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新聞主題 |
柴油發(fā)電機組冷卻系統的維修方法 |
摘要：冷卻風(fēng)扇是柴油發(fā)電機組散熱系統中的關(guān)鍵部件，其高速旋轉產(chǎn)生的壓力能，通過(guò)熱交換器帶走整車(chē)熱量，維持柴油發(fā)電機組的熱平衡，保證柴油發(fā)電機組正常工作。而冷卻風(fēng)扇的結構又直接影響冷卻風(fēng)扇性能及可靠性，一旦因結構原因導致冷卻風(fēng)扇性能異常、故障或失效，將使柴油發(fā)電機組停止工作，或損壞相關(guān)聯(lián)部件乃至損壞發(fā)動(dòng)機。因此，在柴油發(fā)電機日常維護和檢修中尤其需要重視冷卻系統，確保冷卻風(fēng)扇性能及可靠性符合使用要求。
一、冷卻風(fēng)扇結構及工作原理
1、冷卻風(fēng)扇結構
冷卻風(fēng)扇原始結構主要由風(fēng)扇葉輪、風(fēng)扇靜子、馬達、連接盤(pán)、壓板、螺栓等主要元件組成，其原始結構簡(jiǎn)圖如圖1所示。風(fēng)扇的性能直接影響著(zhù)發(fā)動(dòng)機的散熱效果，進(jìn)而影響發(fā)動(dòng)機的性能。若風(fēng)扇選取不當，則會(huì )導致發(fā)動(dòng)機冷卻不足或冷卻過(guò)度，造成發(fā)動(dòng)機工作環(huán)境惡化，進(jìn)而影響發(fā)動(dòng)機的性能和使用壽命。此外，風(fēng)扇消耗的功率約占發(fā)動(dòng)機輸出功率的5%～8%。
2、工作原理
（1）作用
冷卻風(fēng)扇置于散熱器后面。風(fēng)扇一般安裝在水泵軸上，并由驅動(dòng)水泵和發(fā)電機的同一根V帶傳動(dòng)。風(fēng)扇的功用是當風(fēng)扇旋轉時(shí)吸進(jìn)空氣使其通過(guò)散熱器，以增強散熱器的散熱能力，加快冷卻液的冷卻速度。發(fā)動(dòng)機水冷系多采用低壓頭、大風(fēng)量、高效率的軸流式風(fēng)扇，即風(fēng)扇旋轉時(shí)，空氣沿著(zhù)風(fēng)扇旋轉軸的軸線(xiàn)方向流動(dòng)。
（2）工作原理
固定在風(fēng)扇靜子上的馬達工作時(shí)，其花鍵軸旋轉帶動(dòng)通過(guò)壓板、螺栓固定在馬達花鍵軸上的連接盤(pán)旋轉，旋轉的連接盤(pán)與風(fēng)扇葉輪固定而帶動(dòng)風(fēng)扇葉輪旋轉，冷卻風(fēng)扇工作。工作時(shí)，高速旋轉的風(fēng)扇葉輪產(chǎn)生的合力通過(guò)連接盤(pán)直接作用在馬達花鍵軸上，亦即馬達上，再通過(guò)馬達傳遞到風(fēng)扇靜子上，最終作用在柴油發(fā)電機組上。
冷卻風(fēng)扇與冷卻系統匹配的先決條件是風(fēng)扇要符合系統的安裝要求。根據給定的冷卻系統參數確定符合安裝條件的備選風(fēng)扇之后，就可以求出每款風(fēng)扇在發(fā)動(dòng)機扭矩最大時(shí)的工作點(diǎn)。以節約能耗、提升燃油經(jīng)濟性為出發(fā)點(diǎn)對符合冷卻系統要求的風(fēng)扇進(jìn)行優(yōu)選，其目的便是要綜合考慮發(fā)動(dòng)機的運轉情況挑選出總體功耗較低的風(fēng)扇。因此，風(fēng)扇的優(yōu)選應該基于發(fā)動(dòng)機常用轉速來(lái)考慮，而非基于最大扭矩時(shí)的轉速。
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圖1 柴油機冷卻風(fēng)扇結構圖 |
圖2 風(fēng)扇及輪轂零件圖 |
二、冷卻風(fēng)扇失效分析
1、測試樣品
冷卻風(fēng)扇的原始結構設計是依據某型康明斯柴油機冷卻風(fēng)扇參數及馬達樣本相關(guān)參數計算、校核設計而成，臺架性能試驗滿(mǎn)足設計要求。樣機使用時(shí)，發(fā)現冷卻風(fēng)扇失效，外部特征表現為風(fēng)扇葉輪、風(fēng)扇靜子碎，風(fēng)扇靜子的支撐筋斷，馬達軸斷，可靠性不能滿(mǎn)足實(shí)際使用要求。
2、冷卻風(fēng)扇失效分析
經(jīng)過(guò)分解失效冷卻風(fēng)扇，并對其失效零部件進(jìn)行分析、計算、校核、檢測、試驗，得出：
（1）風(fēng)扇靜子的支撐筋與葉片之間的距離小、支撐筋的截面形狀不合理。冷卻風(fēng)扇工作時(shí)，氣體流動(dòng)經(jīng)過(guò)支撐筋，其后產(chǎn)生卡門(mén)渦街，卡門(mén)渦街的強度與支撐筋的截面形狀直接相關(guān)，現結構產(chǎn)生了較強的卡門(mén)渦街；卡門(mén)渦街對高速旋轉的風(fēng)扇葉輪產(chǎn)生附加外力，該附加外力的大小又和支撐筋與葉片間的距離直接相關(guān)，由于距離過(guò)小，產(chǎn)生了較大的附加外力。
