故障檢修與技術維護

柴油發(fā)電機漏水現象的解決方法

 

摘要：康明斯柴油發(fā)電機漏水現象是指冷卻液經散熱器、水泵、汽缸套等處漏出的故障，漏水現象可分為外部滲漏和內部滲漏兩種。外部滲漏的常見原因有機體或缸蓋裂紋、水箱泄漏、砂眼、水堵等部位漏水，一般可用緊固螺栓，焊補及涂密封膠的方法加以解決。而柴油機內部漏水不易發(fā)現，滲漏部位也不容易找到。若冷卻水漏入油底殼，油底殼里的機油量由濃變稀，油水混合后會使機油變質，加剛配合件的磨損，甚至發(fā)生拉缸、燒瓦、抱軸故障，嚴重影響果油機的使用壽命。因此，柴油發(fā)電機漏水故障不容忽視，應及時查找原因并排除。

一、柴油機氣缸內部水滲漏

      由于柴油機氣缸蓋的結構復雜，制造時的加工孔需要使用堵子，最常用的就是水道的水堵。柴油機氣缸蓋也常出現水堵漏水，裂紋導致的漏水及噴油器保護套漏水等故障。噴油器保護套漏水則可以分為兩種情況：如果噴油器護套上邊漏水，會出現機油變質、油底殼內機油液面升高現象；如果噴油器護套下邊漏水，那么水就會進入氣缸內，排氣呈白煙的情況了，直至發(fā)生頂缸事故。當柴油機氣缸蓋發(fā)生漏水現象，無論上述哪種情況，柴油機首先會因為缺水而導致水溫超溫報警，嚴重者會導致機器過熱，甚至是抱缸、拉缸事故的發(fā)生。

1、發(fā)生漏水的原因

（1）導致水堵漏水的原因

      水堵漏水較為常見，水堵漏水的主要原因是水堵外圍與水墻孔安裝不當，或壓裝水堵時水堵外圍膨脹量太小，使水增被水沖出后大量漏水，如圖1所示。缸蓋水堵孔處局部輕微漏水，解決的辦法是將原水堵取下（如損壞應換新的），在缸蓋水堵孔處涂密封膠，裝上水堵后用專業(yè)壓入裝置壓緊，如圖2所示。柴油發(fā)電機缸蓋上裝有三只水堵，上面兩只水堵漏水在柴油發(fā)電機的外面，下面的一只水堵漏水則會通過缸蓋下部回油孔處流到油底殼里，檢修時要特別注意。

 

圖1  柴油機密封件安裝不當示意圖

圖2  柴油機密封件正確壓入方法

 

（2）噴油器護套漏水的原因

      從護套本身的加工質量問題出發(fā)可以分為兩個方面：

① 噴油器護套的外表面如果有腐蝕或穴蝕，就會發(fā)生漏水，從護套內部漏到氣缸蓋內，通過回油孔流到油底殼。

② 噴油器護套外部的密封問題，如密封O型圈的尺寸太小，或護套本身的密封圈槽尺寸太大，亦或是氣缸蓋噴油器護套安裝孔與護套不同心、尺寸偏大等，都會導致噴油器護套的O型圈處漏水，繼而漏到氣缸蓋內，再由回油孔流到油底殼。

（3）缸套封水圈漏水

      柴油發(fā)電機缸套上裝有兩根或三根封水圈，失效機理如圖3所示。其漏水的原因及排除方法是∶

① 封水圈的直徑大小相差較大或有其它缺陷，會引起封水圈漏水，這時應更換合格的封水圈。

② 裝配封水圈時，由于安裝不當使封水圈扭曲，因此裝配時要注意，不要使封水圈扭曲。

③ 缸塞封水圈槽內夾有硬物等也會使封水圈變形而失去封水效果，這時應把硬物或垃圾清除。

④ 缸套封水圈槽底直徑尺寸過小，也會造成封水圈漏水，這時可在封水圈槽底部纏適量生料帶后再裝封水圈，即可解決問題。

⑤ 機體上與缸套封水圈結合處的孔口倒角不好或沒有倒角，缸套裝入機體時封水圈被切破，造成漏水，這時應對準孔口倒角后再進行裝配。其倒角為20°，倒角長為4mm。

      為了預防封水圈漏水，裝過的封水圈不宜再次使用。在安裝封水圈前，要查看封水圈的安裝位置，并對這一部分進行嚴格的清洗，確保在安裝封水圈的路徑上沒有積瑣等細小顆粒。除了安裝位置以外，還需要對機體上用來支撐汽缸套的環(huán)帶部位進行清洗，防止雜物粘連，影響封水圈的正常效果。另外裝配缸套時，可在封水圈處涂漆防漏。在汽缸套等部件安裝完成后，可以進行水壓實驗，查看封水圈的密封性能是否良好。具體操作方法是∶施加147～196kPa的水壓，經過5min以后，觀察封水圈部位不得出現滲漏現象。

