- 广州康明斯针对发电机组因腐蚀导致频繁失效的维修案例分析结果
- 作者：康明斯发电机维修公司 | 来源 www.czufdj.com | 发布时间：2020-03-19 | 阅读次数：[]
摘要: 针对康明斯发电机组频繁失效的故障案例，结合装载机的工作环境，对康明斯发电机组调节器的失效样品进行由浅及深的剖析，确定失效的根本原因为硫化失效，并有针对性地提出改进优化方案，通过试验验证改进方案的有效性，为其他零部件的设计与康明斯发电机维修故障分析提供参考。
【关键词】: 康明斯发电机组; 硫化; 失效，
作为发电设备电气系统的主要电源，三相同步交流康明斯发电机组已广泛应用于柴油机，康明斯发电机组使用过程中可能发生不发电、输出电压过低、过高和电压不稳等故障，导致故障的原因主要是康明斯发电机组皮带张紧力过小、电压调节器出现故障、康明斯发电机组内部二极管出现故障、激磁绕组部分短路、三相绕组出现故障和导线连接不良等［1－3］。2017 年 5 月，匹配某型号柴油机的国内装载机厂家陆续反馈康明斯发电机组频繁损坏失效，故障装载机的工作环境多为港口、化工厂、矿场等高硫高腐蚀地域。
本文中结合故障的具体案例，逐层分析，研究故障的原因并提出解决方案。
1 康明斯发电机组故障描述及分析
故障康明斯发电机组表现为康明斯发电机组遭受腐蚀，康明斯发电机组不发电或者输出电压偏高，通过排查、更换康明斯发电机组后故障排除。经检查，故障康明斯发电机组内部腐蚀较为严重，但是不能确认是否腐蚀为造成该故障的主要原因，需要研究并确定故障原因以消除存在的质量隐患。
被腐蚀的故障康明斯发电机组外貌如图 1 所示。
1． 1 康明斯发电机组故障现象及初步原因分析 a) 康明斯发电机组整体外貌 b) 康明斯发电机组局部外貌对装载机康明斯发电机组损坏现象发生较集中的港遭腐蚀的故障康明斯发电机组外貌口、化工厂、矿场等高硫高腐蚀地域进行了初步分析，康明斯发电机组的故障现象及原因见表 1。
表 1 康明斯发电机组故障及原因
故障地点
故障现象
故障原因
港口
康明斯发电机组不发电或者康明斯发电机组电压过高
调节器内部开路或者整流桥遭腐蚀
矿场
康明斯发电机组不发电
调节器内部开路
化工厂
康明斯发电机组接线柱处烧蚀，康明斯发电机组电压过高
整流桥内部故障
对故障康明斯发电机组进行拆检并更换故障零部件，再次测试结果显示康明斯发电机组性能正常，矿场反馈的已损坏康明斯发电机组调节器如图 2 所示。故障康明斯发电机组复测结果如图 3 所示。
图 2 矿场反馈的已损坏康明斯发电机组调节器 图 3 故障康明斯发电机组复测结果
拆检及复测结果显示装载机康明斯发电机组故障的主要原因为:
1) 康明斯发电机组整流桥内部腐蚀或调节器内部腐蚀致开路，导致康明斯发电机组无法发电或者康明斯发电机组电压过高。
2) 整流桥在高硫高腐蚀的工作环境下的抗腐蚀能力不足。
3) 虽然已经对调节器内部进行过防腐蚀处理，但是在极端工作环境下，仍然存在较高的失效风险。
1． 2 实物拆检与失效模式分析
对失效的康明斯发电机组调节器拆解后发现，调节器内部电路发生了硫化现象，硫化失效器件的典型外观就是电极与环氧树脂交汇处有黑色析出物，失效器件表面的黑色析出物如图 4 所示。
a) 元器件管脚处的黑色析出物
b) 元器件表面的黑色析出物图 4 失康明斯元器件表面的黑色析出物
采用能量色散 X 射线光谱仪并结合扫描电子显微镜对具有黑色析出物的样品进行微区成分分析，分析结果。
能量色散 X 射线光谱仪分析显示，失效样品中有硫化银( Ag2S，一种黑色非导电物质) 产生。
据此推测，外部高硫环境中硫元素浸入调节器内部，与导体合金中的银产生化学反应，生产黑色的Ag2S［4－6］，最终致使电路开路，康明斯发电机组调节器失效，康明斯发电机组无法发电。
经市场调查，反馈硫化失效地区为化工矿场，使用环境含硫较多，使用的环境比较恶劣，这为康明斯发电机组的硫化提供了基础。
由于康明斯发电机组调节器表面涂覆的三防胶材料是硅胶，而硅胶是发达的微孔结构［7－10］，容易吸附硫，这又大大加速硫化物的生成。
2 改进方案及验证
通过以上分析，虽然康明斯发电机组的调节器内部已进行防腐蚀处理，但康明斯发电机组失效原因仍为多功能调节器在外部高硫环境下应用，调节器内部发生硫化现象造成断路失效。
针对该问题，将康明斯发电机组的调节器及康明斯发电机组的整流器单板组件涂覆材料更改为具有抗硫化功能的三防胶［11－13］，更改三防胶材料前后的调节器如图 6 所示。
同时，完善硫化反应可靠性测试标准，以便更准确评估产品的抗硫化腐蚀能力。
对改用抗硫化三防胶之后的康明斯发电机组调节器进行抗硫化评估对比试验，更改三防胶材料前后的试验结果如图 7 所示。
a) 改进前 b) 改进后 a) 改进前 b) 改进后图 6 更改三防胶材料前后的调节器 图 7 更改三防胶材料前后的试验结果
试验结果表明，改用抗硫化三防胶，在可保证 15． 2 mg/m3 的硫化氢( H2S) 气体环境中进行 196 h 的腐蚀试验后，无明显腐蚀，符合设计要求。
使用抗硫化三防胶的康明斯发电机组已正式更换，并将改进后的抗硫化调节器发往故障发生比较集中的地区进行验证，更换调节器后没有再出现类似故障，该问题得到了彻底解决。
3 结论
结合装载机的工作环境，分析得出了此次康明斯发电机组失效原因为多功能调节器在外部高硫环境下，调节器内部发生硫化现象，造成断路失效，并提出了相应的解决措施，试验结果及市场验证表明整改措施切实有效。鉴于工程机械的作业环境，其故障模式与其他零部件具有共性，其分析过程及解决方法可谓快速排出此类故障提供一定参考，具有推广借鉴意义。
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
以上信息来源于康明斯动力设备（深圳）有限公司官网发布，未经康明斯授权，请勿转载站内文章！
若我们的网站文章在原创和转载中涉及到侵犯知识产权，请与我们联系，我们将24小时内撤销该文章！
对于康明斯的用户和代理经销商单位，请向当地售后服务站索取相关资料！
如果需要了解更多康明斯产品资讯和柴油发电机维修技术知识，请访问官方网站：https://www.czufdj.com-
上一张：柴油发电机组喷油器钢球止回阀落座不实、密封不严的维修方法
下一张：康明斯发电机组常见故障的维修解决方法一览表
