零件裝配與結構組成

更換康明斯空氣濾清器的安裝流程

 

摘要：空氣濾清器的作用是濾清進(jìn)入氣缸空氣中的雜質(zhì)，以減輕壓縮系相關(guān)零件的磨損。試驗表明，不帶空氣濾清裝置的柴油發(fā)電機，其缸套、活塞等零件的磨損速度將提高20～30倍。因此，空氣濾清器是柴油發(fā)電機進(jìn)氣系統的一個(gè)重要組成部分，空氣濾清器匹配是否合理直接影響柴油發(fā)電機的動(dòng)力性和經(jīng)濟性?？諝鉃V清器的質(zhì)量，特別是濾芯質(zhì)量的好壞，是影響柴油發(fā)電機早磨的最主要原因之一。為保證柴油發(fā)電機可靠運行，避免早磨，敬請用戶(hù)熟悉和遵守康明斯柴油發(fā)電機組隨機說(shuō)明書(shū)的規定。

 

一、濾芯的結構設計與公式

 

      空氣濾清器工作原理是空氣經(jīng)防雨帽進(jìn)入旋流管式粗濾器，將大部分粒徑較大的灰塵通過(guò)引射管抽出去，粗濾效率可達90%以上，粒徑較小的灰塵進(jìn)入精濾器，通過(guò)主濾芯的過(guò)濾，干凈空氣通過(guò)出氣口及連接管進(jìn)入增壓器?？得魉共裼桶l(fā)電機組通常都是采用這種結構的空氣濾清器，其過(guò)濾能力的總效率≥99.5%?？諝鉃V清器紙質(zhì)濾芯屬于表面過(guò)濾，表面積愈大，它的通過(guò)能力就愈大，使用壽命就愈長(cháng)，過(guò)濾阻力就愈小，因此力求在有限的空間內，增大濾芯的過(guò)濾面積。

1、濾芯過(guò)濾面積計算

（1）最大空氣量

      計算過(guò)濾面積的前提要知道柴油機運轉時(shí)所需的最大空氣量Q，Q可由下式求得：

Q=V•N•η?•η?/n.................（公式1）

V——柴油機排量，L；

N——柴油機最高轉速，r/min；

η?——進(jìn)氣效率，柴油機取0.85；

η?——氣缸數效率，4缸及以上為1；

n——為燃燒方式系數，四沖程取2。

      根據柴油機運轉時(shí)所需最大空氣流量可以確定額定空氣流量。選用空氣濾清器時(shí)，其額定空氣流量Q'一般取1.1Q~1.15Q。

（2）濾紙過(guò)濾面積

      額定空氣流量由空氣流經(jīng)過(guò)一定封閉面積的濾紙來(lái)實(shí)現。通過(guò)額定空氣流量可以計算出濾紙過(guò)濾面積。濾紙過(guò)濾面積A可由下式求得：

A=Q'/μ.................（公式2）

A——濾紙過(guò)濾面積，m；

Q'——額定空氣流量，m/min；

μ——空氣流經(jīng)濾紙的速度。

（3）濾紙的表面積

      濾紙表面積是決定濾芯使用壽命的重要參數，用計算出的濾紙表面積和濾紙過(guò)濾面積相比較，如果濾紙表面積大于濾紙過(guò)濾面積，則說(shuō)明濾紙表面積合適。反之，必須從新選擇濾紙尺寸。按下式可計算濾紙的表面積：

A'=2bnh.................（公式3）

A'——濾紙的表面積，m；

b——濾紙折寬，cm；

n——濾紙折數；

h——濾紙高度，cm。

（4）濾紙的長(cháng)度

      因為濾紙折數為81，每折之間的間隙s為3mm，則濾紙的長(cháng)度L可以由下式計算：

L=n•s

L——濾紙的長(cháng)度，mm；

n——濾紙折數；

s——毎折之間的間隙，mm.

