故障檢查與技術(shù)維護

柴油發(fā)電機轉速忽高忽低的原因

 

摘要：柴油發(fā)電機組轉速不穩定通常外部負載造成的，專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)即是發(fā)動(dòng)機游車(chē)，也就是轉速不穩的意思。大部分出于調速器的問(wèn)題，調速不靈敏，調速器殼體里機油加多了或者是機油粘稠會(huì )造成這種情況，齒條卡滯不靈活也會(huì )造成。柴油發(fā)電機在出現嚴重的運轉不穩故障時(shí)，將會(huì )對柴油發(fā)電機的可用壽命產(chǎn)生不良影響?？得魉构驹诒疚闹芯筒裼桶l(fā)電機出現運轉不穩故障的規律性，從多個(gè)方面（調速器、燃油系統、工作器械的傳動(dòng)等方面）對其發(fā)生故障的相關(guān)因素以及維修對策進(jìn)行探討。

 

一、轉速不穩的故障表現及后果

 

      現代柴油機分為直噴和電噴機型，其轉速不穩的原因幾乎相同，故障診斷方法分別如圖1、圖2所示。

1、轉速不穩時(shí)的故障表現

      柴油發(fā)電機在出現轉速不穩的現象時(shí)，具有以下特點(diǎn)：

（1） 柴油發(fā)電機在轉速時(shí)忽高忽低，且具有一定的規律性，也就是俗稱(chēng)的喘氣、頻率不穩。此類(lèi)情況在柴油發(fā)電機采取低速運行措施時(shí)常會(huì )出現。

（2） 柴油發(fā)電機在轉速時(shí)忽高忽低，且無(wú)規律性。

（3）當柴油發(fā)電機的油門(mén)處于一定特定的位置時(shí)，機械會(huì )出現異常情況，例如轉速不穩定、機身擺動(dòng)、機身發(fā)抖等。

2、轉速不穩時(shí)的不良后果

      柴油發(fā)電機若出現轉速不穩的情況，將會(huì )引起多種不良后果。

（1） 柴油發(fā)電機的轉速不穩使其在功率發(fā)揮上也受到一定的影響，并間接增加了柴油發(fā)電機的耗油量，增加經(jīng)濟負擔。

（2）轉速不穩一定程度上使柴油發(fā)電機和其相配套的相關(guān)工作機械之間的穩定性出現問(wèn)題，尤其是在柴油發(fā)電機擔當發(fā)電動(dòng)力時(shí)，由于轉速不穩，將會(huì )到時(shí)其發(fā)出的電壓、電源頻率等存在不穩定的情況，如此一來(lái)，不僅會(huì )對用電設備以及用電儀器的正常運行產(chǎn)生影響，還阻礙了電網(wǎng)、機組等與柴油發(fā)電機的并網(wǎng)運行情況。

（3）轉速不穩障礙情況嚴重時(shí)，將會(huì )縮短機械的可用壽命。

3、轉速穩定性的主要條件

      在柴油發(fā)電機運行時(shí)，保持轉速穩定性的主要條件有：

（1）確保柴油發(fā)電機噴油器的霧化質(zhì)量以及各循環(huán)系統之間的供油量等相同；

（2）由于調速器對于柴油發(fā)電機的轉速可起到自動(dòng)調節作用，當外界的負荷情況發(fā)生改變時(shí)，調速器會(huì )根據其變化情況會(huì )對柴油發(fā)電機的供油量進(jìn)行調整，以保證柴油發(fā)電機在轉速時(shí)的穩定性，因此需確保柴油發(fā)電機中調速器的靈敏性。

（3）需確定柴油發(fā)電機的飛輪足以貯藏慣性力，以確保柴油發(fā)電機轉速的穩定性。

 

圖1  直噴柴油機轉速不穩故障原因示意圖

圖2  電噴柴油機轉速不穩故障診斷框圖

 

二、轉速不穩的原因

 

      一臺柴油發(fā)電機若處于正常運轉的狀態(tài)時(shí)，只要工況穩定，其各個(gè)循環(huán)做功時(shí)均是相同的，因而在轉運方面也應該為穩定狀態(tài)。當若各循環(huán)做功存在差異性，則會(huì )導致機械在轉速上具有忽快忽慢的情況。

1、燃料系統方面的原因

      以康明斯柴油機為例，燃油系統組成如圖3所示，噴油泵結構如圖4所示。

（1） 燃油系統進(jìn)空氣

      燃油系統中存在空氣與水時(shí)，會(huì )引起氣阻現象與水阻現象，導致柴油發(fā)電機在供油時(shí)出現斷斷續續、時(shí)多時(shí)少的不良現象，使各個(gè)循環(huán)做功之間存在差異性，轉速時(shí)快時(shí)慢，達不到柴油發(fā)電機保持穩定轉速所要求的主要條件。

（2） 偶件卡滯

      柴油的噴油偶件（例如噴油泵齒條、噴油泵柱塞、噴油器針閥等）出現卡滯時(shí)也會(huì )導致才柴油發(fā)電機的各個(gè)循環(huán)出在供油方面、霧化質(zhì)量方面出現不均勻的情況，達不到柴油發(fā)電機保持穩定轉速所要求的主要條件，因而產(chǎn)生轉速不穩定的故障。

