故障檢修與技術(shù)維護

柴油發(fā)電機漏水現象的解決方法

 

摘要：康明斯柴油發(fā)電機漏水現象是指冷卻液經(jīng)散熱器、水泵、汽缸套等處漏出的故障，漏水現象可分為外部滲漏和內部滲漏兩種。外部滲漏的常見(jiàn)原因有機體或缸蓋裂紋、水箱泄漏、砂眼、水堵等部位漏水，一般可用緊固螺栓，焊補及涂密封膠的方法加以解決。而柴油機內部漏水不易發(fā)現，滲漏部位也不容易找到。若冷卻水漏入油底殼，油底殼里的機油量由濃變稀，油水混合后會(huì )使機油變質(zhì)，加剛配合件的磨損，甚至發(fā)生拉缸、燒瓦、抱軸故障，嚴重影響果油機的使用壽命。因此，柴油發(fā)電機漏水故障不容忽視，應及時(shí)查找原因并排除。

一、柴油機氣缸內部水滲漏

      由于柴油機氣缸蓋的結構復雜，制造時(shí)的加工孔需要使用堵子，最常用的就是水道的水堵。柴油機氣缸蓋也常出現水堵漏水，裂紋導致的漏水及噴油器保護套漏水等故障。噴油器保護套漏水則可以分為兩種情況：如果噴油器護套上邊漏水，會(huì )出現機油變質(zhì)、油底殼內機油液面升高現象；如果噴油器護套下邊漏水，那么水就會(huì )進(jìn)入氣缸內，排氣呈白煙的情況了，直至發(fā)生頂缸事故。當柴油機氣缸蓋發(fā)生漏水現象，無(wú)論上述哪種情況，柴油機首先會(huì )因為缺水而導致水溫超溫報警，嚴重者會(huì )導致機器過(guò)熱，甚至是抱缸、拉缸事故的發(fā)生。

1、發(fā)生漏水的原因

（1）導致水堵漏水的原因

      水堵漏水較為常見(jiàn)，水堵漏水的主要原因是水堵外圍與水墻孔安裝不當，或壓裝水堵時(shí)水堵外圍膨脹量太小，使水增被水沖出后大量漏水，如圖1所示。缸蓋水堵孔處局部輕微漏水，解決的辦法是將原水堵取下（如損壞應換新的），在缸蓋水堵孔處涂密封膠，裝上水堵后用專(zhuān)業(yè)壓入裝置壓緊，如圖2所示。柴油發(fā)電機缸蓋上裝有三只水堵，上面兩只水堵漏水在柴油發(fā)電機的外面，下面的一只水堵漏水則會(huì )通過(guò)缸蓋下部回油孔處流到油底殼里，檢修時(shí)要特別注意。

 

圖1  柴油機密封件安裝不當示意圖

圖2  柴油機密封件正確壓入方法

 

（2）噴油器護套漏水的原因

      從護套本身的加工質(zhì)量問(wèn)題出發(fā)可以分為兩個(gè)方面：

① 噴油器護套的外表面如果有腐蝕或穴蝕，就會(huì )發(fā)生漏水，從護套內部漏到氣缸蓋內，通過(guò)回油孔流到油底殼。

② 噴油器護套外部的密封問(wèn)題，如密封O型圈的尺寸太小，或護套本身的密封圈槽尺寸太大，亦或是氣缸蓋噴油器護套安裝孔與護套不同心、尺寸偏大等，都會(huì )導致噴油器護套的O型圈處漏水，繼而漏到氣缸蓋內，再由回油孔流到油底殼。

（3）缸套封水圈漏水

      柴油發(fā)電機缸套上裝有兩根或三根封水圈，失效機理如圖3所示。其漏水的原因及排除方法是∶

① 封水圈的直徑大小相差較大或有其它缺陷，會(huì )引起封水圈漏水，這時(shí)應更換合格的封水圈。

② 裝配封水圈時(shí)，由于安裝不當使封水圈扭曲，因此裝配時(shí)要注意，不要使封水圈扭曲。

③ 缸塞封水圈槽內夾有硬物等也會(huì )使封水圈變形而失去封水效果，這時(shí)應把硬物或垃圾清除。

④ 缸套封水圈槽底直徑尺寸過(guò)小，也會(huì )造成封水圈漏水，這時(shí)可在封水圈槽底部纏適量生料帶后再裝封水圈，即可解決問(wèn)題。

⑤ 機體上與缸套封水圈結合處的孔口倒角不好或沒(méi)有倒角，缸套裝入機體時(shí)封水圈被切破，造成漏水，這時(shí)應對準孔口倒角后再進(jìn)行裝配。其倒角為20°，倒角長(cháng)為4mm。

