新聞主題	康明斯柴油發(fā)電機(jī)的基本特點(diǎn)和故障預(yù)防

 

摘要：美國(guó)康明斯公司與中國(guó)的合作始于1975年，生產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪增壓器濾清器發(fā)電機(jī)組等產(chǎn)品。康明斯柴油發(fā)電機(jī)在我國(guó)分別有東風(fēng)康明斯和重慶康明，作為中國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)最大的外國(guó)投資者，康明斯在中國(guó)擁有八家合資和獨(dú)資制造企業(yè)。在廣泛使用的同時(shí)，康明斯柴油發(fā)電機(jī)故障的分析與預(yù)防便成為了當(dāng)前要解決的主要問題。康明斯柴油發(fā)電機(jī)不僅以一流的可靠性、耐久性和燃油經(jīng)濟(jì)性享譽(yù)業(yè)內(nèi)，而且在滿足日益嚴(yán)格的排放要求的激烈競(jìng)爭(zhēng)中一直居于業(yè)內(nèi)領(lǐng)先地位。與此同時(shí)出現(xiàn)的故障也為使用中帶來了不便，因此康明斯柴油發(fā)電機(jī)故障分析預(yù)防與排除也就成為了重中之重。

 

一、基本特點(diǎn)及技術(shù)特點(diǎn)

 

1、康明斯基本特點(diǎn)

      我們?cè)谌粘Ｉa(chǎn)生活中，以C260D5康明斯發(fā)電機(jī)組為例（結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示），其基本特點(diǎn)如下：

（1）直噴式柴油發(fā)動(dòng)機(jī)以渦輪增壓器、封閉式水冷系統(tǒng)以及直列的結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)，用以四沖程以及每缸四氣門做功方式。良好的經(jīng)濟(jì)性與動(dòng)力性的結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)優(yōu)秀的廢氣排放指標(biāo)。

（2）整體式鍛壓曲軸和連桿使康明斯柴油發(fā)電機(jī)在使用中獲得了更好的耐久性。

（3）冷卻系統(tǒng)系統(tǒng)使用弗列加冷卻液添加劑以提高發(fā)動(dòng)機(jī)抗穴蝕能力。

（4）缸體采用內(nèi)部油道使發(fā)動(dòng)機(jī)更清潔并采用高品質(zhì)的空濾器確保發(fā)動(dòng)機(jī)延長(zhǎng)使用壽命。

（5）過濾系統(tǒng)采用其系列類型相配套的機(jī)濾、水濾、燃濾、旁通率等濾清器，使其在發(fā)動(dòng)機(jī)的維護(hù)與保養(yǎng)方面更加方便可靠。

2、康明斯的技術(shù)特點(diǎn)

（1）康明斯柴油發(fā)電機(jī)缸蓋采用陶瓷敷涂技術(shù)，封閉式冷卻系統(tǒng)采用了低溫中冷系統(tǒng)。其主要功效是為更好的提高發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率使冷卻效率更加高效，而且采用的活塞陶瓷敷涂技術(shù)也可以實(shí)現(xiàn)高效率散熱功能。

（2）康明斯柴油發(fā)電機(jī)采用的旋轉(zhuǎn)式氣門技術(shù)和STC技術(shù)，使廢氣旁通增壓的渦輪增壓器提高發(fā)動(dòng)機(jī)的低轉(zhuǎn)速時(shí)的性能。并在低溫的環(huán)境中，改善發(fā)動(dòng)機(jī)的排放性能，最后提高發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)、排氣門在使用時(shí)的耐久性。

 

C260D5康明斯柴油發(fā)電機(jī)組平面圖

C260D5康明斯柴油發(fā)電機(jī)組正視圖

 

二、維護(hù)與保養(yǎng)的重要性

 

      在講述康明斯柴油發(fā)電機(jī)故障分析預(yù)防與排除前，非常有必要的先講述一下日常維護(hù)與保養(yǎng)的重要性。

      注重日常維護(hù)與保養(yǎng)，可以有效的防止康明斯柴油發(fā)電機(jī)的非正常損壞，有效延長(zhǎng)其使用壽命。通過保持康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)的干凈、整潔來防止水和灰塵腐蝕發(fā)動(dòng)機(jī)各部件、對(duì)連接處的螺栓進(jìn)行檢查、調(diào)整，來保證其齊全有效。在日常維護(hù)保養(yǎng)過程中，對(duì)機(jī)油的更換、保持系統(tǒng)的清潔、固部件的有效等手段，都是為了確保康明斯柴油發(fā)電機(jī)在使用中能夠保證較少的磨損、降低使用過程中產(chǎn)生過熱現(xiàn)象以及減少相對(duì)的運(yùn)轉(zhuǎn)阻力等等損壞發(fā)動(dòng)機(jī)的保障手段。因此，保證康明斯柴油發(fā)電機(jī)的日常維護(hù)與保養(yǎng)是防范其故障頻發(fā)的重要舉措。

