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技術(shù)維修與康明斯知識 |
康明斯柴油發(fā)電機的動力不足原因和診斷方法 |
摘要：所謂動力不足，就是通常說的柴油機無力、沒有勁的意思，從而導(dǎo)致工作時不能發(fā)出應(yīng)有的功率，嚴(yán)重影響供電工作，同時會產(chǎn)生燃油消耗增多現(xiàn)象。柴油機無力故障較常見，但是原因較多，比如主要有油、氣和機器自身故障，所以應(yīng)有準(zhǔn)確性的分析，并及時更換故障零件和進行維護保養(yǎng)。康明斯公司本文中通過分析形成柴油機動力不足的原因，針對性地提出柴油機動力不足故障的排除方法，使其能穩(wěn)定完成電力輸出任務(wù)。
一、功率足額輸出的條件
柴油發(fā)電機的工作條件是指在規(guī)定的使用環(huán)境條件下能輸出額定功率，并能可靠連續(xù)地進行工作。JB／T10303-2020《工頻柴油發(fā)電機組技術(shù)條件》規(guī)定的電站（發(fā)電機組）工作條件，主要按海拔高度、環(huán)境溫度、相對濕度、有無霉菌和鹽霧以及放置的傾斜度等情況來確定的。確定發(fā)電機組的額定功率應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)的工作環(huán)境條件。由于組成發(fā)電機組的柴油機、交流同步發(fā)電機和控制系統(tǒng)在國家標(biāo)準(zhǔn)中都有各自的規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)，重點應(yīng)以發(fā)動機的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件為基礎(chǔ)。
1、柴發(fā)輸出額定功率的條件
（1）標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)條件：大氣壓力，Pr=100kPa；環(huán)境溫度；Tr=398K(tr=25℃)；相對濕度Φr=30%；傾斜度：對柴油電站而言，電站縱向前、后水平傾斜度不大于10°或15。
（2）現(xiàn)場條件：發(fā)電機組應(yīng)能在合同規(guī)定的現(xiàn)場使用條件下輸出額定功率。發(fā)電機組若有可能在特殊的危險條件（如爆炸大氣環(huán)境、易燃?xì)怏w環(huán)境、化學(xué)污染環(huán)境、放射環(huán)境）下運行和海運環(huán)境或沿海地區(qū)運行，必須特殊考慮。
2、柴發(fā)輸出規(guī)定的功率（允許修正）的條件
① 海拔高度：不超過4000m。
② 環(huán)境溫度：上限值分別為40℃、45℃、50℃；下限值分別為-40℃、-25℃、-15℃、-5℃。
③ 相對濕度：空氣相對濕度60%。
④ 長霉：發(fā)電機組電氣零部件經(jīng)長霉試驗后，表面長霉等級應(yīng)不超過GB／T2423.16-2008《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗》中規(guī)定的2級。
3、設(shè)備質(zhì)量本身的功率輸出基本條件
柴油發(fā)電機的功率指標(biāo)是其技術(shù)狀態(tài)的綜合反映。技術(shù)狀態(tài)良好，柴油發(fā)電機就能發(fā)出足夠的功率。當(dāng)動力不足時，往往是各系統(tǒng)故障的綜合反映。從柴油發(fā)電機工作原理得知，柴油發(fā)電機發(fā)出足夠有效功率的基本條件是∶
① 有足夠數(shù)量的霧化良好的燃油，按一定的規(guī)律、在一定的時刻噴入氣缸。
② 有足夠數(shù)量的新鮮空氣，按一定規(guī)律、在一定時刻進入氣缸，并將燃燒后的廢氣按一定的規(guī)律、在一定時刻排出氣缸。
③ 空氣和燃油良好地混合，完全的燃燒。
④ 摩擦功率和附件消耗功率要盡量小，即機械效率要高。
因此，分析動力不足的原因時，可以從以上基本條件出發(fā)，針對不足故障現(xiàn)象，按系統(tǒng)分析原因。
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圖1 柴油發(fā)電機動力輸出狀態(tài)示意圖 |
圖2 柴油發(fā)電機動力不足的現(xiàn)象 |
二、診斷方法
由于高速大功率柴油機有的作為發(fā)電動力，有的作為機車動力，還有的作為鉆機動力和艦船動力，所以對不同用途的柴油機在現(xiàn)場的診斷動力不足的方法不同。
1、發(fā)電用柴油機診斷
對于柴油發(fā)電機組，可用發(fā)電機作為最大功率的檢測手段。此時將柴油機的油門置于最大油量位置，設(shè)發(fā)電機最大的電功率為Pe1，則柴油發(fā)電機組的最大功率，功率P公式∶
P=Pe1/ηD+Pe2+Pe3
式中∶ηD——發(fā)電機效率，一般為0.93。