      濾芯上端包有發(fā)泡材料，不僅保證了空氣濾清器的密封性，而且濾芯通過(guò)發(fā)泡材料安放在殼體凸臺上。

2、進(jìn)出口面積計算

      為了提高進(jìn)氣速度，常將空氣濾清器進(jìn)口面積設計的略大于出氣口面積，同時(shí)，進(jìn)氣口位置盡可能低，出氣口位置盡可能高，以充分利用腔體的容積。

（1）進(jìn)氣口的面積

     由下式計算進(jìn)氣口的面積A：

A=Q’/V

A——進(jìn)氣口面積，m；

Q'——額定空氣流量，m/min；

V——空氣在進(jìn)氣口速度，這里取29m/s。

（2）進(jìn)氣口直徑

      進(jìn)氣口直徑d可由下式計算：

d=√4A/π

d——進(jìn)氣口直徑，m；

A——進(jìn)氣口面積，m。

3、殼體容積計算

      根據空氣濾清器額定空氣體積流量的計算結果，估計空氣濾清器容積。采用下式計算：

V=2.5Vh

V——空氣濾清器容積，L；

V_h——柴油機排量，L。

 

二、空氣濾清器安裝要點(diǎn)

 

      空氣濾清器是發(fā)動(dòng)機非常重要的配套產(chǎn)品之一，它保護柴油發(fā)電機，濾除空氣中的硬質(zhì)灰塵顆粒，向柴油機提供清潔空氣，防止灰塵造成發(fā)動(dòng)機磨損，對柴油發(fā)電機組的可靠性和耐久性起關(guān)鍵作用。因此，正確地安裝空氣濾清器是非常重要的柴油機維護要點(diǎn)之一。

1、空氣濾清器安裝工具

      小型康明斯發(fā)電機組僅用人工手動(dòng)安裝即可；對于大型康明斯柴油發(fā)電機組（1600KW以上），以康明斯QSK60系列為例，空氣濾清器零件構成如表1所示，而完成此安裝需要以下工具。

（1）鉤鏈起吊力達292Kg（643磅）的吊裝帶；

（2）適合高空作業(yè)的平臺；

（3）扭矩扳手最小值0-400牛米（0-295英尺-磅）；

（4）白板筆；

（5） 6、10、13毫米扳手；

（6）5、6、10、13、20毫米氣動(dòng)套筒；

（7）氣動(dòng)棘輪扳手或12伏/18伏充電鉆。

2、空氣濾清器安裝說(shuō)明

（1）起吊不當可能會(huì )導致嚴重的事故或設備損壞。必須使用合適的起吊設備、鉤鏈以及平壓機起吊空氣濾清器組件或改變其位置，且須由經(jīng)過(guò)培訓且富有經(jīng)驗的人員操作，并遵循當地的準則和法規。

（2）安裝人員負責確保遵守安全工作規程。建議使用高置提升裝置和腳手架，以便安全地進(jìn)行安裝。務(wù)必在平臺或腳手架上工作，不要置身于康明斯柴油機、基架或交流發(fā)電機上。如果不這樣做，可能會(huì )導致人身傷害或柴油發(fā)電機組損壞。

（3）為防止安裝期間臟物或碎屑進(jìn)入渦輪組件或空氣過(guò)濾系統，在空氣濾清器總成準備進(jìn)行安裝之前，應將運輸護罩保持在原位。

（4）用白色記號筆標記螺栓頭，以指示已設置所需扭矩。

（5）卸下渦輪增壓機中的所有堵塞器。

（6）涂抹軟管潤滑劑至彎頭和軟管連接器以幫助安裝。

表1  康明斯QSK60系列柴油機空氣濾清器零件組成

 

 三、空濾總成安裝步驟

 

      康明斯發(fā)電機組的濾清系統采用了OptiAir™專(zhuān)利技術(shù)，使得康明斯在空氣過(guò)濾設計方面取得了領(lǐng)先的突破。 這項技術(shù)可滿(mǎn)足所有主機廠(chǎng)的關(guān)鍵設計要求，如空濾系統外型縮小，適合發(fā)電機組日益變小的趨勢；更長(cháng)的濾清器壽命，從而能延長(cháng)保養時(shí)間間隔；配置的預濾器，能減少系統的阻力，從而最大程度地提高柴油機的性能同時(shí)降低故障率?？得魉构驹诒疚闹性敿毥榻B了空氣濾清器更換的安裝步驟。如下所示：

 