（3） 偶件磨損

      柴油發(fā)電機的噴油偶件（例如噴油泵柱塞、噴油器針閥、出油閥等）出現嚴重的磨損情況，會(huì )引起柴油發(fā)電機的供油故障，例如供油數量忽大忽小、霧化質(zhì)量不均勻、供油不規律等，達不到柴油發(fā)電機保持穩定轉速所要求的主要條件，因而產(chǎn)生轉速不穩定的故障。

（4） 霧化不良

      噴油器的霧化質(zhì)量不好，具有出油閥的減壓容積不足、高壓油管的阻力過(guò)大等缺陷，導致柴油發(fā)電機在運行期間，噴油器出現多種不良現象，例如滴漏現象、多次噴射、隔次噴射等，影響柴油發(fā)電機的轉速。

（5） 供油壓力不一致

      多缸柴油發(fā)電機的柱塞副、出油閥副以及分泵滾輪磨損造成各缸供油壓力不一致，而噴油泵調整不當會(huì )引起供油量不一致，此時(shí)應在試驗臺上重新調整。此外，多缸柴油發(fā)電機某氣缸缸墊燒損或氣門(mén)密封不好、活塞環(huán)過(guò)度磨損等使氣缸壓縮不良或不工作，均會(huì )使柴油發(fā)電機轉速不穩定。

（6） 供油量過(guò)大

① 一些有頻率不穩現象的柴油發(fā)電機，當把高壓油管接頭稍微松一下，讓柴油流掉一部分，實(shí)際供給柴油發(fā)電機燃油的供油量減少了，這時(shí)頻率不穩現象消除了。

② 把有頻率不穩現象的柴油發(fā)電機噴油泵拆下來(lái)，把噴油泵的齒圈向減少供油量的方向調整，也就是適當地減少了噴油泵的最大供油量，結果同樣會(huì )使頻率不穩現象減小或消除。

③ 多氣缸噴油泵使用過(guò)久引起磨損不等，造成各氣缸供油量不同：噴油器的工作有好有環(huán)，使發(fā)動(dòng)機各氣缸產(chǎn)生的工作壓力有別，從而引起轉速不穩。噴油泵和噴油器的工作不良，導致調速器飛錘離心力大小也在不停地變化，連鎖反應使油量調節拉桿或控制齒桿也在某一范圍內左右往復運動(dòng)，使各缸供油發(fā)生變化。

 

 

圖3  康明斯發(fā)動(dòng)機PT燃油系統構成

圖4  柴油機燃油泵零件圖

 

2、調速器系統方面的原因

（1）調速器存油量過(guò)大

      調速器中存油量過(guò)大，加大了調速器飛鐵或是其他運動(dòng)配件的工作阻力，而且其在運行上的不穩定，因此使調速器的靈敏性、均勻性等受到影響，使柴油發(fā)電機出現轉速不穩的故障。

（2）調速器的調速彈簧出現問(wèn)題（例如彈性變小、斷裂以及變形等），導致調速器的靈敏性、均勻性等受到影響，使柴油發(fā)電機出現轉速不穩的故障。

（3）調速器零件磨損

      調速器飛鐵或是其他運動(dòng)配件出現嚴重的磨損情況，或是具有卡滯現象，導致調速器的靈敏性、均勻性等受到影響，使柴油發(fā)電機出現轉速不穩的故障。

3、工作機械傳動(dòng)性方面的原因

      柴油發(fā)電機在和工作機械等進(jìn)行配套期間，柴油發(fā)電機之所以出現轉速不穩的故障，多是由于柴油發(fā)電機在故障時(shí)處于一個(gè)負荷突變的狀態(tài)，柴油發(fā)電機分別在空車(chē)運轉以及負荷遠轉中轉變，而調速器處呈動(dòng)態(tài)調節的情況，在此情況下，柴油發(fā)電機無(wú)論是在運轉上還是聲音上，均是為不穩定的狀態(tài)”。

 

三、轉速不穩的處理措施

 

      在診斷柴油發(fā)電機的轉速故障時(shí)，同時(shí)是通過(guò)2個(gè)方法進(jìn)行診斷，分別為聽(tīng)診法與儀器法。在診斷中，若柴油發(fā)電機忽快忽慢的表現具有規律性，通常是調速器系統引起的故障。而在診斷中，若柴油發(fā)電機轉速波動(dòng)多的表現無(wú)規律性，通常是燃油系統引起的故障。

1、確保燃料系統處于正常狀態(tài)

（1）排除燃油系統中的水與空氣，并清洗其柴油濾，以確保供油的通暢性。

（2） 若噴油系統具有污堵、漏油、滴油等不良情況，應對相關(guān)的配件進(jìn)行檢修或是更換；

（3）對噴油器進(jìn)行檢修，保證其霧化情況。

（4）對柴油發(fā)電機的噴油配件（例如噴油泵齒條、噴油泵柱塞、噴油器針閥等）進(jìn)行檢修，若配件存在問(wèn)題應及時(shí)修理或是更換.