（4）汽缸墊漏水

① 汽缸墊使用時間長后，積碳嚴重，密封性差，這時應更換新的汽缸墊。

② 機體與缸蓋結合平面不平、粗糙度差以及有傷痕，或在結合面處有污物，都會造成汽缸墊漏水。這時可對機體或缸蓋結合平面進行刮削或修磨，去除污物，保證裝配時的清潔度，并按規(guī)定扭矩擰緊汽缸蓋螺母。

③ 由于汽缸蓋加工時基準面不對或因鑄件質量差，使機體水道孔與缸蓋水道孔位移較大，汽缸墊不能增住水孔。遇此情況，可試用汽缸壁錯位的方法解決，如此仍不能解決，則應更換汽缸蓋。

（5）其它部位漏水

      機體靠缸蓋端的水、油道之間的隔板有砂眼、裝封水圈的孔處有縮孔，孔與曲輸箱處的連接輻板處有砂眼、缸蓋進、排氣門座之間有限獨、缸蓋水道與進、排氣口處有砂眼、缸套破裂等都會引起漏水。經檢查后確定引起的漏水的原因，無論哪種失效都要更換新零部件，排除故障。

2、診斷方法

      針對氣缸套的漏水問題，一般需要對加壓試驗，如圖4所示。如果柴油機的水箱液面高于氣缸蓋可利用液體勢能不必加壓，可使用以下診斷方法：

① 水堵漏水通過觀察即可判斷；

② 如果噴油器與噴油器護套之間發(fā)生漏水，可以斷定是噴油器護套發(fā)生腐蝕或穴蝕而導致的漏水；

③ 如果氣缸蓋上的噴油器護套孔和噴油器護套之間漏水，則證明是噴油器的密封出現問題導致了漏水的發(fā)生；

④ 將氣缸蓋的驗火螺栓擰開并盤車，如果驗火孔內有水噴出，那么可以斷定是柴油機噴油器護套下邊出現了漏水。

      柴油機的漏水點確認后，可以按照操作規(guī)程對故障零件進行檢查，按照故障的嚴重程度對其進行維修或更換新零件。

 

圖3  柴油機高溫導致缸套密封件失效機理

圖4  缸套水壓試驗示意圖

二、柴油機外部水滲漏

1、散熱器漏水

      柴油機散熱器漏水大都是因為被冷卻液腐蝕造成的，尤其使用壽命超過十年以上的散熱器漏水，基本都是因被腐蝕造成的。因此說冷卻液的質量很重要，影響散熱器使用壽命。另外，如果柴油發(fā)電機性能不好，冷卻系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)竄氣，就更容易腐蝕水箱，而一旦腐蝕到銹爛的地步，在壓力、溫度較高的狀態(tài)下就會漏水。

      檢查排除方法：發(fā)現水箱漏水后，將水箱拆下，用橡皮塞把水箱的進水口和出水口堵死，將整個水箱放入水中，用打氣筒從水箱的放水管向水箱內打氣，冒出氣泡的地方即為漏水處，作好記號。水箱上、下水室漏水，可采用直接錫焊或銅皮焊補;散熱水管漏水可用卡管、補管、堵管、接管及換管的方法修復。放水開關漏水，應拆下研磨修理或更換。水箱進出水軟管破漏應更換。焊補后的水箱應按上述方法繼續(xù)進行檢查排除。

2、水泵水滲漏

（1）水泵殼體裂紋，可在裂紋兩端鉆止裂孔，然后開V°形坡口，用鑄鐵焊條進行焊補。

（2）軸承或襯套座孔離損，可鏜大座孔塞入襯套，再按標準尺寸加工。

（3）水泵殼體與密封襯墊接觸平面有擦痕、麻點、溝槽或不平時，可在車床上車平。

（4）安裝水泵時，水封座圈總成未安裝到位，造成水泵漏水。機器老舊，水封內機件磨損、銹蝕和老化失效。維修方法如下：

① 采用水封螺帽下壓石墨、石棉填料形式的水封漏水，可逐步擰緊水封螺母壓緊填料，如仍漏水，則應更換水封填料。

② 采用密封圈、水封砌等零件進行封水的水封，如果漏水，可能是橡膠老化，彈簧變軟或耐磨磨損嚴重導致的，此時則應更換水封總成。磨損了的密封圈端面，應進行研磨，密封座面磨損，也應磨平。

③ 柴油發(fā)電機水封有的采用陶瓷材料，耐磨，密封性能好，但這屬脆性材料，工作過程中如缺水，在高溫情況下馬上加進涼水，水封就會脆裂，造成漏水。必須讓柴油發(fā)電機空轉，溫度下降后才能慢慢增添冷卻水，并時常調整風扇皮帶的張緊度。