1.安裝4臺維修指示器（22）至4臺空氣濾清器（1）。
2.在適配器（36）中插入鋼管（14），然后安裝端蓋 （35）。
3.使用16M20×35螺栓（26）、32M12平墊圈（25）、M20平墊圈（27）及M12螺釘（28）安裝8條固定帶至帶基座的空氣濾清器（2）。將螺栓緊固到80牛米（59英尺-磅）的扭矩。
4.使用4個(gè)配備M20平墊圈（29）及M20彈簧墊圈（30）的M20×2.5mm×35的六角螺栓（31），將空氣濾清器水平支架 （6） （7） 安裝于飛輪外殼兩側，確保支架位于水平位置，然后將螺栓緊固到 388 牛米（286英尺-磅）的扭矩。 5.使用12個(gè)M8×18的凸緣螺栓（33），將空氣濾清器支撐（3）安裝至支撐支架（6）（7）上，然后將螺栓緊固到23牛米（17英尺-磅）的扭矩。 6.使用4個(gè)MB×30凸緣螺栓（32），將左（4）右（5）空氣濾清器支架安裝至支撐支架（6）（7）上，然后將螺栓緊固到23牛米（17英尺-磅）的扭矩。 7.在其他人的協(xié)助下，使用4個(gè)M8×30凸緣螺栓（33），將空氣濾清器基座（2）安裝至空氣濾清器支架（4）（5）上，然后將螺栓緊固到23牛米（17英尺-磅）的扭矩。
8.使用2個(gè)軟管夾（18）將2個(gè)軟管減壓器（13）裝配至2個(gè)空氣濾清器（1），然后將軟管夾緊固到5.7 牛米（4英尺-磅）的扭矩。接著(zhù)再將2個(gè)軟管夾（20）松散安裝在軟管連接上方，在此階段請勿完全擰緊。
9.在空氣濾清器基座（2）上的固定帶（8）中插入2個(gè)空氣濾清器（1），然后擰緊帶夾螺栓至23牛米（17磅-英尺）。 ● 安裝防雨蓋（9）（此階段可選）。
10. 請使用以下組件為前渦輪增壓機裝配2個(gè)前軟管連接。請勿在此階段擰緊管夾。 ● 8×軟管夾（20）。 ● 4×軟管夾（19）。 ● 4×彎頭90° 177.8mm（7英寸）（15）。 ● 4×彎頭-90°177.8mm×139.7mm（7英寸×5.5英）（12）。 ● 4×鋼管177.8mm×369mm（7英寸×14.5英寸）（16）。
11. 請使用以下組件為后渦輪增壓機裝配2個(gè)后軟管連接。此階段請勿擰緊夾子。 ● 4×軟管夾（24）。 ●  4×軟管夾（20）。 ● 2×彎頭90°177.8mm（7英寸）（12）。 ● 2×彎頭-90° 177.8mm×139.7mm（7英寸至5.5英寸）（10）。 ● 2×鋼管177.8mm×534mm（7英寸×21英寸）（11）。 12.請連接2套前軟管連接組件至前渦輪增壓機。請勿在此階段擰緊軟管夾。
13.在2根鋼管（14）之間滑動(dòng)2個(gè)軟管夾（37）。 14.在其他人的協(xié)助下，在軟管連接（15）（20）之間插入2根鋼管（14w），以確保前軟管連接位于90度位置。將軟管夾緊固至5.7牛米（4磅-英尺）。 15. 使用 2 個(gè)軟管夾 （37） 將支架 （17） 安裝至鋼管 （14） 之間。將軟管夾緊固至 5.7 牛米（4 磅-英尺）。
16.在空氣濾清器基座（2）上的固定帶（8）中插入2個(gè)空氣濾清器（1），然后擰緊帶夾螺栓至23牛米（17磅-英尺）。 17. 連接 2 套后軟管連接組件至空氣濾清器和后渦輪增壓機。將軟管夾 （20） （23） 緊固至 5.7 牛米（4 磅一英尺）。 18.安裝2個(gè)防熱罩（21）至彎頭連接（12），其中一個(gè)防熱罩安裝至右側后渦輪增壓機上，另一個(gè)安裝至左前渦輪增壓機上。

 

總結：

   選擇空氣濾清器的基本原則是其額定空氣流量必須大于柴油機在額定轉速及額定功率下的空氣流量，即柴油機的最大進(jìn)氣量。同時(shí)，在安裝空間允許的前提下，適當采用大容量和大流量的空氣濾清器是必要的，這有助于減小空氣濾清器的阻力，增大儲塵能力和延長(cháng)保養周期。目前康明斯系列柴油發(fā)電機上主要采用上海弗列加濾清器有限公司生產(chǎn)的空氣濾清器。雖然國內其他廠(chǎng)家生產(chǎn)的空氣濾清器也能滿(mǎn)足康明斯系列柴油發(fā)電機的性能要求，但是康明斯公司仍建議和忠告廣大用戶(hù)：為了保護您的柴油柴油機，使其達到最佳工作性能，請務(wù)必使用上海弗列加濾清器有限公司生產(chǎn)的空氣濾清器。

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