- 康明斯柴油发电机增压器过热故障的模式和特征
- 作者：康明斯发电机维修公司 | 来源 www.czufdj.com | 发布时间：2020-11-30 | 阅读次数：[]
摘 要：着重阐述了康明斯柴油发电机增压器过热产生的原因 ,具体分析了过热故障的模式和特征 ,提出了分析、查找的方法和关键点 ,指出了使用管理中应注意的主要问题。
一、引言
康明斯柴油发电机以结构紧凑、功率大、油耗低和工作可靠性高的显著特点,广泛应用于康明斯厂家、工程机械、移动电站和船舶。康明斯柴油发电机强化程度较高,其增压器的好坏直接影响到柴油发电机的动力性和经济性,是柴油发电机十分重要的部件。根据使用单位反映,康明斯柴油发电机的增压器在使用过程中,常出现过热,甚至烧红的严重故障。由于此故障形成的机理比较复杂,常常是二次故障或多重故障导致的后果,且各因素相互交叉影响,给故障的分析、排除带来较大的困难。笔者根据对康明斯柴油发电机结构、工作原理的研究和分析,谈一谈自己的看法。
二、康明斯柴油发电机增压器过热的主要原因
康明斯柴油发电机增压器为定压式废气涡轮增压器,其冷却介质为从柴油发电机机油冷却器出来的机油。增压器过热,轻者使增压器零部件温度过高,降低工作寿命,影响进气系统正常工作,降低柴油发电机功率、增大燃油消耗;重者严重降低增压器工作寿命,甚至发生机毁人亡的严重事故。这种故障的根本原因是吸收的废气能量和冷却强度不平衡,增压器获得(产生)的能量过大,超过冷却强度,使零部件的温度过高而形成过热。其主要是由废气能量过高、冷却质量较差和操作管理不当三方面的原因所致。
1、废气能量过高
废气能量过高是引起增压器过热的主要原因。康明斯柴油发电机工作过程中,当废气涡轮内的废气能量过高,超过了冷却强度时,必将导致增压器过热,因磨损、腐蚀、变形、裂纹等损伤,燃油泄漏至缸内,甚至烧红。引起废气能量过高的主要因素有:燃油泄漏至气缸内、增压器冷却机油泄漏至涡轮机内参与燃烧、气缸密封性下降、喷油定时过晚以及充入缸内的新气量不足等。
（1）燃油泄漏至气缸内
当构成燃油喷射系统的相关零、部件,在工作中
导致参与燃烧的燃油过多,且雾化质量较差,使部分燃油进入排烟总管或涡轮机内燃烧,使废气能量过大。如,PT喷油器柱塞与柱塞套密封面磨损,燃油泄漏至量杯的油量过多;喷油器量杯裂纹或严重变形;喷油器外侧与气缸盖安装孔的密封圈失效,燃油从喷油器铜套泄漏至缸内;气缸盖有裂纹,燃油直接从进、回油道泄漏至气缸内等等。
故障的特征是冷却水、机油温度偏高,排气冒黑烟,严重时排烟管内有明显柴油痕迹。
（2）大量机油参与燃烧
机油参与燃烧,通常有两个方面:一是增压器转子轴封装置因磨损、划伤、装配不当等原因失效,机油泄漏至涡轮机参与燃烧;二是气缸内机油过多,这可能是活塞油环折断,由气缸套下的冷却喷嘴喷出的机油大量进入气缸内造成;也可能是气缸盖裂纹,压力油从润滑油道泄漏至气缸内。严重时,会急剧增加涡轮机的温度而形成过热,甚至烧红。
故障特征是增压器外壳、机油温度超过正常温度、排气为蓝烟,严重时排烟管内有明显的机油痕迹。
（3）气缸密封性下降气缸密封性能下降,主要有:活塞环折断或磨损严重,缸套内表面磨损、拉伤等。故障出现时常伴有活塞敲击声;气缸套与气缸盖密封垫失效。可从气缸盖与机体的结合部位观察到泄漏情况;气门关闭不严。