      康明斯柴油發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中需要觀察工作監(jiān)測(cè)儀表，正常工作狀態(tài)時(shí)水溫應(yīng)保持在74-91℃之間、根據(jù)設(shè)備型號(hào)不同，怠速及負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的機(jī)油壓力應(yīng)保持在標(biāo)準(zhǔn)壓力范圍內(nèi)。如果康明斯柴油發(fā)電機(jī)工作期間過熱報(bào)警，應(yīng)降低負(fù)荷運(yùn)行。降低負(fù)荷運(yùn)行一段時(shí)間后如還過熱，則應(yīng)停機(jī)檢查故障。康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行中應(yīng)密切注意發(fā)動(dòng)機(jī)下列情況的變化，如其中任一項(xiàng)突然發(fā)生變化，很可能是產(chǎn)生故障的預(yù)兆：

① 發(fā)動(dòng)機(jī)滅火或著火不良；

② 振動(dòng)情況；

③ 發(fā)動(dòng)機(jī)有不正常的噪聲；

④ 發(fā)動(dòng)機(jī)工作壓力、溫度突然變化；

⑤ 發(fā)動(dòng)機(jī)排氣煙度太大；

⑥ 發(fā)動(dòng)機(jī)功率不足；

⑦ 機(jī)油消耗變大；

⑧ 燃油消耗變大；

⑨ 燃油、機(jī)油或水泄漏。

 

三、進(jìn)、排氣系統(tǒng)故障分析

 

      柴油機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的空氣路徑如圖3所示，下面本文將對(duì)康明斯柴油發(fā)電機(jī)進(jìn)、排氣系統(tǒng)進(jìn)行故障分析與排除。

1、進(jìn)氣系統(tǒng)

      眾所周知進(jìn)氣系統(tǒng)的作用就是將清潔的空氣源源不斷地提供到各個(gè)氣缸內(nèi)，保證各個(gè)氣缸進(jìn)氣量保持一致并為各個(gè)缸做功后的熱能轉(zhuǎn)換提供轉(zhuǎn)換基礎(chǔ)。

（1）故障原因

      康明斯柴油發(fā)電機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)影響發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率和發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命的主要因素就是進(jìn)氣溫度、進(jìn)氣量以及系統(tǒng)中的雜質(zhì)。主要因進(jìn)氣系統(tǒng)導(dǎo)致的發(fā)動(dòng)機(jī)故障因素就是空氣中包含的各種雜質(zhì)、水分或其他雜質(zhì)。他們過多的存在進(jìn)氣系統(tǒng)中，會(huì)造成以下故障：

      因堵塞導(dǎo)致的空氣密度小、含氧量少?gòu)亩鴮?dǎo)致的功率損失或降低功率。并且由于空氣中的氧含量減少，導(dǎo)致燃燒不充分并產(chǎn)生未燃燒完全的碳煙。從而導(dǎo)致噴油器尖部、活塞、氣門的碳化。進(jìn)氣系統(tǒng)中如果進(jìn)入的空氣不夠純凈，包含了過多的臟污、鹽或其他雜質(zhì)（如圖4所示），都會(huì)加劇發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部部件的磨損。而且產(chǎn)生的化學(xué)元素往往都具有一定的腐蝕性，長(zhǎng)期使用也會(huì)減少康明斯柴油發(fā)電機(jī)的使用壽命。

（2）預(yù)防措施

      在了解了主要故障原因之后，就要針對(duì)其故障進(jìn)行預(yù)防的措施就是：

      保證進(jìn)氣系統(tǒng)的管路或結(jié)合處的密閉性，保證管路、管路的卡子或者各部位的接頭檢查工作，保證管路的完好性無破損的情況，保證緊固件無松動(dòng)進(jìn)氣的現(xiàn)象。避免空濾和康明斯柴油發(fā)電機(jī)之間的連接管路中堆積塵土以及其他空氣中的雜質(zhì)未經(jīng)過濾的空氣進(jìn)入進(jìn)氣系統(tǒng)。

（3）注意事項(xiàng)

       在日常維修保養(yǎng)的時(shí)候也會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)以下問題：

