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技術(shù)維修與康明斯知識 |
康明斯柴油發(fā)電機的動(dòng)力不足原因和診斷方法 |
摘要：所謂動(dòng)力不足，就是通常說(shuō)的柴油機無(wú)力、沒(méi)有勁的意思，從而導致工作時(shí)不能發(fā)出應有的功率，嚴重影響供電工作，同時(shí)會(huì )產(chǎn)生燃油消耗增多現象。柴油機無(wú)力故障較常見(jiàn)，但是原因較多，比如主要有油、氣和機器自身故障，所以應有準確性的分析，并及時(shí)更換故障零件和進(jìn)行維護保養?？得魉构颈疚闹型ㄟ^(guò)分析形成柴油機動(dòng)力不足的原因，針對性地提出柴油機動(dòng)力不足故障的排除方法，使其能穩定完成電力輸出任務(wù)。
一、功率足額輸出的條件
柴油發(fā)電機的工作條件是指在規定的使用環(huán)境條件下能輸出額定功率，并能可靠連續地進(jìn)行工作。JB／T10303-2020《工頻柴油發(fā)電機組技術(shù)條件》規定的電站（發(fā)電機組）工作條件，主要按海拔高度、環(huán)境溫度、相對濕度、有無(wú)霉菌和鹽霧以及放置的傾斜度等情況來(lái)確定的。確定發(fā)電機組的額定功率應采用標準的工作環(huán)境條件。由于組成發(fā)電機組的柴油機、交流同步發(fā)電機和控制系統在國家標準中都有各自的規定和標準，重點(diǎn)應以發(fā)動(dòng)機的標準環(huán)境條件為基礎。
1、柴發(fā)輸出額定功率的條件
（1）標準基準條件：大氣壓力，Pr=100kPa；環(huán)境溫度；Tr=398K(tr=25℃)；相對濕度Φr=30%；傾斜度：對柴油電站而言，電站縱向前、后水平傾斜度不大于10°或15。
（2）現場(chǎng)條件：發(fā)電機組應能在合同規定的現場(chǎng)使用條件下輸出額定功率。發(fā)電機組若有可能在特殊的危險條件（如爆炸大氣環(huán)境、易燃氣體環(huán)境、化學(xué)污染環(huán)境、放射環(huán)境）下運行和海運環(huán)境或沿海地區運行，必須特殊考慮。
2、柴發(fā)輸出規定的功率（允許修正）的條件
① 海拔高度：不超過(guò)4000m。
② 環(huán)境溫度：上限值分別為40℃、45℃、50℃；下限值分別為-40℃、-25℃、-15℃、-5℃。
③ 相對濕度：空氣相對濕度60%。
④ 長(cháng)霉：發(fā)電機組電氣零部件經(jīng)長(cháng)霉試驗后，表面長(cháng)霉等級應不超過(guò)GB／T2423.16-2008《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗》中規定的2級。
3、設備質(zhì)量本身的功率輸出基本條件
柴油發(fā)電機的功率指標是其技術(shù)狀態(tài)的綜合反映。技術(shù)狀態(tài)良好，柴油發(fā)電機就能發(fā)出足夠的功率。當動(dòng)力不足時(shí)，往往是各系統故障的綜合反映。從柴油發(fā)電機工作原理得知，柴油發(fā)電機發(fā)出足夠有效功率的基本條件是∶
① 有足夠數量的霧化良好的燃油，按一定的規律、在一定的時(shí)刻噴入氣缸。
② 有足夠數量的新鮮空氣，按一定規律、在一定時(shí)刻進(jìn)入氣缸，并將燃燒后的廢氣按一定的規律、在一定時(shí)刻排出氣缸。
③ 空氣和燃油良好地混合，完全的燃燒。
④ 摩擦功率和附件消耗功率要盡量小，即機械效率要高。
因此，分析動(dòng)力不足的原因時(shí)，可以從以上基本條件出發(fā)，針對不足故障現象，按系統分析原因。
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圖1 柴油發(fā)電機動(dòng)力輸出狀態(tài)示意圖 |
圖2 柴油發(fā)電機動(dòng)力不足的現象 |
二、診斷方法
由于高速大功率柴油機有的作為發(fā)電動(dòng)力，有的作為機車(chē)動(dòng)力，還有的作為鉆機動(dòng)力和艦船動(dòng)力，所以對不同用途的柴油機在現場(chǎng)的診斷動(dòng)力不足的方法不同。
1、發(fā)電用柴油機診斷