此故障造成气缸压缩终点可燃混合气的压缩压力不足,温度较低,影响混合可燃混合气的物理和化学准备过程,使燃烧不良,后燃严重,废气能量增加;故障的特征是柴油发电机功率下降,排气冒黑烟,曲轴箱有黑烟冒出并伴有呛人的刺激性味道。有时缸内有较沉闷的敲击声。
（4）喷油定时过晚
喷油器喷油定时过晚,将引起燃烧进程的推迟,缸内爆炸压力下降,指示热效率降低,废气能量增大。故障常由喷油器驱动机构的零部件磨损,以及喷油定时调整不当造成。康明斯燃油泵有多种供油代码,如,BY、BW等,调整时若代码弄错,必然调整不准确。
故障的特征是功率下降,排烟较黑,甚至有火星冒出。
（5）进气不足
进入气缸内的新气量不足,将致使燃油燃烧不完善,其常见的故障为空气滤清器堵塞、气门间隙过大或气门开启不正确。
其特征是柴油发电机工作无力,冒黑烟。
2、冷却质量较差
冷却质量较差也是引起增压器过热的主要原因。康明斯型柴油发电机增压器的冷却介质为机油,机油的热量通过热交换器传给淡水,再由海水(或空气)冷却淡水。因此,进入增压器的机油流量的大小和温度的高低是评价增压器冷却质量的主要指标。通常,康明斯柴油发电机全负荷工作时,增压器的机油压力为0.35～0.48MPa,机油温度为100～116℃。造成机油冷却不良的主要因素有:机油压力偏低、冷却水温度过高等。
（1）机油压力偏低
工作时增压器转子的转速较高,一般在8 000 r/min以上,且位置较高,机油压力不足,极易使高速转动的轴承过热,加速轴承的磨损,并引起轴封装置失效、转子振动加剧等二次故障,危害极大。常见的原因有:①机油泵供油压力不足。如,齿轮及泵壳内表面磨损;调压阀密封不严或调压弹簧刚度降低等。一般此故障可从机油压力表读数观察出来;②管路堵塞或泄漏。柴油发电机润滑系统出现堵塞或泄漏,特别是机油冷却器通向增压器的出口处堵塞,进出增压器的机油流量不足,增压器温度升高形成过热。严重时增压器温度升高较快,轴承急剧磨损,振动加剧,甚至危及安全。此外,增压器密封圈失效也是冷却质量较差的原因。
（2）冷却水温度过高
冷却水温度过高常常是由于冷却水泵损伤、节温器开度不足、管路泄漏或堵塞所造成。
3、操作管理不当
操作管理不当是引起增压器过热的不容忽视的重要原因。常见的有:
（1）长时间超负荷下工作
柴油发电机长时间超负荷工作,会引起供油过大,燃烧不完善,后燃严重,排气温度过高,油水温度相应升高,形成增压器等部件过热。其特征是柴油发电机声响较沉闷、油水温度高、排气冒黑烟。
（2）机油压力过低未能及时调整或修理
康明斯柴油发电机增压器位置较高,机油压力过低,一方面造成增压器摩擦副表面润滑不足,磨损加快、轴承间隙增大,润滑更加不良;另一方面增压器冷却不足,加快油温升高速度,同时也会使机油粘度降低,进一步恶化轴承的润滑。因此,在管理柴油发电机过程中,应及时调整机油压力,必要时应进行修理。
此外,机油变质未能及时更换、机油牌号不对、冷却水温度(全负荷时不应超过93℃)调整不当等也是造成增压器过热的原因。
需要指出的是,增压器过热的故障原因,可能是单一故障引起,也可能是由多重故障综合影响的结果,不能简单化。同样,上述的故障原因分析也仅是常见的,并不是全部。
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