部分潤滑油通過(guò)一個(gè)過(guò)濾器送至 調速器的執行機構，另一部分潤滑油進(jìn)入柴油發(fā)電機潤滑 油循環(huán)系統。柴油發(fā)電機啟動(dòng)后 （轉速達到 350 r/min）， 預潤滑油泵停運，改由柴油發(fā)電機自身的機帶泵供油。 當柴油發(fā)電機停運時(shí) （轉速降至 90 r/min），預潤滑油泵自動(dòng)啟動(dòng)，向柴油發(fā)電機本體內部供潤滑油。預潤滑油泵入口及出口管道均設置有一道止回閥，防止在柴油發(fā)電機正常運行 （此時(shí)預潤滑油泵停運 ） 時(shí)，機帶泵產(chǎn)生的高壓將預潤滑油泵進(jìn)出口管道內的潤滑油反壓回油底殼。預潤滑回路如圖 1 所示。預潤滑回路壓力傳感器 150MP 位于柴油發(fā)電機本 體預潤滑回路上，由于存在管阻損失，正常顯示的壓力為 0.5— 1.5 bar （根據潤滑油溫度變化）；若壓力低于 0.5 bar，則會(huì )產(chǎn)生壓力低報警。
|
預潤滑油系統原理圖 |
二、預潤滑系統的分類(lèi)
柴油發(fā)電機都具有滑油循環(huán)系統，包括由自己的動(dòng)力帶動(dòng)的潤滑油泵、管路、過(guò)渡器和冷卻器等。在運行時(shí)，能自行建立一定的滑油壓力，保證自身的滑油循環(huán)，使各主要潤滑部位都有良好的潤滑；停機后，滑油系統也停止工作。因此，經(jīng)較長(cháng)時(shí)間停機后，應有啟動(dòng)前的預潤滑程序，確保在啟動(dòng)時(shí)，各相互接觸的運動(dòng)部件有必要的滑油，避免發(fā)生干摩擦。自動(dòng)控制預潤滑有周期性自動(dòng)潤滑和一次性注入式預潤滑兩種方式。
1、周期性自動(dòng)預潤滑
周期性自動(dòng)預潤滑是在柴油發(fā)電機滑泵之外，另設一電動(dòng)油泵，作為柴油發(fā)電機潤滑油循環(huán)系統的另一個(gè)動(dòng)力源。該電動(dòng)油泵，應能實(shí)現自動(dòng)控制，當柴油發(fā)電機停機后，就開(kāi)始工作，保證每隔一定時(shí)間（例如4h）接通電源泵油工作一段時(shí)間（如10min），周期性地實(shí)現預潤滑，以待隨時(shí)啟動(dòng)。當柴油發(fā)電機投入運行后，自動(dòng)預潤滑油泵的控制電源立即斷開(kāi)，由柴油發(fā)電機自動(dòng)潤滑。
2、一次性注入式潤滑
一次性注入式潤滑是在柴油發(fā)電機潤滑系統中，接入一個(gè)柱塞式滑油泵，其中儲滿(mǎn)滑油，當機器接到啟動(dòng)指令時(shí)，壓縮空氣先作用到柱塞式油泵，推動(dòng)活塞，將其中所儲滑油，通過(guò)滑油管系，注入到機器需要潤滑的各部位，然后才開(kāi)始啟動(dòng)。啟動(dòng)時(shí)燃油的控制。柴油發(fā)電機的噴油量是由調速器和控制手柄控制的。啟動(dòng)時(shí)，調速油機將運行在高于最低穩定轉速上，稱(chēng)為點(diǎn)火轉速，以尚未正常工作，這時(shí)的燃油量可用手枘來(lái)限制。