（5）噴油泵中的油量調節齒具有松動(dòng)情況時(shí)，應對各個(gè)缸的油量進(jìn)行調整，并鎖緊螺釘，確保油缸的均勻性以及噴油泵的正常工作。

（6）當齒圈、齒桿等具有嚴重的磨損情況或是齒桿不靈活時(shí)，應更換相關(guān)的零件，并對齒桿采取檢修措施或是更換措施。

（7）若出油閥的彈簧斷了，或是閥卡死，應更換彈簧，并對出油閥的相關(guān)配件進(jìn)行檢修。

2、對調速器進(jìn)行檢修

      以康明斯柴油機為例，調速器的結構和原理分別如圖5、圖6所示。

（1）摩擦力過(guò)大

      調速器摩擦阻力過(guò)大，不靈活，各連接處“別勁”，這是頻率不穩最常見(jiàn)的原因。柴油發(fā)電機調速器摩擦阻力過(guò)大的處置方法如下：

① 調速杠桿偏上偏下，不在中間位置。這時(shí)，可在調速桿上加減墊片進(jìn)行調整。

② 調速杠桿上下間隙過(guò)大或過(guò)小。這時(shí)可用墊片調整，使間隙為0.2～0.4 mm。

③ 調速滑盤(pán)的斜面對中心的不同軸度超差，使滑盤(pán)與鋼球偏磨。應換合格的調速滑盤(pán)。

④ 調速杠桿的兩爪φ8 mm圓弧面的高度不一致。這時(shí)可敲打一下調速杠桿爪.使高度一致。

⑤ 調速支架上裝鋼球的六個(gè)孔偏小.使鋼球活動(dòng)受阻。這時(shí)，銼修一下即可。

⑥ 調速齒輪平面不平，使鋼球運動(dòng)受阻。換合格的齒輪。

⑦ 有的在裝配調速齒輪軸時(shí)把軸頭打毛，使滑盤(pán)在軸上有阻力。這時(shí)，可把軸頭打毛處銼修平整。

⑧ 調速桿與齒輪室蓋的長(cháng)孔配合過(guò)緊，使調速器不靈活。這時(shí)，可用鉸刀鉸修φ10長(cháng)孔。

      為了預防柴油發(fā)電機頻率不穩，必須提高調速器和噴油泵的制造質(zhì)量和裝配質(zhì)量，以減小調速系統的摩擦阻力，提高調速性能。

（2）調速器游隙過(guò)大

      調速系統各連接處如果配合松曠，游隙過(guò)大，也會(huì )引起頻率不穩。游隙過(guò)大的處置方法如下：

① 平面推力軸承的平面至調速齒輪襯套平面的距離要求為50.5mm，如果小于此值易使頻率不穩。這時(shí)，可在調速滑盤(pán)外加鐵皮墊片，使該距離增加至50.5 mm。

② 由于柴油機長(cháng)期使用，使調速杠桿的兩個(gè)φ8mm圓弧面磨損，與滑盤(pán)的游隙增大。這時(shí)，可在滑盤(pán)外加墊片.或把圓弧面焊高修好，或者敲打調速杠桿均可。

③ 調速齒輪平面被鋼球磨出凹坑，造成頻率不穩。這時(shí)，可在滑盤(pán)外加墊片，或更換齒輪。

④ 漏裝鋼球及平面推力軸承.應及時(shí)補裝。

⑤ 連接調速桿與調速杠桿的圓錐銷(xiāo)松動(dòng)，應及時(shí)敲緊。

⑥ 噴油泵齒桿凸柄與齒桿配合松動(dòng).也會(huì )引起頻率不穩。應修好或換件。

（3）其他原因

① 檢修調速器的所有零件，保證其正常運行。

② 將調速器中多余的機油排出。

③ 若調速器的運動(dòng)件磨損嚴重，則及時(shí)更換。

④ 檢修或是更換出現問(wèn)題的彈簧。

⑤ 飛鐵襯套若具有嚴重的磨損情況，需及時(shí)更換新的。

3、檢修工作機械傳動(dòng)性情況

      嚴謹嚴查柴油發(fā)電機和工作機械的傳動(dòng)情況，確保兩者的連接情況良好，且離合自如。

 

圖5  康明斯PT泵VS調速器結構圖

圖6  康明斯PT燃油泵調速器原理圖

 

總結：

      柴油發(fā)電機在處于正常運轉的狀態(tài)時(shí)，在調速器所具備的自動(dòng)調節功能支撐下，柴油發(fā)電機在轉速時(shí)是穩定的，其波動(dòng)率不超過(guò)0.5%。然而若在維修、實(shí)驗以及現場(chǎng)使用中，常有柴油發(fā)電機轉速不穩定的情況，使柴油發(fā)電機無(wú)法充分發(fā)揮其功率，進(jìn)而間接增加了在油耗上的經(jīng)濟負擔，故障嚴重時(shí)甚至會(huì )對機械的可用壽命產(chǎn)生不良影響。因此對柴油發(fā)電機出現轉速故障的原因進(jìn)行探討十分重要，用戶(hù)可根據現場(chǎng)故障參照本文的預防對策。

 

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