      為了預防封水圈漏水，裝過(guò)的封水圈不宜再次使用。在安裝封水圈前，要查看封水圈的安裝位置，并對這一部分進(jìn)行嚴格的清洗，確保在安裝封水圈的路徑上沒(méi)有積瑣等細小顆粒。除了安裝位置以外，還需要對機體上用來(lái)支撐汽缸套的環(huán)帶部位進(jìn)行清洗，防止雜物粘連，影響封水圈的正常效果。另外裝配缸套時(shí)，可在封水圈處涂漆防漏。在汽缸套等部件安裝完成后，可以進(jìn)行水壓實(shí)驗，查看封水圈的密封性能是否良好。具體操作方法是∶施加147～196kPa的水壓，經(jīng)過(guò)5min以后，觀(guān)察封水圈部位不得出現滲漏現象。

（4）汽缸墊漏水

① 汽缸墊使用時(shí)間長(cháng)后，積碳嚴重，密封性差，這時(shí)應更換新的汽缸墊。

② 機體與缸蓋結合平面不平、粗糙度差以及有傷痕，或在結合面處有污物，都會(huì )造成汽缸墊漏水。這時(shí)可對機體或缸蓋結合平面進(jìn)行刮削或修磨，去除污物，保證裝配時(shí)的清潔度，并按規定扭矩擰緊汽缸蓋螺母。

③ 由于汽缸蓋加工時(shí)基準面不對或因鑄件質(zhì)量差，使機體水道孔與缸蓋水道孔位移較大，汽缸墊不能增住水孔。遇此情況，可試用汽缸壁錯位的方法解決，如此仍不能解決，則應更換汽缸蓋。

（5）其它部位漏水

      機體靠缸蓋端的水、油道之間的隔板有砂眼、裝封水圈的孔處有縮孔，孔與曲輸箱處的連接輻板處有砂眼、缸蓋進(jìn)、排氣門(mén)座之間有限獨、缸蓋水道與進(jìn)、排氣口處有砂眼、缸套破裂等都會(huì )引起漏水。經(jīng)檢查后確定引起的漏水的原因，無(wú)論哪種失效都要更換新零部件，排除故障。

2、診斷方法

      針對氣缸套的漏水問(wèn)題，一般需要對加壓試驗，如圖4所示。如果柴油機的水箱液面高于氣缸蓋可利用液體勢能不必加壓，可使用以下診斷方法：

① 水堵漏水通過(guò)觀(guān)察即可判斷；

② 如果噴油器與噴油器護套之間發(fā)生漏水，可以斷定是噴油器護套發(fā)生腐蝕或穴蝕而導致的漏水；

③ 如果氣缸蓋上的噴油器護套孔和噴油器護套之間漏水，則證明是噴油器的密封出現問(wèn)題導致了漏水的發(fā)生；

④ 將氣缸蓋的驗火螺栓擰開(kāi)并盤(pán)車(chē)，如果驗火孔內有水噴出，那么可以斷定是柴油機噴油器護套下邊出現了漏水。

      柴油機的漏水點(diǎn)確認后，可以按照操作規程對故障零件進(jìn)行檢查，按照故障的嚴重程度對其進(jìn)行維修或更換新零件。

 

圖3  柴油機高溫導致缸套密封件失效機理

圖4  缸套水壓試驗示意圖

二、柴油機外部水滲漏

1、散熱器漏水

      柴油機散熱器漏水大都是因為被冷卻液腐蝕造成的，尤其使用壽命超過(guò)十年以上的散熱器漏水，基本都是因被腐蝕造成的。因此說(shuō)冷卻液的質(zhì)量很重要，影響散熱器使用壽命。另外，如果柴油發(fā)電機性能不好，冷卻系統和潤滑系統、燃燒系統竄氣，就更容易腐蝕水箱，而一旦腐蝕到銹爛的地步，在壓力、溫度較高的狀態(tài)下就會(huì )漏水。