對于柴油發(fā)電機組，可用發(fā)電機作為最大功率的檢測手段。此時(shí)將柴油機的油門(mén)置于最大油量位置，設發(fā)電機最大的電功率為Pe1，則柴油發(fā)電機組的最大功率，功率P公式∶
P=Pe1/ηD+Pe2+Pe3
式中∶ηD——發(fā)電機效率，一般為0.93。
Pe2——風(fēng)扇耗功，由柴油發(fā)電機制造廠(chǎng)提供。
Pe3——空濾器耗功，由制造廠(chǎng)提供。對康明斯系列柴油發(fā)電機，一般為10~30kW，空濾器越臟，取大值，新空濾器，取小值。
2、非發(fā)電用柴油機診斷
不作為發(fā)電動(dòng)力的柴油機，可用無(wú)外載測功法求出最大有效功率。此時(shí)應將柴油機和后面配套的工作機械脫開(kāi)，突加油門(mén)，用無(wú)外載測功儀測試柴油機從怠速到標定轉速所用的加速時(shí)間，根據加速時(shí)間和最大功率的關(guān)系，可方便的求出該時(shí)的最大功率。
3、其他診斷方法
對于診斷柴油發(fā)電機動(dòng)力不足原因的方法，可用比較法找出影響動(dòng)力不足的零部件。如噴油泵、噴油嘴偶件等；用析檢法找出影響動(dòng)力不足的零部件。如缸套、活塞環(huán)等；用儀器診斷法找出影響動(dòng)力不足的參數和部件。如用曲軸箱漏氣儀診斷活塞環(huán)密封情況，壓力表或壓差計診斷各種濾清器是否污堵，增壓器工作是否正常，潤滑系統是否工作正常等。
三、影響隱因素、原因分析及故障排除
1、進(jìn)排氣系統故障引起的動(dòng)力不足
（1）影響因素：
① 空氣濾清器濾芯太臟，進(jìn)氣阻力太大，進(jìn)氣量??；
② 進(jìn)氣管路的堵塞，進(jìn)氣阻力太大，進(jìn)氣量??；
③ 排氣管路堵塞，排氣阻力太小，排氣不干凈；
④ 增壓器故障。增壓器故障表現為回油管阻塞，壓力機油會(huì )向渦輪室或壓氣室滲漏，表明有明顯的油跡。渦輪的壓氣機葉輪的葉片燒蝕變形，破壞轉軸的動(dòng)平衡使增壓器發(fā)出噪聲，有明顯的噪聲。
（2）原因分析：
① 排氣不暢或排氣堵塞，會(huì )使柴油機排氣背壓增加，嚴重影響柴油機的輸出功率，并可能伴有柴油機過(guò)熱和冒黑煙等異?，F象。如果排氣管完全堵死，柴油機也將不能啟動(dòng)；
② 增壓器故障，如果增壓器軸承磨損，壓力機及渦輪的進(jìn)氣管路被污物堵塞或漏氣，也可使柴油機的功率下降。
（3）故障排除：
檢查空氣濾清器濾芯是否太臟，如果太臟就清洗空氣濾清器，沒(méi)有問(wèn)題就檢查進(jìn)、排氣管路是否出現堵塞或太臟，出現堵塞或太臟進(jìn)行清洗進(jìn)氣管路，外殼，清潔葉輪，隨便擰緊合面螺母看是否有松動(dòng)現象和卡箍等。聽(tīng)一聽(tīng)是否有高頻噪聲，如果有漏氣或漏油就檢查空氣濾清器和管道，檢查增壓器表明是否有漏油現象，如果有就檢查兩葉輪和浮動(dòng)軸承之間的密封環(huán)的好壞，好的涂點(diǎn)密封膠繼續使用，壞的就更換。再檢查軸承，如果長(cháng)期不換機油或空氣濾清器失效造成太多沙塵進(jìn)入增壓器，嚴重磨損浮動(dòng)軸承，造成軸承間隙過(guò)大和伴隨著(zhù)噪聲，沒(méi)有明顯的噪聲就繼續使用。
2、供油系統故障引起的動(dòng)力不足
（1）影響因素：
① 燃油濾清器濾芯太臟，通過(guò)量太??；
② 燃油油路系統漏氣或堵塞；
③ 噴油器故障；
④ 噴油泵故障；調速器故障；
⑤ 回油溢流閥故障；
⑥ 輸油泵故障。
（2）原因分析：
① 燃油濾清器濾芯問(wèn)題。
燃油濾清器太臟或使用了劣質(zhì)的燃油濾清器濾芯，減少燃油的通過(guò)量，導致大負荷是的柴油機動(dòng)力不足，并伴有嚴重的轉速下降。
② 燃油油路系統空氣問(wèn)題
如果燃油油路系統密封不嚴，有漏氣問(wèn)題，會(huì )使空氣進(jìn)入油路系統中，柴油機因供油不足而導致動(dòng)力不足，轉速下降，排氣無(wú)煙，嚴重時(shí)可能柴油機熄火。
③ 噴油嘴問(wèn)題
比如噴油嘴霧化不良，嚴重滴油，噴油嘴卡死或彈簧斷裂等等，這些都可能使該缸因霧化不良，混合氣形成不佳而導致燃燒不完全冒大量黑煙。這現象是柴油機冒煙，開(kāi)始冒白煙，隨溫度上升而冒黑煙，使得柴油機動(dòng)力不足。
④ 柱塞和出油閥故障