      由于康明斯柴油發(fā)電機(jī)原廠配備的空氣濾清器較比其他副廠的空氣濾清器較貴，因此一些使用者只考慮到安裝尺寸及采購(gòu)價(jià)格來更換副廠的空氣濾清器。或者在更換破損老化的管路時(shí)，未按照原機(jī)管路尺寸進(jìn)行更換，或者使用質(zhì)量較差內(nèi)部表面粗糙的膠管。這兩種做法都會(huì)影響康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的過濾級(jí)別或者進(jìn)氣量，從而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)故障。

2、排氣系統(tǒng)

      排氣系統(tǒng)的故障往往是日常維修保養(yǎng)比較容易忽視的一個(gè)環(huán)節(jié)，使用者往往認(rèn)為他的作用就是將廢氣進(jìn)行排出的一個(gè)過程，不認(rèn)為他會(huì)造成康明斯柴油發(fā)電機(jī)較大的故障或影響，這就是使用者對(duì)其工作原理不清楚的一個(gè)體現(xiàn)。一個(gè)設(shè)計(jì)成熟且優(yōu)良的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)，能夠通過自身燃燒氣體的轉(zhuǎn)移控制來提高發(fā)動(dòng)機(jī)的使用性能，也就是我們常說的廢氣增壓。為了提高康明斯柴油發(fā)電機(jī)的使用性能并延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命，就要考慮到以下幾點(diǎn)：

（1）背壓過高

      康明斯柴油發(fā)電機(jī)排氣系統(tǒng)排除的排氣背壓壓力需要控制在其標(biāo)定范圍內(nèi)，一般不會(huì)超過0.01MPa。換句話說就是，康明斯柴油發(fā)電機(jī)燃燒做功后所產(chǎn)生的熱能和廢氣要能夠比較暢通的在康明斯柴油發(fā)電機(jī)排氣系統(tǒng)中排出。如果排氣系統(tǒng)產(chǎn)生過高的排氣背壓將會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)熱能轉(zhuǎn)換不及時(shí)造成康明斯柴油發(fā)電機(jī)機(jī)體整體溫度過高或是直觀的通過水溫表來顯示為水溫過高報(bào)警。并且排氣背壓的壓力過高，還會(huì)導(dǎo)致康明斯柴油發(fā)電機(jī)功率降低、燃油燃燒不充分、增加燃油消耗。

（2）雜質(zhì)混入

      如果排氣系統(tǒng)混入較多的臟顆粒或者其他雜質(zhì)進(jìn)入廢氣增壓，會(huì)導(dǎo)致渦輪增壓器的渦輪軸承出現(xiàn)故障。

（3）緊固件失效

      排氣系統(tǒng)管路、管路接頭、管路卡子及其他固定件和支撐件的檢查也是預(yù)防排氣系統(tǒng)故障的主要措施。尤其是支撐和定位件的齊全有效，可以保證各部件連接處密封圈或密封墊不因?yàn)樽灾赜绊懚鴮?dǎo)致的損壞和泄漏。如果支撐和定位件的失效，會(huì)因設(shè)備在運(yùn)行過程中的震動(dòng)導(dǎo)致渦輪增壓器外殼的開裂、渦輪增壓器軸承的損壞、排氣歧管連接失效漏氣或斷裂等等故障。

（4）注意銹蝕

      排氣系統(tǒng)要避免出現(xiàn)進(jìn)水或積水現(xiàn)象，排氣系統(tǒng)如果進(jìn)水會(huì)導(dǎo)致部件銹蝕損壞從而引起設(shè)備故障。

      針對(duì)于以上故障分析，其主要預(yù)防手段就是：保證康明斯柴油發(fā)電機(jī)排氣系統(tǒng)管路及相關(guān)附件的齊全有效。保證排氣系統(tǒng)的清潔，最后就是要定期對(duì)其檢查、維護(hù)、清潔等工作及時(shí)到位的實(shí)施。

 

圖3  柴油機(jī)進(jìn)排氣系統(tǒng)路徑原理圖

圖4  柴油機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)堵塞檢查

 

四、PT燃油系統(tǒng)故障分析

 

       隨著技術(shù)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，人類的環(huán)保意識(shí)日益增強(qiáng)，美國(guó)、歐洲和日本都已相繼執(zhí)行更高的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣進(jìn)行更加嚴(yán)格的限制。為了滿足新的排放標(biāo)準(zhǔn)以及激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，康明斯柴油發(fā)電機(jī)的目標(biāo)就是要生產(chǎn)出馬力大、油耗低、排污少和噪音小的高性能發(fā)動(dòng)機(jī)。

