|
故障與技術(shù)檢查 |
康明斯柴油發(fā)電機增壓器過(guò)熱原因分析 |
摘要：增壓器的好壞直接影響到柴油發(fā)電機的動(dòng)力性和經(jīng)濟性，是柴油發(fā)電機十分重要的部件。根據使用單位反映， 康明斯柴油發(fā)電機的增壓器在使用過(guò)程中，常出現過(guò)熱， 甚至燒紅的嚴重故障。由于此故障形成的機理比較復雜，常常是二次故障或多重故障導致的后果，且各因素相互交叉影響，給故障的分析、排除帶來(lái)較大的困難。增壓器過(guò)熱的故障就其本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，主要是由廢氣能量與冷卻強度不平衡引起。因此，分析和查找故障原因時(shí)可從這兩方面入手，通過(guò)對故障特征的分析和關(guān)鍵點(diǎn)檢查，可以從繁雜的影響因素中擺脫出來(lái)，迅速有效地找到故障部位。
一、增壓器發(fā)紅現象
所謂增壓器發(fā)紅，一般指可見(jiàn)度良好的情況下，能見(jiàn)到增壓器裸露處呈暗紅色，或者可見(jiàn)度較差的情況下能看到增壓器裸露處呈發(fā)亮的紅色。某型柴油機運用過(guò)程中出現增壓器發(fā)紅問(wèn)題，本文通過(guò)系統排查分析故障、明確原因并制定預防措施。
舉例，某型康明斯柴油機運用過(guò)程中出現增壓器發(fā)紅問(wèn)題，此型柴油機運行時(shí)，沒(méi)有儀器來(lái)顯示氣缸的排氣溫度，經(jīng)在排氣總管外接熱電偶的情況下，檢測到排氣總管溫度為609℃，超過(guò)了技術(shù)標準要求的小于600℃。排氣溫度太高，會(huì )使零部件的熱負荷增大，將影響燃燒室零部件和增壓器的使用壽命和可靠性。因此當發(fā)現有增壓器發(fā)紅現象時(shí)，應認真查找原因和處理。
|
增壓器過(guò)熱導致發(fā)紅現象 |
柴油機增壓器工作狀態(tài) |
二、增壓器過(guò)熱的主要原因
康明斯柴油發(fā)電機增壓器為定壓式廢氣渦輪增壓器，其冷卻介質(zhì)為從柴油發(fā)電機機油冷卻器出來(lái)的機油。增壓器過(guò)熱，輕者使增壓器零部件溫度過(guò)高，降低工作壽命，影響進(jìn)氣系統正常工作，降低柴油發(fā)電機功率、增大燃油消耗；重者嚴重降低增壓器工作壽命，甚至發(fā)生機毀人亡的嚴重事故。這種故障的根本原因是吸收的廢氣能量和冷卻強度不平衡，增壓器獲得(產(chǎn)生)的能量過(guò)大，超過(guò)冷卻強度，使零部件的溫度過(guò)高而形成過(guò)熱。其主要是由廢氣能量過(guò)高、冷卻質(zhì)量較差和操作管理不當三方面的原因所致。
1、廢氣能量過(guò)高
廢氣能量過(guò)高是引起增壓器過(guò)熱的主要原因?？得魉共裼桶l(fā)電機工作過(guò)程中，當廢氣渦輪內的廢氣能量過(guò)高，超過(guò)了冷卻強度時(shí)，必將導致增壓器過(guò)熱，甚至燒紅。引起廢氣能量過(guò)高的主要因素有：燃油泄漏至氣缸內、增壓器冷卻機油泄漏至渦輪機內參與燃燒、氣缸密封性下降、噴油定時(shí)過(guò)晚以及充入缸內的新氣量不足等。
