故障檢修與技術維護

柴油柴油發電機異響的分類與維修示例

 

摘要：柴油發電機實際工作過程中，經常會出現各式各樣的問題和故障，這些故障和問題給使用者造成許多麻煩。柴油發電機出現故障或問題后，如何正確及時地判斷出現故障和問題的位置，是排除故障的關鍵。康明斯公司根據多年來對柴油發電機故障排除經驗，總結出柴油發電機運行中常見故障維修方法。因此，本文簡要介紹了發動機異響產生的原因及異響的影響因素和診斷條件，探討了柴油發電機異響故障診斷的方法和維修案例，以供大家參考。

 

一、柴油機異響現象的分類

 

      技術狀況良好的柴油發電機，在以不同的轉速運轉時，雖然發出的頻率、波長、聲級和衰減系數不同，但都有一定的規律和范圍，如果柴油發電機在運轉過程中，伴隨有其他聲響，如發出間歇或連續的金屬敲擊聲、連續的金屬摩擦聲等，即表明柴油發電機運轉不正常，所伴隨的聲響為柴油發電機異響。柴油發電機異響的種類很多，根據柴油發電機異響的產生原因主要可分為四類：機械異響、燃燒異響、空氣動力異響和電磁異響。

1、機械異響

       主要由運動副配合間隙過大或配合面有磨損所致，如圖1所示。因磨損或調整不當造成運動副配合間隙過大時，運轉中會引起沖擊和振動，產生聲波，如曲軸主軸承響、連桿軸承響、凸輪軸軸承響、活塞敲缸響、活塞銷響、氣門響、正時齒輪響等，多是因配合間隙過大造成。但有些異響可能是因配合面磨損較大造成（如正時齒輪齒面）或其他原因造成的。還有些異響可能因為在裝配的過程當中存在一些問題，如螺栓擰的不到位未達到規定力矩、或者在裝配中沒有按維修手冊中的順序來進行裝配使得裝配達不到要求、還有就是有些裝配要求在一定的條件下進行而修理廠沒有相關設備從而使裝配達不到要求產生異響。

2、燃燒異響

      主要是由于柴油發電機燃料不正常燃燒造成的。如點火過早，會造成爆震，活塞上行受阻，效率降低，熱負荷、機械負荷、噪聲和振動加劇，這是應該防止的；點火過遲，氣體做功困難，油耗大，效率低，排氣聲大。產生燃燒異響的主要原因有使用柴油的品質，柴油發電機的壓縮比，柴油發電機工況以及可燃氣混合比等。

3、空氣動力異響

      主要是柴油發電機進排氣口和運轉中的風扇處由于于零部件老化磨損等引起泄露而產生異響，進氣和排氣所在位置如圖2所示。

① 排氣異響：

      最主要的原因是節氣門或怠速閥等部位出現積碳，從而導致的怠速不穩，產生異響。還有就是排氣管襯墊損壞，排氣管因涉水，年久失修氧化而產生排氣泄露導致排氣異響。

② 進氣異響：

      進氣歧管在柴油發電機上方，長期處于高溫的狀態。導致真空閥的膜片老化失效。進氣歧管內的活板處于活動狀態，由于吸力，導致活板打到進氣歧管上，嗒嗒作響。怠速運轉時在柴油發電機上部會聽到一種“咝、咝”的漏氣聲，隨轉速提高逐漸消失，冷車、熱車響聲沒有變化；同時柴油發電機怠速運轉時伴有個別缸工作部穩定現象，部分附件因缺真空而不工作。該類故障的產生一般是由于真空膠管松動，脫落后，因柴油發電機運轉產生真空，在真空軟管接頭處較大的吸力而產生氣流的響聲。

③ 散熱風扇：

      由于設計不合理或長年失修導致故障時散熱風扇轉動產生的氣流不穩定而導致干涉產生異響。

4、電磁異響

      主要是發電機和某些電磁元件內，由于磁場的變化，引起某些部件或某一部分產生振動而形成的異響。

 

圖1  柴油機配氣機構導致的機械異響

圖2  柴油發電機空氣動力異響

 

二、柴油發電機異響的診斷方法

 

      柴油發電機異響常見故障主要集中在曲柄連桿機構和配氣機構，其基本診斷方法如圖3所示。

1、用聽診方式診斷

      聽診方式是指采用或不采用某種簡單器具，進行異響診斷的方法和形式。通常包括外部聽診和內部聽診兩種。

（1）外部聽診。

      使用聽診器具（金屬棒或旋具等）或不使用聽診器具在柴油發電機外部進行聽診的方式，稱為外聽。有實聽和虛聽之分，實聽是用聽診器具抵觸在柴油發電機機體上進行診斷的一種聽診方法，虛聽是不用聽診器具直接憑聽覺診斷異響的一種聽診方法（如圖4所示）。

（2）內部聽診。

      內部聽診是相對于外部聽診而言的，它是利用導音器材從柴油發電機內部抬音進行聽診的一種方式。如使用聽音管從加油口或機油尺插口中插入曲軸箱中（不能插入機油池內）進行聽診。這種聽診方式可以排除外部噪聲的干擾，尤其是對于較為弱小和在外部難以辨別的異響的診斷，內部聽診比外部聽診的效果好。

