故障檢修與技術維護

柴油發電機起動困難的原因診斷和故障后果

 

柴油發電機的故險均為整機性故隱，也稱綜合性故院。它影響整機的性能指標和可靠性指標。其原因也是綜合性的，涉及到許多系統、部件。康明斯公司在本文重點介紹柴油發電機起動困難和無法啟動的故障現象、原因以及診斷方法。

 

一、故障后果的分類

 

柴油發動機按故障后果的性質分類，以可靠性為中心的維修指導思想認為，故障后果比故障頻率更為重要，故障后果可以影響重要機件發揮正常的功能，可以造成更換故障件的費用支出，可以損壞整個系統設備，甚至造成人員傷亡。因此，故障后果決定了維修工作的先后次序和及時提出修改機件設計的建議。

 

1、安全性故障后果

 

安全性故障能造成機毀人亡，需采用預防維修方式，使故障風險率減少到可以接受的水平；否則，有關機件項目就要重新設計。

 

2、使用性故障后果

 

使用性故障能干擾使用計劃，會因該機件工作能力的下降，造成其他間接的經濟損失（例如使用中經濟性下降等、。在費用效果分析的基礎上，可采取預防維修的方式來解決這些問題。

 

3、非使用性故障后果

 

非使用性故障的后果對使用沒有直接的不利影響。例如采用冗余度設計的裝置，其中一個裝置出現故障后，只需在方便時更換或修理。因此，非使用性后果可采用事后維修方式。

 

4、隱蔽性故障后果

 

隱蔽性故障后果一般不會產生直接的不利影響。但是，當具有隱蔽性故障后果的計件與另一個或幾個計件的故障相關時，如果第一個機件的功能故障由于隱蔽原因未被發現，以致第二個機件又發生故障，從而造成多重故障，則將導致危險性故障，必須采取預防維護的方式減少這種風險的因素。

 

二、起動困難的原因分析與診斷

 

1、故障現象

 

以康明斯系列柴油發電機為例，高速大功率柴油發電機，有電馬達起動與氣馬達起動兩種方式。一般情況下，柴油發電機起動是比較容易的。起動時間不會超過10S。當發生起動困難故障時，有以下幾種情況∶

① 起動時，曲軸根本轉不動或者轉動很慢，即起動轉速太低。

② 起動時，起動轉速正常，但柴油發電機不著火。

③ 起動時，柴油發電機雖然發生了著火，但柴油發電機運轉不正常，轉速不穩，甚至滅火。

 

2、起動運轉的基本條件

 

一臺柴油發電機要正常起動運轉，必須滿足以下 4個基本條件∶

① 柴油機起動轉速。只有足夠的轉速，才夠產生足夠的轉動慣性力，帶動活塞連桿運動。

② 一定數量的霧化良好的燃油按一定的規律，在一定的時刻噴入氣缸。

③ 一定數量的新鮮空氣按一定的規律在一定的時刻進入氣缸，并將燃燒后的廢氣按一定的規律在一定的時刻排除氣缸。

④ 燃油和空氣在缸內良好的混合、燃燒。氣缸內的氣體具有一定的壓力和溫度，使燃油能夠自燃。

因此在分析原因時，就應當從柴油發電機起動的基本條件出發進行分析。而對于不同的故障現象，其原因也有所側重。

 

啟動系統原理圖

 

3、原因分析

 

（1）起動系統故障

 

機械因素和外部條件均會導致柴油發電機曲軸根本不轉動或者轉動速度太慢，起動轉速太低，從而滿足不了柴油發電機起動的第一個基本條件。這是因為∶

① 起動馬達（電馬達或氣馬達）損壞或者有故障，均造成馬達不轉，或者起動力矩太小，從而帶不動曲軸旋轉或者旋轉很慢，達不到柴油發電機的最低起動轉速要求。

② 電馬達起動時，當蓄電池容量不夠，將導致起動馬達轉動力矩太小；電源導線截面太小或導線過長、導線接頭接觸不良，都將導致電能損失過大，使電馬達的轉動力矩太小，從而使柴油發電機曲軸轉動很慢，達不到柴油發電機最低起動轉速。

 

啟動電瓶結構圖

 