      康明斯柴油發(fā)電機(jī)的PT燃油系統(tǒng)是康明斯公司特有的專利，并且在全國(guó)范圍內(nèi)也只有該公司一家采用了這種特有的技術(shù)。常見的發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng)包含了燃油泵、燃油濾清器、燃油箱、油位傳感器以及相關(guān)的管路和閥等附件。而康明斯柴油發(fā)電機(jī)的PT燃油系統(tǒng)是區(qū)別于其他柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵標(biāo)志。第一臺(tái)PT燃油系統(tǒng)于1954年開始應(yīng)用安裝在康明斯柴油發(fā)電機(jī)上。字母“P”表示為Pressure，是康明斯柴油發(fā)電機(jī)PT燃油系統(tǒng)的燃油泵的輸出的燃油壓力。字母“T”表示為Time，是康明斯柴油發(fā)電機(jī)PT燃油系統(tǒng)的噴油器準(zhǔn)許燃油流入的有效時(shí)間，“PT”也就是表示壓力和時(shí)間的縮寫。康明斯柴油發(fā)電機(jī)PT燃油系統(tǒng)的作用就是根據(jù)其柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的工況需求，將霧化后的柴油定量、定壓、定時(shí)的按標(biāo)定好的噴油程序噴入康明斯柴油發(fā)電機(jī)的氣缸之中。最后將霧化后的柴油與過濾后的空氣能夠迅速且良好地進(jìn)行混合并燃燒做功。

      發(fā)動(dòng)機(jī)燃油系統(tǒng)工作狀況的好壞直接影響其排污性、經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性等，因此，康明斯柴油發(fā)電機(jī)PT燃油系統(tǒng)的工作情況對(duì)其性能有著決定性的影響。常見的康明斯柴油發(fā)電機(jī)PT燃油系統(tǒng)故障主要為：

（1）發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)困難，其常見原因?yàn)镻T燃油系統(tǒng)供給不良引起的排氣管無煙排除或冒白煙但是不能啟動(dòng)。

（2）因?yàn)槿加筒蛔恪⑾到y(tǒng)堵塞、系統(tǒng)漏氣密封不良、系統(tǒng)進(jìn)水或柴油質(zhì)量不好引起的低壓油路故障。

（3）因?yàn)椴考p造成內(nèi)泄、供油量達(dá)不到要求、噴油器部件損壞導(dǎo)致的高壓油路故障。

（4）康明斯柴油發(fā)電機(jī)產(chǎn)生異響、機(jī)體工作粗暴，其常見原因?yàn)镻T噴油泵霧化不良、噴油時(shí)間過早、系統(tǒng)堵塞、噴油到各缸的噴油量不均勻等故障。

      匯總言之，因PT燃油系統(tǒng)故障的主要體現(xiàn)就是怠速運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)、噴油器霧化不良、功率不足、排氣煙色不對(duì)、啟動(dòng)困難、水溫過高、噴射壓力低、各缸供油量低、各缸供油量不均勻、自動(dòng)正時(shí)提前失去作用、供油正時(shí)晚等。針對(duì)于以上故障分析，其主要預(yù)防手段就是：在保證系統(tǒng)部件運(yùn)行狀況良好的同時(shí)，定期對(duì)其進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，使其保證燃油系統(tǒng)的清潔度、保證燃油系統(tǒng)管路、接頭等無泄漏。預(yù)防使用或維修過程中臟物或雜質(zhì)進(jìn)入燃油系統(tǒng)導(dǎo)致系統(tǒng)堵塞，從而加劇系統(tǒng)部件磨損。

 

總結(jié)：

      對(duì)于康明斯柴油發(fā)電機(jī)在使用過程中出現(xiàn)的故障可謂是錯(cuò)綜復(fù)雜的，針對(duì)不同的故障現(xiàn)象只有了解康明斯柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)構(gòu)造并針對(duì)故障現(xiàn)象入手，根據(jù)使用環(huán)境因素進(jìn)行綜合判斷。那么，在遇到任何康明斯柴油發(fā)電機(jī)的故障，都可以很快速的找到發(fā)電機(jī)故障原因，從而準(zhǔn)確并節(jié)時(shí)的進(jìn)行故障處理。對(duì)于筆者而言，在考慮其故障發(fā)生、分析、排除、預(yù)防的同時(shí)，重中之重還是在于日常的維護(hù)與保養(yǎng)。所謂三分修、七分養(yǎng)也就是這個(gè)意思。只有保證日常的維護(hù)與保養(yǎng)的有效實(shí)施，才能達(dá)到減少康明斯柴油發(fā)電機(jī)的故障并延長(zhǎng)其使用壽命的最終目的。

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