      檢查排除方法：發(fā)現水箱漏水后，將水箱拆下，用橡皮塞把水箱的進(jìn)水口和出水口堵死，將整個(gè)水箱放入水中，用打氣筒從水箱的放水管向水箱內打氣，冒出氣泡的地方即為漏水處，作好記號。水箱上、下水室漏水，可采用直接錫焊或銅皮焊補;散熱水管漏水可用卡管、補管、堵管、接管及換管的方法修復。放水開(kāi)關(guān)漏水，應拆下研磨修理或更換。水箱進(jìn)出水軟管破漏應更換。焊補后的水箱應按上述方法繼續進(jìn)行檢查排除。

2、水泵水滲漏

（1）水泵殼體裂紋，可在裂紋兩端鉆止裂孔，然后開(kāi)V°形坡口，用鑄鐵焊條進(jìn)行焊補。

（2）軸承或襯套座孔離損，可鏜大座孔塞入襯套，再按標準尺寸加工。

（3）水泵殼體與密封襯墊接觸平面有擦痕、麻點(diǎn)、溝槽或不平時(shí)，可在車(chē)床上車(chē)平。

（4）安裝水泵時(shí)，水封座圈總成未安裝到位，造成水泵漏水。機器老舊，水封內機件磨損、銹蝕和老化失效。維修方法如下：

① 采用水封螺帽下壓石墨、石棉填料形式的水封漏水，可逐步擰緊水封螺母壓緊填料，如仍漏水，則應更換水封填料。

② 采用密封圈、水封砌等零件進(jìn)行封水的水封，如果漏水，可能是橡膠老化，彈簧變軟或耐磨磨損嚴重導致的，此時(shí)則應更換水封總成。磨損了的密封圈端面，應進(jìn)行研磨，密封座面磨損，也應磨平。

③ 柴油發(fā)電機水封有的采用陶瓷材料，耐磨，密封性能好，但這屬脆性材料，工作過(guò)程中如缺水，在高溫情況下馬上加進(jìn)涼水，水封就會(huì )脆裂，造成漏水。必須讓柴油發(fā)電機空轉，溫度下降后才能慢慢增添冷卻水，并時(shí)常調整風(fēng)扇皮帶的張緊度。

3、缸蓋裂紋引起的漏水

      在柴油機中氣缸蓋的主要作用是與氣缸和活塞共同組成燃燒室，并用來(lái)安裝噴油器、排氣閥、起動(dòng)閥、示功閥和安全閥等閥件。它是柴油機中結構最復雜的零件之一。氣缸蓋工作條件非?？量?，一方面要承受氣缸蓋螺栓預緊力所產(chǎn)生的安裝應力和缸內周期性變化的氣體壓力所產(chǎn)生的高頻脈動(dòng)機械應力；另一方面，氣缸蓋底板燃氣側還要受到高溫燃燒氣體的劇烈加熱，冷卻水腔還受到水的腐蝕。一般由燃燒氣體傳來(lái)的熱量以及排氣的高速沖刷，使氣缸蓋中央和排氣閥孔附近溫度最高，有的達到400～480 ℃，而氣缸蓋的外圍和冷卻水側的溫度相對較低，使氣缸蓋的溫度分布很補均勻；再由于氣缸蓋螺栓緊固力等的約束，使高溫部分的熱膨脹受到抑制，從而在各閥孔之間的狹窄區域產(chǎn)生很大的熱應力。在這些應力及腐蝕的長(cháng)期作用下，容易使氣缸蓋發(fā)生裂紋等故障，造成氣缸蓋裂紋的主要原因有以下三點(diǎn)：熱疲勞；機械疲勞；腐蝕疲勞。

 

三、故障預防措施研究

 

1、降低冷卻水腔腐蝕程度

      按保養規程，柴發(fā)冷卻水必須定期檢查水質(zhì)，投放處理劑，保持水質(zhì)硬度較低，防止水腔結垢和腐蝕。經(jīng)研究發(fā)現，弗列加預混型冷卻液最適合康明斯柴油發(fā)電機組使用。