柱塞和出油閥嚴重磨損，會(huì )使噴油泵油壓力下降柴油機供油量及供油壓力不足，噴油嘴霧化不良，將導致柴油機輸出動(dòng)力不足，如果柱塞嚴重磨損，可能造成柴油機進(jìn)入機油而導致機油油面上升并使柴油機嚴重冒黑煙，導致整體供油不足，如果是供油量不足，也會(huì )導致柴油機動(dòng)力不足，現象是空曠下柴油機表現正常，但是在大負荷工作中明顯的動(dòng)力不足，轉速下降，排氣無(wú)煙。
（3）故障排除
如果排氣冒黑煙，則說(shuō)明氣缸內油多氣少，燃燒不完全，就檢查是不是噴油嘴或噴油泵的問(wèn)題，如果是噴油嘴或噴油泵就檢修或更換。如果柴油機停機一段時(shí)間后啟動(dòng)困難，而且運行過(guò)程中動(dòng)力不足，就檢查回油溢流閥的密封性和是否損壞和輸油泵是否損壞。如果都正常就繼續使用。若均正常，應檢查噴油器有無(wú)泄漏，調速器彈簧彈力是否符合規定標準。
3、氣缸蓋組故障引起的動(dòng)力不足
（1）影響因素：
① 氣門(mén)間隙不正確。
② 氣門(mén)密封不嚴。
③ 氣門(mén)彈簧故障。
④ 汽缸墊漏氣。
（2）原因分析：
① 氣門(mén)間隙不正確
氣門(mén)間隙不正確，直接影響柴油機的進(jìn)、排氣，進(jìn)而直接影響柴油機的輸出。還有伴隨著(zhù)強烈的機械噪聲。我們知道氣門(mén)間隙過(guò)大，會(huì )產(chǎn)生氣門(mén)晚開(kāi)早關(guān)、進(jìn)氣不足、排氣不凈，噪聲過(guò)大等問(wèn)題;而氣門(mén)間隙過(guò)小又會(huì )造成氣門(mén)關(guān)閉不嚴.燒蝕氣門(mén)或漏氣等故障。
② 氣門(mén)密封不嚴
氣門(mén)密封不嚴，由于排氣漏氣漏氣引起進(jìn)氣量不足或進(jìn)氣中混有其他廢氣，而影響燃燒不充分動(dòng)力不足。
③ 氣門(mén)彈簧故障，
氣門(mén)彈簧損壞會(huì )造成氣門(mén)回位困難，氣門(mén)漏氣，燃氣壓縮比減少，從而造成柴油機動(dòng)力不足。
④ 汽缸墊漏氣
因為氣缸蓋與機體的結合面漏氣會(huì )使氣缸體內的器進(jìn)入水道或油道，造成冷卻液進(jìn)入柴油機體內，若發(fā)現不及時(shí)會(huì )導致冒黑煙，從而使柴油機動(dòng)力不足，由于汽缸墊損壞，變速時(shí)會(huì )有一股氣流從汽缸墊沖出，柴油機運轉處會(huì )有水泡冒出。
（3）氣缸組故障排除：
① 量壓法
用壓力表測量氣缸的壓力，如果測到缸壓在16-20個(gè)大氣壓力為正常，如果那缸氣壓不符合就檢查那個(gè)缸的密封性和墊片，密封性和墊片沒(méi)有明顯的磨損就涂點(diǎn)密封膠繼續使用，有明顯的磨損就更換。
② 聽(tīng)診法
仔細傾聽(tīng)，看是否能聽(tīng)到機械嚴重的摩擦聲，如果有就檢查氣門(mén)彈簧和氣門(mén)間隙，看看氣門(mén)彈簧表明是否有明顯的缺陷和嚴重的磨損，如果氣門(mén)彈簧有問(wèn)題就進(jìn)行更換。如果氣門(mén)正常就檢查氣門(mén)間隙氣門(mén)，氣門(mén)間隙的進(jìn)氣間隙是0.25mm排氣間隙0.30mm，不在這個(gè)范圍內有問(wèn)題見(jiàn)調整，調整氣門(mén)間隙的方法有逐缸調整法和兩次調整法。
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柴油機動(dòng)力不足的影響和危害 |
柴油機動(dòng)力不足的解決方法 |
總結：
綜上所述，柴油機動(dòng)力不足的原因多種多樣，需要根據具體情況進(jìn)行診斷。在診斷過(guò)程中，可以通過(guò)檢查供油系統、進(jìn)氣系統、氣缸壓力和控制系統等方面來(lái)確定問(wèn)題所在。對于復雜問(wèn)題，應結合柴油發(fā)電機的使用情況和維護記錄，全面分析可能的原因，并采取有效的診斷方法。同時(shí)，定期對柴油機進(jìn)行維護和保養，也是預防柴油機動(dòng)力不足的重要措施。對于電噴柴油機功率不足問(wèn)題，建議尋求專(zhuān)業(yè)柴油機維修廠(chǎng)的幫助，并使用診斷電腦讀取機上的故障碼，以更準確地找出問(wèn)題并解決。
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