在自動(dòng)電站中，通常是將各臺柴油發(fā)電機的冷卻淡水管系連成一個(gè)整體，運行發(fā)電機組的冷卻水（約65℃）也循環(huán)于備用機的冷卻系統中，使備用發(fā)電機組處于預熱狀況，當備用發(fā)電機組啟動(dòng)成功后，可以較快地加速（甚至無(wú)需暖缸）直到額定轉速運行，這對于增強自動(dòng)電站功能，保證供電連續性、可靠性是很有幫助的。
|
預潤滑油泵結構圖（周期性自動(dòng)循環(huán)） |
三、預潤滑系統故障案例
1、故障現象
某數據中心3，4號發(fā)電機組自商運后，應急柴油發(fā)電機多次執行柴油發(fā)電機組低負荷試驗。試驗結束，柴油發(fā)電機停運，預潤滑油泵153PO啟動(dòng)后，多次發(fā)生預潤滑回路油壓低報警，主控觸發(fā)柴油發(fā)電機機械故障報警，導致柴油發(fā)電機不可用，發(fā)電機組產(chǎn)生第1組IO?，F場(chǎng)在PLC上檢查柴油發(fā)電機預潤滑油泵出口壓力傳感器150MP，顯示只有0.1—0.2 bar（1 bar=0.1 MPa，低于0.5 bar報警），且該壓力值無(wú)上升趨勢；而正常情況下，此時(shí)的壓力應該在0.8 bar左右。3，4號發(fā)電機組應急柴油發(fā)電機預潤滑油泵壓力低缺陷頻發(fā)，嚴重影響了應急柴油發(fā)電機的可靠性，也對發(fā)電機組反應堆的安全穩定運行產(chǎn)生不良影響，亟需找到造成該缺陷的原因，并制定相應的糾正措施。
2、故障原因分析和確認
（1）在排除了一些系統方面的原因后，將故障點(diǎn)定位到泵體上安裝的泄壓閥上。若預潤滑油泵出口泄壓閥密封不嚴或回座不好，當預潤滑油泵啟動(dòng)后，泵出口的潤滑油通過(guò)泵體泄壓閥回流至泵入口，只有少量的潤滑油進(jìn)入柴油發(fā)電機本體，導致壓力傳感器150MP顯示壓力低。泵體泄壓閥的結構如圖3所示。
（2）對發(fā)生缺陷的泵進(jìn)行解體檢查，檢查齒輪情況良好，無(wú)明顯的磨損現象。泄壓閥閥芯及閥座密封面良好，彈簧彈性無(wú)明顯變化；若閥門(mén)正?；刈?，不會(huì )出現內漏的情況。
（3）在將閥芯導向桿從導向套中取出的過(guò)程中，發(fā)現有明顯的卡澀現象，閥芯導向桿很難從導向套中拔出；且將彈簧壓縮后，閥芯導向桿很難恢復到正常位置。檢查發(fā)現，閥芯導向桿表面有明顯的磨痕（見(jiàn)圖4左）。解體另一臺同樣運行了1個(gè)循環(huán)周期但未發(fā)生過(guò)壓力低缺陷的泵，也在閥芯導向桿同樣的位置發(fā)現了磨痕；但磨損程度較輕，彈簧壓下后，閥芯導向桿能回到正常位置。檢查新備件的情況，閥芯導向桿上并無(wú)磨痕存在（圖5），且閥芯導向桿與導向套之間動(dòng)作靈活，無(wú)卡澀現象。
（4）通過(guò)觀(guān)察安裝在泵本體上的出口壓力表可知，在柴油發(fā)電機試驗結束停運瞬間，預潤滑油泵出口的壓力最高達到8.5 bar，超過(guò)了泄壓閥的開(kāi)啟壓力（5.5 bar）。所以當每次執行柴油發(fā)電機試驗后，已開(kāi)啟的泄壓閥由于閥芯導向桿磨損卡澀而不能正?；刈?，導致油泵出口的大部分潤滑油通過(guò)泄壓閥回流至泵入口，只有少量的潤滑油進(jìn)入了柴油發(fā)電機本體， 造成了預潤滑油泵出口壓力低故障。