（2）風(fēng)扇葉輪與風(fēng)扇靜子集成后，風(fēng)扇葉輪本身的固有頻率對應的耦合轉速在風(fēng)扇葉輪工作轉速范圍內，在氣動(dòng)力和卡門(mén)渦街產(chǎn)生的作用力共同激勵下，風(fēng)扇葉輪與風(fēng)扇靜子產(chǎn)生了共振。
（3）高速旋轉的風(fēng)扇葉輪產(chǎn)生的合力通過(guò)連接盤(pán)直接作用在馬達的花鍵軸上，該力已到馬達承力極限邊緣。
3、檢修與試驗方法
對于一般使用維護入員來(lái)講，主要注意二個(gè)方面的問(wèn)題。
為保證風(fēng)扇運轉平穩，須進(jìn)行靜平衡試驗。其方法是：將葉輪（葉片和架）固定在專(zhuān)用軸上，放在刀形鐵上進(jìn)行檢驗。檢查時(shí)，用手輕撥葉片，使帶軸的葉輪在刀形鐵上轉動(dòng)，待自動(dòng)停止后，將位于最下面的葉輪做上記號。這樣重復幾次，如果每次居于下部位置的是同一葉片，則說(shuō)明該葉片與其他葉片相比要重一些，可用砂輪將其端面或后側金屬磨去少許，使之達到靜平衡。風(fēng)扇葉片的質(zhì)量差，一般不超過(guò)5～10g，帶軸的葉輪在刀形鐵上轉動(dòng)時(shí)，每次停止位于下部位置的葉片可為任意一片，則說(shuō)明風(fēng)扇葉片達到了靜平衡要求。
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圖3 發(fā)動(dòng)機散熱風(fēng)扇控制電路圖（工作） |
圖4 發(fā)動(dòng)機散熱風(fēng)扇控制電路圖（停止） |
三、冷卻系統日常維護保養
1、維護保養
冷卻系統包括散熱器（水箱），水泵，冷卻風(fēng)扇，出水室，節溫器，水溫傳感器等。任何一個(gè)零部件損壞都可導致發(fā)動(dòng)機過(guò)熱即水溫高，所以日常需要重視冷卻系統的保養維護。
（1）當水箱散熱器表面損壞時(shí)，冷卻液系統在循環(huán)降溫的同時(shí)將引起泄漏，該情況發(fā)生時(shí)，建議將發(fā)動(dòng)機關(guān)閉熄火，并更換散熱器總成。
（2）水泵位于發(fā)動(dòng)機皮帶處（即皮帶傳動(dòng)水泵使水流循環(huán)），水泵漏水長(cháng)時(shí)間不處理也會(huì )引起因防凍液缺少的報警現象。
（3）水箱冷卻風(fēng)扇不工作：當發(fā)動(dòng)機達到一定溫度時(shí)，風(fēng)扇不轉，風(fēng)扇保險絲熔斷。將導致發(fā)動(dòng)機溫度持續升溫。風(fēng)扇電阻損壞會(huì )導致風(fēng)扇無(wú)法低俗轉動(dòng)，現象為發(fā)動(dòng)機聲音大。
（4）發(fā)動(dòng)機出水室漏水現象在發(fā)動(dòng)機上出現的頻率較高。在出水室我們看到水溫感應塞有時(shí)也會(huì )漏水或傳遞水溫錯誤信息，導致儀表水溫燈亮；再者由于在水箱上水管與出水室結合處有節溫器，節溫器也會(huì )漏水或節溫器內部閥門(mén)在一定溫度時(shí)無(wú)法打開(kāi)，此時(shí)水箱表面溫差較大，需要更換節溫器（508、C5車(chē)型節溫器接口處容易裂開(kāi)）。
（5）當出水室出現漏水現象時(shí)，我們通常在出水室與缸蓋處重新做密封處理。
提示：防凍冷卻液通常在1年時(shí)必須更換，旨在冬季防止發(fā)動(dòng)機冰點(diǎn)，夏季防止發(fā)動(dòng)機溫度過(guò)高。
2、注意事項
（1）更換冷卻系統時(shí)，重新鋪設所有種類(lèi)的管路和導線(xiàn)時(shí)不要改變原始的導線(xiàn)和管路走向。
（2）注意所有活動(dòng)的或熱部件的足夠自由度。
（3）冷卻系統處于壓力之下，維修前如有必要應減壓.
（4）軟管連接用彈簧卡圈鎖死。維修情況下只使用彈簧卡圈.
（5）建議使用康明斯發(fā)動(dòng)機專(zhuān)業(yè)安裝工具。
（6）冷卻液軟管在安裝時(shí)設置為無(wú)應力，不與其他部件接觸（注意：冷卻液接頭和軟管上的標記）。
（7）發(fā)現異常，請用冷卻系統檢測裝置對冷卻系統進(jìn)行密封性檢測，
總結：
在使用中不要用拉動(dòng)或撬動(dòng)風(fēng)扇的辦法來(lái)轉動(dòng)柴油發(fā)電機，否則會(huì )造成嚴重的人身傷害或使風(fēng)扇損壞。也不要試圖修理斷裂或彎曲的葉片或缺少平衡重的葉片，否則會(huì )破壞風(fēng)扇的動(dòng)平衡。甚至還有些“半桶水”技術(shù)員通過(guò)彎曲葉片的措施來(lái)增加送風(fēng)能力，殊不知彎曲葉片會(huì )造成材料的應力增加，從而造成風(fēng)扇損壞?？傊?，我們在對冷卻系統進(jìn)行維護保養也好，故障維修也好，都必須對其工作原理進(jìn)行了解和掌握，不要犯低級錯誤，導致不可能預測的事故發(fā)生。
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