      通過(guò)CWT TITRETS型水質(zhì)檢測劑對冷卻水化驗，當數值在1.2～1.8之間時(shí)，水腔不易產(chǎn)生腐蝕；數值小于1.2，表示冷卻水中藥量過(guò)量，水質(zhì)呈堿性，水腔容易產(chǎn)生堿性腐蝕；數值大于1.8，表示冷卻水中藥量不足，水質(zhì)呈酸性，水腔容易產(chǎn)生酸性腐蝕或結垢。因此，我們一直堅持每個(gè)月檢查一次膨脹水箱水質(zhì)，采取加水或加藥等措施，將冷卻水水質(zhì)控制在最佳狀態(tài)，降低冷卻水腔腐蝕程度。

2、減小部件產(chǎn)生裂紋概率

      柴油機超負荷運行時(shí)，部件產(chǎn)生裂紋的概率將大大提高。根據柴油機超負荷特性的具體情況，可分為超機械負荷或超熱負荷以及兩者均超等三種情況。結合柴油發(fā)電機組實(shí)際工作狀態(tài)，通過(guò)研究發(fā)現，按以下規程操作使用時(shí)，可以有效避免柴發(fā)超負荷：

      啟動(dòng)前必須暖機，冷卻水溫度達到60度以上方可帶載（正常帶載時(shí)水溫一般在80度以上）；在啟動(dòng)時(shí)，使柴發(fā)在最低怠速運轉，然后隨著(zhù)逐漸，直至達到額定轉速為止；然后方可開(kāi)始帶載運行。

3、延緩“O”形圈老化速度

      “O”形圈老化速度受冷卻水溫度的影響很大，水溫越高，“O”形圈老化速度越快，但是水溫越低，柴油機的熱損失越大。通過(guò)研究發(fā)現將水泵出口壓力控制在0.3～0.4MPa，通過(guò)節溫器，在不同的工況下，將水溫調整在相應溫度時(shí)，“O”形圈老化速度較慢而且柴發(fā)熱損失較?。翰癜l(fā)低負載運行時(shí)，水溫在82℃左右；柴發(fā)滿(mǎn)負載運行時(shí)，水溫在80℃左右。當柴油發(fā)電機水溫低于75攝氏度時(shí)，節溫器處于關(guān)閉狀態(tài)，如圖5所示。

      為了能夠精確控制冷卻水溫度，需要保持節溫器處于良好的工作狀態(tài)，需要定期清潔機油冷卻器，保養水套加熱裝置，檢查冷卻水泵工作狀態(tài)。

4、提高系統連接管路可靠性

      經(jīng)研究發(fā)現，柴發(fā)振動(dòng)對系統連接管路的可靠性影響最大，水路連接示意圖如圖6所示。因此，需要經(jīng)常檢查法蘭緊固情況及系統連接管路的振動(dòng)情況，防止法蘭松動(dòng)或管路變形，并根據實(shí)際情況，采取相應的固定措施，提高系統連接管路的可靠性。

5、降低漏水故障發(fā)生頻率

      經(jīng)研究表明，故障發(fā)生的頻率與設備保養周期，保養部位，保養次數等因素存在一定的數學(xué)模型。加強設備的保養（比如更換“O”形圈，清潔水腔等），可以有效降低漏水故障發(fā)生的頻率。此外在日常管理中，要注意觀(guān)察記錄設備運行參數的細微變化，有效做好預防性的設備保養工作，降低漏水故障發(fā)生頻率。

 

圖5  柴油機節溫器低溫運行原理

圖6  柴油機水泵及管路連接示意圖

 

總結：

      柴油機無(wú)論是內部還是外部漏水，不僅給加水帶來(lái)麻煩，漏水嚴重時(shí)，會(huì )導致柴油機過(guò)熱，燒壞氣缸墊、缸蓋，機體產(chǎn)生裂紋、變形，損壞機件。因此，柴油機漏水故障不容忽視，應及時(shí)查找原因并排除。結合以上研究成果，通過(guò)采取相應的預防措施，柴油發(fā)電機組近年來(lái)漏水故障發(fā)生的頻率逐漸降低。雖然各型柴油機的結構特點(diǎn)不同，發(fā)生故障的原因及頻率也不盡相同，但只要操作人員做好相應的預防措施，柴油機漏水故障就可以得到一定的控制。

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