當構成燃油噴射系統的相關(guān)零、部件，在工作中因磨損、腐蝕、變形、裂紋等損傷，燃油泄漏至缸內，導致參與燃燒的燃油過(guò)多，且霧化質(zhì)量較差，使部分燃油進(jìn)入排煙總管或渦輪機內燃燒，使廢氣能量過(guò)大。如，/)噴油器柱塞與柱塞套密封面磨損，燃油泄漏至量杯的油量過(guò)多；噴油器量杯裂紋或嚴重變形；噴油器外側與氣缸蓋安裝孔的密封圈失效，燃油從噴油器銅套泄漏至缸內；氣缸蓋有裂紋，燃油直接從進(jìn)、回油道泄漏至氣缸內等等。
故障的特征是冷卻水、機油溫度偏高，排氣冒黑煙，嚴重時(shí)排煙管內有明顯柴油痕跡。
（2）大量機油參與燃燒
機油參與燃燒，通常有兩個(gè)方面：一是增壓器轉子軸封裝置因磨損、劃傷、裝配不當等原因失效，機油泄漏至渦輪機參與燃燒；二是氣缸內機油過(guò)多，這可能是活塞油環(huán)折斷，由氣缸套下的冷卻噴嘴噴出的機油大量進(jìn)入氣缸內造成；也可能是氣缸蓋裂紋，壓力油從潤滑油道泄漏至氣缸內。嚴重時(shí)，會(huì )急劇增加渦輪機的溫度而形成過(guò)熱，甚至燒紅。
故障特征是增壓器外殼、機油溫度超過(guò)正常溫度、排氣為藍煙，嚴重時(shí)排煙管內有明顯的機油痕跡。
（3）氣缸密封性下降
氣缸密封性能下降，主要有：活塞環(huán)折斷或磨損嚴重，缸套內表面磨損、拉傷等。故障出現時(shí)常伴有活塞敲擊聲；氣缸套與氣缸蓋密封墊失效?？蓮臍飧咨w與機體的結合部位觀(guān)察到泄漏情況；氣門(mén)關(guān)閉不嚴。此故障造成氣缸壓縮終點(diǎn)可燃混合氣的壓縮壓力不足，溫度較低，影響混合可燃混合氣的物理和化學(xué)準備過(guò)程，使燃燒不良，后燃嚴重，廢氣能量增加。
故障的特征是柴油發(fā)電機功率下降，排氣冒黑煙，曲軸箱有黑煙冒出并伴有嗆人的刺激性味道。有時(shí)缸內有較沉悶的敲擊聲。
（4）噴油定時(shí)過(guò)晚
噴油器噴油定時(shí)過(guò)晚，將引起燃燒進(jìn)程的推遲，缸內爆炸壓力下降，指示熱效率降低，廢氣能量增大。故障常由噴油器驅動(dòng)機構的零部件磨損，以及噴油定時(shí)調整不當造成?？得魉谷加捅糜卸喾N供油代碼，調整時(shí)若代碼弄錯，必然調整不準確。
故障的特征是功率下降，排煙較黑，甚至有火星冒出。
（5）進(jìn)氣不足
進(jìn)入氣缸內的新氣量不足，將致使燃油燃燒不完善，其常見(jiàn)的故障為空氣濾清器堵塞、氣門(mén)間隙過(guò)大或氣門(mén)開(kāi)啟不正確。
其特征是柴油發(fā)電機工作無(wú)力，冒黑煙。
2、冷卻質(zhì)量較差
冷卻質(zhì)量較差也是引起增壓器過(guò)熱的主要原因?？得魉剐筒裼桶l(fā)電機增壓器的冷卻介質(zhì)為機油，機油的熱量通過(guò)熱交換器傳給淡水，再由海水(或空氣)冷卻淡水。因此，進(jìn)入增壓器的機油流量的大小和溫度的高低是評價(jià)增壓器冷卻質(zhì)量的主要指標。造成機油冷卻不良的主要因素有：機油壓力偏低、冷卻水溫度過(guò)高等。
（1）機油壓力偏低
工作時(shí)增壓器轉子的轉速較高，且位置較高，機油壓力不足，極易使高速轉動(dòng)的軸承過(guò)熱，加速軸承的磨損，并引起軸封裝置失效、轉子振動(dòng)加劇等二次故障，危害極大。
常見(jiàn)的原因有：
? 機油泵供油壓力不足。
如齒輪及泵殼內表面磨損；調壓閥密封不嚴或調壓彈簧剛度降低等。一般此故障可從機油壓力表讀數觀(guān)察出來(lái)；
? 管路堵塞或泄漏。
柴油發(fā)電機潤滑系統出現堵塞或泄漏，特別是機油冷卻器通向增壓器的出口處堵塞，進(jìn)出增壓器的機油流量不足，增壓器溫度升高形成過(guò)熱。嚴重時(shí)增壓器溫度升高較快，軸承急劇磨損，振動(dòng)加劇，甚至危及安全。此外，增壓器密封圈失效也是冷卻質(zhì)量較差的原因。