2、利用異響隨轉速變化的特性進行診斷

      由于柴油發電機異響機件的構造形式、承受的負荷、所處的位置、潤滑條件以及松曠的程度等的不同，因而產生異響時的轉速也各有差異。柴油發電機的各種異響本身都有其特定的振動頻率，當運動速度頻率是異響頻率的整數倍時，會產生共振現象，異響加劇。即每種異響在其響聲最明顯時都對應一個運動速度段（速度范圍），一般將音量、節奏、音調等暴露得最為明顯的轉速或轉速區域稱為最佳診斷轉速。

3、利用異響隨負荷變化的特性進行診斷

      柴油發電機運轉過程中的某些異響與柴油發電機的負荷有關。一般情況下，負荷越大，異響越大，其表現是異響與缸位有明顯的關系。在診斷過程中，可以通過改變柴油發電機的負荷，使異響的聲音大小發生改變，從而有助于異響的定性和定位診斷。改變柴油發電機負荷的方法有增加負荷和解除負荷兩種做法。應用較多的是解除負荷。解除負荷的方法通常是逐缸斷火或斷油。

4、利用異響的最大振動部位進行診斷

      柴油發電機有異響時，柴油發電機某部位就會產生振動，其振動頻率與異響聲頻率往往是一致的。由于不同的發響機件所處的部位不同，所以在柴油發電機上的振動強烈程度亦不一樣，通常將在柴油發電機機體上振動量最大的區域稱為最大振動部位，各種異響在柴油發電機體上都對應著各自的最大振動部位。根據此道理，就可以大致判明異響機件的部位，這是診斷柴油發電機異響的重要輔助手段。因此，通過實聽最大振動部位，根據最大振動部位在缸體上的區域和振動頻率與異響的關系，就可以大致判明發響機件的部位。

5、利用異響隨溫度變化的特性進行診斷

      柴油發電機工作溫度的變化，能使柴油發電機機件的潤滑條件和配合間隙發生變化。溫度越高，潤滑油的黏度越低，產生異響機件間的潤滑油膜就越薄，機件間的沖擊力就會增大，異響聲也就更加明顯；有些異響在柴油發電機溫度升高后，由于配合機件的材料不同，受熱后膨脹量不同，異響因柴油發電機溫度升高而減輕，甚至消失；這表明柴油發電機的某些異響與溫度有著密切的關系。因此，在診聽柴油發電機異響過程中，密切注意異響與溫度變化的關系，進行冷、熱車對比，往往是判斷某些異響的關鍵依據之一。

6、根據其他參考因素診斷

      柴油發電機的某些異響常伴隨有機油壓力降低、加機油口脈動冒煙、排氣管冒煙的煙色不對、功率降低、燃料消耗過甚等其他故障出現。例如曲軸軸承松曠過甚發響時，往往伴隨機油壓力降低、柴油發電機抖動等異常現象。因此，這些伴隨現象成為輔助診斷異響故障的依據。

 

圖3  柴油柴油發電機異響診斷直觀法

圖4  柴油機異響故障聽診判斷

 

三、缸體異響的故障案例

      康明斯柴油發電機啟動后，聽到第一、二兩汽缸機體上部有一種非常尖銳、音調較古且為明顯的金屬敲擊聲；柴油發電機轉速從高速突然降到低速時，能聽到一種“噹、噹”的金屬敲擊聲。

1、故障分析

      柴油發電機啟動后，聽到機體上部有一種非常尖銳、音調較高而明顯的金屬敲擊聲，柴油發電機轉速從高速突降到低速時，能聽到一種“噹、噹”的金屬敲擊聲，這種故障一般是由于柴油發電機供油提前角過小或連桿銅套磨損過甚所造成。

2、故障原因

（1）活塞銷與連桿小頭銅襯套配合間隙過大；

（2）活塞銷與銷座孔配合過松。

3、故障排除方法

（1）取下一、二兩汽缸的機體側蓋板，轉動柴油發電機飛輪，使一、二兩缸的活塞分別轉動到處于壓縮沖程的下止點；

（2）用手握住連桿的中間位置來回晃動，觀察是不是在活塞銷部位有晃動的感覺，結果發現第二汽缸活塞銷部位有晃動的感覺，且有一種金屬碰撞聲；

（3）拆卸汽缸蓋，取出活塞連桿組件，發現連桿銅套磨損嚴重導致異響；

（4）更換連桿銅套后，按裝配要求和次序分別把活塞連桿組件、汽缸蓋等裝配完畢，然后調整氣門間隙；

（5）柴油發電機啟動前的各項準備工作完畢后，啟動柴油發電機進行檢查，檢查中發現金屬敲擊聲消失，柴油發電機運轉平穩，故障即被排除。

 

總結：

      發動機異響特性分析方法和診斷程序是診斷發動機常見異響的基礎理論與方法，只要掌握了這些基本知識，并在實踐中不斷總結、積累經驗，就一定能夠對發動機常見異響做出與時、正確的診斷，從而保證發動機與柴油發電機組良好的技術狀況。發動機異響表明發動機存在不同性質和不同程度的故障，異響只是現象，而故障才是本質，對發動機異響的診斷就是要透過現象找本質，它是柴油發電機組故障診斷的一個非常重要的方面。

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