③ 電馬達起動時，起動開關、繼電器等零部件損壞，將使電馬達根本不轉動。

④ 氣馬達起動時，當起動管路漏氣管路太細，太長，將造成氣馬達氣量不足，氣壓降低，從而使馬達轉速太慢。達不到最低起動轉速。

⑤ 氣馬達起動時，當貯氣罐容積太小，到氣馬達去的氣量不足和當氣源壓力不足，均使氣馬達轉速太慢。達不到柴油發電機最低起動轉速。

⑥ 氣馬達起動時，氣馬達的油控閥.氣控閥失靈或繼氣器打不開，都造成氣馬達不轉動。

⑦ 氣馬達起動時，由于馬是和氣動予供油泵是聯動的，所以當予供油壓太低（低于98kPa）時，無法推動柱塞下移，打不開通往氣馬達的氣路，所以氣馬達不轉動。

⑧ 環境溫度低，機油溫度低，將導致機油粘度大，摩擦功率大，柴油機曲軸轉動慢，達不到最低起動轉速。

 

電起動機結構圖

 

（2）曲軸問題

 

① 配氣相位錯亂，將導致氣門頂活塞，使活塞越不過上止點；氣門卡住，也造成活塞頂氣門而越不過上止點，從而使曲軸無法轉動。

② 柴油發電機拉缸、抱缸或燒瓦，抱軸，以及運動件卡住，均會造成柴油發電機摩擦功太大，以致起動馬達的力矩克服不了這種摩擦功，從而帶不動曲軸旋轉或者轉動太慢。

③ 柴油機帶負荷起動，起動馬達的力矩遠遠帶不動這么大的負荷，從而使起動轉速大低或者曲軸根本不轉動。

④ 水泵內冷卻水結冰，將水泵葉輪卡住，使柴油發電機曲軸無法轉動。

⑤ 缸內有異物，將使活塞在上止點時受很大反力而無法運動；或者活塞缸蓋間結炭太厚，使活塞在上止點時無法運動，因而曲軸無法轉動。

 

（3）燃油系統、燃燒系統、及配氣系統故障及外部條件

 

這些因素將造成柴油發電機起動時，盡管起動轉速正常，但柴油發電機不著火燃燒。

① 油箱（罐）無油，閥門未打開，柴油濾三通閥未打開，超速裝置未復位，油箱（罐）位置太低，油壓低停機裝置操縱桿未復位或柴油濾太臟，都將造成柴油供應不足，噴油泵無法向缸內噴入足夠的霧化良好的燃油，滿足不了柴油發電機起動的第二個基本條件。

② 燃油管系中有氣，將造成因氣阻使缸內供油不足或不穩，而滿足不了著火起動的第二個條件。

③ 噴油器不霧化，油頭間出缸蓋平面太大、太小，噴油提前角太大或太小，噴油泵工作不正常，燃油牌號不對，燃油內有水份，均將造成燃油霧化不良及和空氣混合不良，滿足不了柴油發電機起動的第三個基本條件。

④ 防爆裝置閥門忘記打開，將使空氣無法進入氣缸；空濾器臟污，配氣定時不對，進氣管臟污，排氣管和排氣消聲器臟污，中冷器污堵等都將造成柴油發電機進氣量不足或排氣不暢，滿足不了柴油發電機起動的第三和第四個基本條件，所以造成起動困難。

⑤ 柴油發電機活塞環、氣門、缸套等漏氣，則使氣缸壓縮壓力不足，壓縮溫度降低；缸蓋活塞余隙太大，則使柴油發電機壓縮比降低，導致缸內壓縮壓力不足，壓縮溫度降低，滿足不了柒油機起動的第五個基本條件，造成起動困難。

⑥ 柴油發電機水溫過低，柴油溫度過低，進氣溫度過低，均造成缸內溫度低，影響燃燒，滿足不了柴油發電機起動的第五個條件。

 

4、診斷和排除方法

 

由于診斷時柴油發電機不是處于運轉狀態，所以只能用比較法和析檢法。根據起動困難所表現出的現象，分析的原因和診斷的部位，有針對性地進行排除。

① 如是起動系統故障導致起動困難，電起動馬達起動者，則應分別修復或更換起動馬達、蓄電池、起動開關、繼電器（電起動）。

 

起動機接線圖

 

② 如是機械系統故障引起起動困難，則應排除影響柴油機曲軸轉動的因素。如重新裝配柴油機，保證各部間隙正確和運動件運動自如。

③ 如是外部因素引起起動困難，則應在起動前預熱機油，加灌開水以及脫開和工作機械的聯接。

④ 如是操作因素引起起動困難，則應嚴格按操作規程正確操作。如檢查和打開有關閥門、拉桿，加足燃油，排凈燃油系統空氣等。

⑤ 如是燃油系統故障引起起動困難，則應檢查和修復或更換有關零部件，如噴油泵、噴油器，清洗柴油濾清器，調整供油提前角等。

⑥ 如系進排氣系統故障引起起動困難，則應檢查和調整配氣定時，洗清中冷器、空氣濾清器、排氣消聲器等，以及更換活塞環、研磨氣門等。

 

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