（5） 根據試驗現象可以判斷，在每次柴油發(fā)電機低 負荷運行試驗過(guò)程中，預潤滑油泵泄壓閥都會(huì )動(dòng)作。 為確認導致閥芯導向桿磨損的根本原因，模擬柴油 機預潤滑油泵的現場(chǎng)實(shí)際布置，制作了試驗裝置。將某數據中心大修期間柴油發(fā)電機檢修時(shí)更換下來(lái)的 舊潤滑油作為傳輸介質(zhì)，啟泵后多次手動(dòng)關(guān)閉出口 止回閥 160VH，人為迫使泵出口超壓泄壓閥動(dòng)作。 試驗結束后檢查泄壓閥閥芯導向桿，未發(fā)現磨損的 痕跡 。泄壓閥頻繁動(dòng)作導致磨損的可能性被排除。
（6） 在將閥芯導向桿從導向套中拔出檢查過(guò)程中，發(fā)現導向桿表面附著(zhù)有少量磨損產(chǎn)生的金屬屑， 卡在導向桿和導向套之間，造成閥芯卡澀，閥門(mén)動(dòng) 作后無(wú)法正?；刈?。
（7） 根據導向桿上 2 個(gè)磨損點(diǎn)的位置，結合閥 芯的結構形式 。查詢(xún)相關(guān)文獻資料，分析 了導致磨損的根本原因。
由于導向桿和導 向套之間的間隙很小 （約 0.1 mm）, 受彈簧力影響，2 個(gè)部件之間有 2 個(gè)位 置始終緊密接觸，且預潤滑油泵常年運轉，受振動(dòng) 影響，接觸面上會(huì )發(fā)生微動(dòng)磨損。
微動(dòng)是指機械零部件中緊密配合的接觸表面在 機械振動(dòng)等交變載荷作用下產(chǎn)生微米量級振幅的微小相對運動(dòng)。微動(dòng)磨損是指承受局部接觸載荷或固定作用力的接觸副因外界振動(dòng)引起的微小相對移動(dòng)而使接觸表面產(chǎn)生的磨損。磨損產(chǎn)生的金屬屑仍附著(zhù)在導向桿表面，卡在導向桿與導向套之間，無(wú)法排出。在柴油發(fā)電機停運的瞬間，泵出口壓力高于泄壓閥開(kāi)啟壓力，泄壓閥動(dòng)作后，由于導向桿卡澀，且此時(shí)泵出口壓力較大，抵消了部分彈簧力，導致閥芯無(wú)法正?；刈?，一直卡在一個(gè)小開(kāi)度狀態(tài)。大部分的潤滑油通過(guò)泄壓閥回流至泵入口，致使柴油發(fā)電機停運后出現預潤滑油泵壓力低缺陷。
|
預潤滑油泵閥芯結構圖 |
3、處理方法
經(jīng)過(guò)分析、試驗并與柴油發(fā)電機廠(chǎng)家反復溝通，制定了如下處理方案。由于泄壓閥閥芯上的插接結構始終存在磨損卡澀的風(fēng)險，結合閥芯密封面結構為錐形、自帶導向作用，并參考其他廠(chǎng)家的齒輪泵結構，提出了閥芯的改進(jìn)方案——取消閥芯上的插接結構，將彈簧直接套在導向桿與導向套上。將改進(jìn)后的閥芯安裝到試驗臺架上進(jìn)行試驗，啟泵后多次手動(dòng)關(guān)閉預潤滑油泵出口止回閥，迫使泄壓閥多次動(dòng)作，運行均正常。
----------------
以上信息來(lái)源于互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)新聞，特此聲明！
若有違反相關(guān)法律或者侵犯版權，請通知我們！
溫馨提示：未經(jīng)我方許可，請勿隨意轉載信息！
如果希望了解更多有關(guān)柴油發(fā)電機組技術(shù)數據與產(chǎn)品資料，請電話(huà)聯(lián)系銷(xiāo)售宣傳部門(mén)或訪(fǎng)問(wèn)我們官網(wǎng)：http://www.aticodonostia.com
