故障檢修與技術(shù)維護(hù)

康明斯柴油發(fā)電機(jī)水溫、油溫和排氣溫度過高的原因

 

摘要：柴油發(fā)電機(jī)溫度異常，是指柴油發(fā)電機(jī)水溫、油溫、排溫、軸承溫度等超過正常值，也就是的柴油發(fā)電機(jī)過熱的表現(xiàn)。柴油機(jī)工作過程中，燃料在氣缸內(nèi)燃燒所產(chǎn)生的熱量，一部分轉(zhuǎn)化為有效功，一部分隨著廢氣排到大氣中去，另有一部分的熱量則通過與燃?xì)饨佑|的零件，傳遞給冷卻介質(zhì)被帶走，如果沒有冷卻介質(zhì)及時(shí)地把受熱零件的熱量傳遞出去，將使零件溫度急劇升高，造成許多嚴(yán)重后果，柴油機(jī)也就無法在允許的溫度條件下正常地工作。通常情況下，可以直觀地從水溫表、油溫表上觀察柴油機(jī)的溫度，也可以用手觸摸機(jī)體，其次就是觀察水箱口或機(jī)體側(cè)面呼吸器口所散發(fā)出的熱氣。如果柴油機(jī)的溫度過高，應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)一步分析造成溫度過高的原因。

一、故障現(xiàn)象

 

      以康明斯系列柴油發(fā)電機(jī)為例，對高速大功率柴油發(fā)電機(jī)來說，正常的機(jī)油溫度和出水溫度在70--85℃之間，正常的排氣溫度在600℃以內(nèi)，正常的軸承溫度在 80℃以內(nèi)。當(dāng)出現(xiàn)溫度異常時(shí)，有以下現(xiàn)象∶

1、機(jī)油溫度指示表如圖1所示。機(jī)油溫度超過 90℃，此時(shí)還往往伴隨著機(jī)油壓力下降和從呼吸器冒油氣。

2、冷卻液溫度指示表如圖2所示。水溫超過 85℃或者進(jìn)出水溫差超過10℃。有時(shí)短時(shí)間成蒸汽狀態(tài)，超過 100℃。此時(shí)伴隨著從膨脹水箱加水口處向外冒蒸汽。甚至?xí)诶鋮s系統(tǒng)中產(chǎn)生局部氣障。

3、排氣溫度超過 600℃，此時(shí)伴隨著排氣管發(fā)紅，甚至從排氣管噴出火苗。

4、軸承溫度超過 100℃，此時(shí)往往伴隨著軸承燒損，從呼吸器向外冒出煙霧。

 

圖1  機(jī)油溫度表

圖2  水溫表指示圖

 

二、后果危害

 

      發(fā)生溫度異常會(huì)帶來以下危害∶

1、 當(dāng)發(fā)生水溫異常時(shí)，破壞正常配合，那將導(dǎo)致活塞拉缸、甚至抱缸，缸蓋裂紋、.氣門磨損大等。還會(huì)造成缸內(nèi)空氣充量減少使柴油機(jī)功率下降，也會(huì)增加缸套穴蝕。

2、當(dāng)發(fā)生油溫異常時(shí)，將導(dǎo)致油壓不足，軸承、缸套等零件異常磨損，甚至燒瓦、拉缸。

3、當(dāng)發(fā)生排氣溫度異常時(shí)，將導(dǎo)致活塞、缸蓋.、氣門、燃?xì)鉁u輪受熱零件熱負(fù)荷大，強(qiáng)度下降，磨損增加，甚至裂紋、損壞。

4、當(dāng)發(fā)生軸承溫度異常時(shí)，將導(dǎo)致軸承異常磨損或燒損。

 

三、 原因分析

 

（1）由于偶合器的故障使風(fēng)扇因滑差大，或汽囊離合器打滑使風(fēng)扇轉(zhuǎn)速達(dá)不到要求，因而風(fēng)量減小，散熱不足造成柴油發(fā)電機(jī)水溫過高。

（2） 高溫水泵因故障造成水量不足，或因管路中有空氣，產(chǎn)生氣障，造成水量不足；或管路泄漏造成水量不足；或者冷卻系統(tǒng)管路和部件阻力大造成水量不足；以及散熱器內(nèi)水量不足，均使通過冷卻水帶走的熱量減小，造成柴油發(fā)電機(jī)水溫過高。