（2）冷卻水溫度過(guò)高
冷卻水溫度過(guò)高常常是由于冷卻水泵損傷、節溫器開(kāi)度不足、管路泄漏或堵塞所造成。
3、操作管理不當
操作管理不當是引起增壓器過(guò)熱的不容忽視的重要原因。常見(jiàn)的有：
（1）長(cháng)時(shí)間超負荷下工作
柴油發(fā)電機長(cháng)時(shí)間超負荷工作，會(huì )引起供油過(guò)大，燃燒不完善，后燃嚴重，排氣溫度過(guò)高，油水溫度相應升高，形成增壓器等部件過(guò)熱。其特征是柴油發(fā)電機聲響較沉悶、油水溫度高、排氣冒黑煙。
（2）機油壓力過(guò)低未能及時(shí)調整或修理
康明斯柴油發(fā)電機增壓器位置較高，機油壓力過(guò)低，一方面造成增壓器摩擦副表面潤滑不足，磨損加快、軸承間隙增大，潤滑更加不良；另一方面增壓器冷卻不足，加快油溫升高速度，同時(shí)也會(huì )使機油粘度降低，進(jìn)一步惡化軸承的潤滑。因此，在管理柴油發(fā)電機過(guò)程中，應及時(shí)調整機油壓力，必要時(shí)應進(jìn)行修理。
此外，機油變質(zhì)未能及時(shí)更換、機油牌號不對、冷卻水溫度、調整不當等也是造成增壓器過(guò)熱的原因。需要指出的是，增壓器過(guò)熱的故障原因，可能是單一故障引起，也可能是由多重故障綜合影響的結果，不能簡(jiǎn)單化。同樣，上述的故障原因分析也僅是常見(jiàn)的，并不是全部。
|
圖3 柴油機增壓器原理示意圖 |
圖4 增壓器檢查方法 |
三、查找增壓器過(guò)熱原因的方法
從上述分析可知，影響增壓器過(guò)熱的因素較多，常常是多重故障引起。要迅速、準確地判斷故障的產(chǎn)生原因和所在部位，并迅速采取有效的處理，需建立在對柴油發(fā)電機的結構、連接關(guān)系和工作原理比較清楚的基礎上，并具備一定管理柴油發(fā)電機的工作經(jīng)驗。根據上述分析，查找柴油發(fā)電機故障，可首先從收集表征柴油發(fā)電機工作狀態(tài)的工作參數(如，柴油發(fā)電機的轉速、燃油消耗量、油水溫度和壓力、排煙溫度等)，以及振動(dòng)、聲響、排煙顏色、氣味等開(kāi)始，對故障征兆進(jìn)行綜合分析、判斷，按照可能的原因、故障的部位，由簡(jiǎn)單到復雜，由外到里的順序進(jìn)行逐步分析排查，最終將故障隔離到零部件。
如柴油發(fā)電機正常運行，主機油水溫度逐步上升，機油壓力下降。機電人員未引起注意。不久在艙外發(fā)現柴油發(fā)電機冒黑煙且逐漸加深，此時(shí)發(fā)現增壓器已經(jīng)燒紅。停車(chē)檢查時(shí)，初疑為增壓器機油壓力過(guò)低，冷卻不足造成故障，隨之調高潤滑系統壓力。重新開(kāi)機工作，故障再次出現，增壓器嚴重損壞。
從上述機電人員的檢查、調整可看出，對康明斯柴油發(fā)電機結構及工作原理不十分清楚，檢查不仔細，調整也較為盲目。如前所述，增壓器燒紅屬廢氣能量特別高的情況，其常見(jiàn)的原因是燃油過(guò)多和大量機油進(jìn)入渦輪機參與燃燒。正確的方法是首先將增壓器總成拆下，觀(guān)察排煙總管和增壓器進(jìn)出口位置。