3、缸蓋裂紋引起的漏水

      在柴油機中氣缸蓋的主要作用是與氣缸和活塞共同組成燃燒室，并用來安裝噴油器、排氣閥、起動閥、示功閥和安全閥等閥件。它是柴油機中結構最復雜的零件之一。氣缸蓋工作條件非常苛刻，一方面要承受氣缸蓋螺栓預緊力所產生的安裝應力和缸內周期性變化的氣體壓力所產生的高頻脈動機械應力；另一方面，氣缸蓋底板燃氣側還要受到高溫燃燒氣體的劇烈加熱，冷卻水腔還受到水的腐蝕。一般由燃燒氣體傳來的熱量以及排氣的高速沖刷，使氣缸蓋中央和排氣閥孔附近溫度最高，有的達到400～480 ℃，而氣缸蓋的外圍和冷卻水側的溫度相對較低，使氣缸蓋的溫度分布很補均勻；再由于氣缸蓋螺栓緊固力等的約束，使高溫部分的熱膨脹受到抑制，從而在各閥孔之間的狹窄區(qū)域產生很大的熱應力。在這些應力及腐蝕的長期作用下，容易使氣缸蓋發(fā)生裂紋等故障，造成氣缸蓋裂紋的主要原因有以下三點：熱疲勞；機械疲勞；腐蝕疲勞。

 

三、故障預防措施研究

 

1、降低冷卻水腔腐蝕程度

      按保養(yǎng)規(guī)程，柴發(fā)冷卻水必須定期檢查水質，投放處理劑，保持水質硬度較低，防止水腔結垢和腐蝕。經研究發(fā)現，弗列加預混型冷卻液最適合康明斯柴油發(fā)電機組使用。

      通過CWT TITRETS型水質檢測劑對冷卻水化驗，當數值在1.2～1.8之間時，水腔不易產生腐蝕；數值小于1.2，表示冷卻水中藥量過量，水質呈堿性，水腔容易產生堿性腐蝕；數值大于1.8，表示冷卻水中藥量不足，水質呈酸性，水腔容易產生酸性腐蝕或結垢。因此，我們一直堅持每個月檢查一次膨脹水箱水質，采取加水或加藥等措施，將冷卻水水質控制在最佳狀態(tài)，降低冷卻水腔腐蝕程度。

2、減小部件產生裂紋概率

      柴油機超負荷運行時，部件產生裂紋的概率將大大提高。根據柴油機超負荷特性的具體情況，可分為超機械負荷或超熱負荷以及兩者均超等三種情況。結合柴油發(fā)電機組實際工作狀態(tài)，通過研究發(fā)現，按以下規(guī)程操作使用時，可以有效避免柴發(fā)超負荷：

      啟動前必須暖機，冷卻水溫度達到60度以上方可帶載（正常帶載時水溫一般在80度以上）；在啟動時，使柴發(fā)在最低怠速運轉，然后隨著逐漸，直至達到額定轉速為止；然后方可開始帶載運行。

3、延緩“O”形圈老化速度

      “O”形圈老化速度受冷卻水溫度的影響很大，水溫越高，“O”形圈老化速度越快，但是水溫越低，柴油機的熱損失越大。通過研究發(fā)現將水泵出口壓力控制在0.3～0.4MPa，通過節(jié)溫器，在不同的工況下，將水溫調整在相應溫度時，“O”形圈老化速度較慢而且柴發(fā)熱損失較小：柴發(fā)低負載運行時，水溫在82℃左右；柴發(fā)滿負載運行時，水溫在80℃左右。當柴油發(fā)電機水溫低于75攝氏度時，節(jié)溫器處于關閉狀態(tài)，如圖5所示。

      為了能夠精確控制冷卻水溫度，需要保持節(jié)溫器處于良好的工作狀態(tài)，需要定期清潔機油冷卻器，保養(yǎng)水套加熱裝置，檢查冷卻水泵工作狀態(tài)。

4、提高系統(tǒng)連接管路可靠性

      經研究發(fā)現，柴發(fā)振動對系統(tǒng)連接管路的可靠性影響最大，水路連接示意圖如圖6所示。因此，需要經常檢查法蘭緊固情況及系統(tǒng)連接管路的振動情況，防止法蘭松動或管路變形，并根據實際情況，采取相應的固定措施，提高系統(tǒng)連接管路的可靠性。

5、降低漏水故障發(fā)生頻率

      經研究表明，故障發(fā)生的頻率與設備保養(yǎng)周期，保養(yǎng)部位，保養(yǎng)次數等因素存在一定的數學模型。加強設備的保養(yǎng)（比如更換“O”形圈，清潔水腔等），可以有效降低漏水故障發(fā)生的頻率。此外在日常管理中，要注意觀察記錄設備運行參數的細微變化，有效做好預防性的設備保養(yǎng)工作，降低漏水故障發(fā)生頻率。

 

圖5  柴油機節(jié)溫器低溫運行原理

圖6  柴油機水泵及管路連接示意圖

 

總結：

      柴油機無論是內部還是外部漏水，不僅給加水帶來麻煩，漏水嚴重時，會導致柴油機過熱，燒壞氣缸墊、缸蓋，機體產生裂紋、變形，損壞機件。因此，柴油機漏水故障不容忽視，應及時查找原因并排除。結合以上研究成果，通過采取相應的預防措施，柴油發(fā)電機組近年來漏水故障發(fā)生的頻率逐漸降低。雖然各型柴油機的結構特點不同，發(fā)生故障的原因及頻率也不盡相同，但只要操作人員做好相應的預防措施，柴油機漏水故障就可以得到一定的控制。

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