（3） 高溫水泵（或散熱器）的故障，使散熱量減小，造成柴油發(fā)電機(jī)水溫過高。

（4）柴油發(fā)電機(jī)水道（機(jī)體.缸蓋）污堵，或鑄造質(zhì)量不佳，使水道通流能力太小，均使水的流量減小，從而柴油發(fā)電機(jī)熱量向外傳出受到影響，造成柴油發(fā)電機(jī)水溫過高。

（5）從傳熱方面分析，當(dāng)熱量交換有問題，熱量傳不出去，也引發(fā)的柴油發(fā)電機(jī)水溫過高。散熱器結(jié)垢、污堵或散熱片間臟污，造成水的熱量向空氣散熱受阻。造成柴油發(fā)電機(jī)水溫過高。

（6）凡是由于水的流量小造成水溫高的原因，也是柴油發(fā)電機(jī)進(jìn)出水差大的原因。因?yàn)椴裼桶l(fā)電機(jī)的傳熱量是水的流量和溫差、比熱的乘積，比熱和總傳熱量一定，所以水的流量越小，溫差就會(huì)越大。

2、機(jī)油溫度異常

3、 排溫異常

      影響排氣溫度過高的原因，主要是由燃燒系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、.進(jìn)排氣系統(tǒng)造成的。柴油發(fā)電機(jī)排氣溫度是指柴油發(fā)電機(jī)燃燒后排出的廢氣的溫度。正常的排氣溫度取決于柴油發(fā)電機(jī)正常的燃燒。正常燃燒的基本條件是一定數(shù)量的燃油，在霧化良好的狀態(tài)下和足夠的空氣良好的混合。在燃燒室內(nèi)完全燃燒。所以任何不滿足這些條件的因素，均會(huì)造成排溫過高。

（1）進(jìn)氣系統(tǒng)的阻力大的因素均導(dǎo)致進(jìn)入柴油發(fā)電機(jī)的空氣量不足，使油氣海合質(zhì)量不好。掃氣效果差，從而引起排溫升高。

（2）進(jìn)氣系統(tǒng)中的管路漏氣，將使空氣進(jìn)不到氣缸中；而排氣系統(tǒng)管路漏氣，將使排氣能量減小導(dǎo)致增壓器作功減小，壓氣后氣壓降低，減少了向缸內(nèi)供氣，排氣系統(tǒng)的阻力加大。使柴油發(fā)電機(jī)排氣背壓增大，降低了渦輪膨脹比和增壓壓力，也減小了進(jìn)入缸內(nèi)的空氣；而增壓器的任何故障都使增壓壓力降低，減少了向缸內(nèi)供氣和影響掃氣效果，從而引起排溫升高。

（3）氣門間隙不對，導(dǎo)致配氣相位不對。如排氣門間隙小，則排氣門開的早，使缸內(nèi)燃燒氣體膨漲不充分即被排出；如排氣門間隙大，則排氣門開的晚，關(guān)閉早，排氣時(shí)間截面變小，排氣不充分；如進(jìn)氣門間隙過大，則進(jìn)氣門開的晚，關(guān)閉早。進(jìn)氣時(shí)間截面變小，進(jìn)氣不允分和掃氣效果不佳∶如進(jìn)氣間隙過大， 又會(huì)因產(chǎn)生氣門重疊期間的廢氣倒灌。使進(jìn)氣充量中廢氣含量高，這一切均造成燃燒不充分，排氣溫度過高。

（4）供油角過晚，產(chǎn)生過后燃燒，排溫升高；噴油器霧化不良，燃燒不充分，排溫升高。

（5）燃油品質(zhì)，特別是十六烷質(zhì)，殘?zhí)俊⒛z質(zhì)等指標(biāo)不符合要求，也造成燃燒不充分引起做排溫升高。

（6）至于氣缸壓縮壓力低，造成排溫高是因?yàn)榇藭r(shí)柴油發(fā)電機(jī)的指示熱效率降低，燃燒不完全所致。

（7）柴油發(fā)電機(jī)的排溫與負(fù)荷成比例，負(fù)荷越大，排溫越高。所以柴油發(fā)電機(jī)超負(fù)荷運(yùn)行造成排溫過高是在情理之中的事情。

（8）中冷進(jìn)水溫度過高，使中冷器后的空氣溫度就高；還有環(huán)境溫度高；環(huán)境氣壓低，均造成進(jìn)入氣缸的空氣量減少，燃燒不完全，排氣效果不佳，從而排溫升高。