第一種情形：有較多的機油。若僅在增壓器出口有機油，則說(shuō)明機油來(lái)自增壓器；若在增壓進(jìn)口和排煙總管出口都有較多的機油，則說(shuō)明機油來(lái)自氣缸。前者可檢查增壓器的軸封狀況以及相關(guān)部件是否有裂紋等，確定故障部位及零件；后者尚需進(jìn)一步拆卸排煙總管，判明具體氣缸并拆卸氣缸蓋，確認機油是從氣缸套上竄，還是由于氣缸蓋裂紋進(jìn)入燃燒室。機油從氣缸套上竄，通常是由于活塞環(huán)折斷、缸套嚴重拉傷，常在氣缸蓋上呼吸器進(jìn)出口處冒出嗆人黑煙。
第二種情形：有較多的柴油。若有柴油痕跡，此時(shí)檢查的重點(diǎn)應是噴油器及與之相關(guān)零部件。拆卸排煙總管，確定具體氣缸并卸下這缸的噴油器，檢查有無(wú)裂紋、變形，密封圈是否失效等；若無(wú)問(wèn)題，則進(jìn)一步拆卸氣缸蓋，檢查噴油器孔有無(wú)裂紋、缺損、劃傷等。根據事后的檢查，該船柴油發(fā)電機是由安裝噴油器的量杯嚴重變形，燃油從量杯與噴油器接合處大量滲入氣缸所致。
1、診斷要點(diǎn)
因此，查找增壓器過(guò)熱的原因，應注意以下幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：
（1）增壓器排氣出口此處可初步判斷出過(guò)高廢氣能量的來(lái)源及性質(zhì)；
（2）增壓器入口處，亦即柴油發(fā)電機排煙總管出口處此處可明確廢氣能量的來(lái)源，為下步檢查指出方向；
（3）排煙總管此處可確定故障的具體氣缸；
（4）增壓器渦輪機軸封處可確定機油是否由此處泄漏參與燃燒；
（5）噴油器及安裝部位可大致判斷出參與燃燒的油料種類(lèi)。
2、使用管理中應注意的問(wèn)題
為防止增壓器出現嚴重故障，使用管理過(guò)程中應注意以下問(wèn)題：
（1）嚴格遵守操作規程，及時(shí)檢查柴油發(fā)電機工作狀態(tài)(如，運行參數、振動(dòng)聲響、排氣顏色、油水泄漏情況等)，以便準確判斷柴油發(fā)電機的工作狀態(tài)，并查找故障提供線(xiàn)索；
（2）按照維修保養計劃，及時(shí)做好維護保養工作；
（3）掌握各種故障的特征及危害，以及相應的處置方法，避免發(fā)生嚴重的事故；
（4）發(fā)現問(wèn)題及時(shí)處理，在未確定解決之前不可盲目啟動(dòng)柴油發(fā)電機，以避免發(fā)生進(jìn)一步的損壞。
總結：
以上就是解決增壓器燒紅問(wèn)題方法。但是需要注意的是，在嘗試解決增壓器燒紅問(wèn)題時(shí)，應該由專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行檢修和維修。如果不是專(zhuān)業(yè)人員，最好不要自行動(dòng)手，以免造成不必要的安全隱患。此外，在平時(shí)的生產(chǎn)過(guò)程中，應該加強設備的日常維護和保養。定期檢查增壓器的各項參數和工作狀態(tài)，及時(shí)清洗和更換散熱器的濾網(wǎng)等，可以有效減少增壓器燒紅的發(fā)生。 總之，要解決增壓器燒紅問(wèn)題，需要綜合考慮多方面的因素，并且需要進(jìn)行有序的排查和處理。只有做好設備的維護和保養工作，才能保證設備的安全運行，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。
----------------
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