 

圖3  柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)循環(huán)圖

圖4  柴油機(jī)機(jī)油潤滑示意圖

 

四、排除措施

 

      對溫度異常的診斷，可用熱工儀表監(jiān)測法診斷出溫度異常的程度和原因。當(dāng)然也可用觸模法或比較法診斷水溫和油溫異常，用觀察法診斷排溫異常。針對診斷出的原因，有的放矢的排除故障。

1、機(jī)油溫度過高

① 首先加足機(jī)油，放掉管路中的空氣，消除氣障。

② 如是冷卻系統(tǒng)原因造成，則應(yīng)清洗或更換機(jī)油冷卻器，恢復(fù)其冷卻效果∶修理或更換水泵，保證水的流量足夠；調(diào)整偶合器和皮帶松緊度，使風(fēng)扇轉(zhuǎn)速達(dá)到正常；清洗或修理低溫散熱器，恢復(fù)其冷卻效果。

③ 如系潤滑系統(tǒng)造成，則應(yīng)修復(fù)或更換機(jī)油泵，使其泵量達(dá)到要求。

④ 如系超負(fù)荷引起，則應(yīng)減載運(yùn)行。

2、水溫過高

① 如系冷卻系統(tǒng)散熱效果差引起，則應(yīng)視情況調(diào)整和修理偶合器，調(diào)整風(fēng)扇的松緊程度，使風(fēng)扇轉(zhuǎn)速達(dá)到要求放掉水路中之空氣，消除氣障修理或更換水泵，使泵量達(dá)到要求；清洗散熱器，使其良好的散熱；清理冷卻系統(tǒng)和機(jī)體、缸蓋水道的水垢。

②如系供油角不對引起水溫過高，則應(yīng)重新調(diào)整供油提前角；

③如系超負(fù)荷運(yùn)行引起，則應(yīng)降載運(yùn)行。

3、排溫過高

① 首先保證進(jìn)排氣系統(tǒng)工作正常，清洗空濾器∶清洗壓氣機(jī)葉輪流道；清洗進(jìn)氣道∶清洗排氣消聲器；修理或更換漏氣處之墊片，保證密封良好∶調(diào)整氣門間隙；修理或更換有故障之增壓器，使之供氣正常。

② 調(diào)整供油提前角，使之符合要求；檢查和修理噴油器，使之霧化良好；調(diào)整各缸供油量，使之一致更換不合格之柴油修理和更換活塞環(huán)，使之密封良好研磨氣門，使之密封良好。

③ 檢查和修理冷卻系統(tǒng)，使中冷水溫保持在要求范圍∶檢查和修理低溫冷卻系統(tǒng)，使之冷卻正常，保持中冷水溫在規(guī)定范圍內(nèi)。

④ 如系超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，則應(yīng)降載運(yùn)行。

⑤ 如環(huán)境溫度太高，或大氣壓力太低，則應(yīng)降載運(yùn)行。

 

總結(jié)：

      由于冷卻系統(tǒng)的各種因素導(dǎo)致的水溫高會(huì)造成柴油機(jī)過熱。此時(shí)，過熱的零件強(qiáng)度和剛度會(huì)降低，正常的配合間隙會(huì)被破壞，運(yùn)動(dòng)件間的潤滑油會(huì)變質(zhì)和焦化，結(jié)果使得受力零件可能損壞，運(yùn)動(dòng)零件的摩擦和磨損加劇，進(jìn)入氣缸的空氣由于強(qiáng)烈受熱，比容增大，使得實(shí)際進(jìn)入氣缸中的空氣質(zhì)量減少。最終使柴油機(jī)工作不可靠、使用壽命下降、動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性變差。油溫高會(huì)使摩擦副間的潤滑油膜遭到破壞，出現(xiàn)干摩擦現(xiàn)象，使摩擦力增大，結(jié)果是柴油機(jī)內(nèi)部的功率損耗增大，影響動(dòng)力輸出。嚴(yán)重的將導(dǎo)致摩擦副表面熔化，這又進(jìn)一步造成油溫升高，造成惡性循環(huán)。對以上所述造成水溫高、油溫高的各種原因，應(yīng)根據(jù)不同的情況，逐個(gè)采取相應(yīng)的措施予以排除。謹(jǐn)記履行迅速、快捷的原則，抓住問題的本質(zhì)，及時(shí)排除故障所在。

 

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