Pe2——風(fēng)扇耗功，由柴油發(fā)電機制造廠提供。
Pe3——空濾器耗功，由制造廠提供。對康明斯系列柴油發(fā)電機，一般為10~30kW，空濾器越臟，取大值，新空濾器，取小值。
2、非發(fā)電用柴油機診斷
不作為發(fā)電動力的柴油機，可用無外載測功法求出最大有效功率。此時應(yīng)將柴油機和后面配套的工作機械脫開，突加油門，用無外載測功儀測試柴油機從怠速到標(biāo)定轉(zhuǎn)速所用的加速時間，根據(jù)加速時間和最大功率的關(guān)系，可方便的求出該時的最大功率。
3、其他診斷方法
對于診斷柴油發(fā)電機動力不足原因的方法，可用比較法找出影響動力不足的零部件。如噴油泵、噴油嘴偶件等；用析檢法找出影響動力不足的零部件。如缸套、活塞環(huán)等；用儀器診斷法找出影響動力不足的參數(shù)和部件。如用曲軸箱漏氣儀診斷活塞環(huán)密封情況，壓力表或壓差計診斷各種濾清器是否污堵，增壓器工作是否正常，潤滑系統(tǒng)是否工作正常等。
三、影響隱因素、原因分析及故障排除
1、進排氣系統(tǒng)故障引起的動力不足
（1）影響因素：
① 空氣濾清器濾芯太臟，進氣阻力太大，進氣量小；
② 進氣管路的堵塞，進氣阻力太大，進氣量小；
③ 排氣管路堵塞，排氣阻力太小，排氣不干凈；
④ 增壓器故障。增壓器故障表現(xiàn)為回油管阻塞，壓力機油會向渦輪室或壓氣室滲漏，表明有明顯的油跡。渦輪的壓氣機葉輪的葉片燒蝕變形，破壞轉(zhuǎn)軸的動平衡使增壓器發(fā)出噪聲，有明顯的噪聲。
（2）原因分析：
① 排氣不暢或排氣堵塞，會使柴油機排氣背壓增加，嚴(yán)重影響柴油機的輸出功率，并可能伴有柴油機過熱和冒黑煙等異常現(xiàn)象。如果排氣管完全堵死，柴油機也將不能啟動；
② 增壓器故障，如果增壓器軸承磨損，壓力機及渦輪的進氣管路被污物堵塞或漏氣，也可使柴油機的功率下降。
（3）故障排除：
檢查空氣濾清器濾芯是否太臟，如果太臟就清洗空氣濾清器，沒有問題就檢查進、排氣管路是否出現(xiàn)堵塞或太臟，出現(xiàn)堵塞或太臟進行清洗進氣管路，外殼，清潔葉輪，隨便擰緊合面螺母看是否有松動現(xiàn)象和卡箍等。聽一聽是否有高頻噪聲，如果有漏氣或漏油就檢查空氣濾清器和管道，檢查增壓器表明是否有漏油現(xiàn)象，如果有就檢查兩葉輪和浮動軸承之間的密封環(huán)的好壞，好的涂點密封膠繼續(xù)使用，壞的就更換。再檢查軸承，如果長期不換機油或空氣濾清器失效造成太多沙塵進入增壓器，嚴(yán)重磨損浮動軸承，造成軸承間隙過大和伴隨著噪聲，沒有明顯的噪聲就繼續(xù)使用。
2、供油系統(tǒng)故障引起的動力不足
（1）影響因素：
① 燃油濾清器濾芯太臟，通過量太小；
② 燃油油路系統(tǒng)漏氣或堵塞；
③ 噴油器故障；
④ 噴油泵故障；調(diào)速器故障；
⑤ 回油溢流閥故障；
⑥ 輸油泵故障。
（2）原因分析：
① 燃油濾清器濾芯問題。
燃油濾清器太臟或使用了劣質(zhì)的燃油濾清器濾芯，減少燃油的通過量，導(dǎo)致大負(fù)荷是的柴油機動力不足，并伴有嚴(yán)重的轉(zhuǎn)速下降。
② 燃油油路系統(tǒng)空氣問題
如果燃油油路系統(tǒng)密封不嚴(yán)，有漏氣問題，會使空氣進入油路系統(tǒng)中，柴油機因供油不足而導(dǎo)致動力不足，轉(zhuǎn)速下降，排氣無煙，嚴(yán)重時可能柴油機熄火。
③ 噴油嘴問題
比如噴油嘴霧化不良，嚴(yán)重滴油，噴油嘴卡死或彈簧斷裂等等，這些都可能使該缸因霧化不良，混合氣形成不佳而導(dǎo)致燃燒不完全冒大量黑煙。這現(xiàn)象是柴油機冒煙，開始冒白煙，隨溫度上升而冒黑煙，使得柴油機動力不足。
④ 柱塞和出油閥故障
柱塞和出油閥嚴(yán)重磨損，會使噴油泵油壓力下降柴油機供油量及供油壓力不足，噴油嘴霧化不良，將導(dǎo)致柴油機輸出動力不足，如果柱塞嚴(yán)重磨損，可能造成柴油機進入機油而導(dǎo)致機油油面上升并使柴油機嚴(yán)重冒黑煙，導(dǎo)致整體供油不足，如果是供油量不足，也會導(dǎo)致柴油機動力不足，現(xiàn)象是空曠下柴油機表現(xiàn)正常，但是在大負(fù)荷工作中明顯的動力不足，轉(zhuǎn)速下降，排氣無煙。
（3）故障排除
如果排氣冒黑煙，則說明氣缸內(nèi)油多氣少，燃燒不完全，就檢查是不是噴油嘴或噴油泵的問題，如果是噴油嘴或噴油泵就檢修或更換。如果柴油機停機一段時間后啟動困難，而且運行過程中動力不足，就檢查回油溢流閥的密封性和是否損壞和輸油泵是否損壞。如果都正常就繼續(xù)使用。若均正常，應(yīng)檢查噴油器有無泄漏，調(diào)速器彈簧彈力是否符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。
3、氣缸蓋組故障引起的動力不足
（1）影響因素：
① 氣門間隙不正確。
② 氣門密封不嚴(yán)。
③ 氣門彈簧故障。
④ 汽缸墊漏氣。
（2）原因分析：
① 氣門間隙不正確
氣門間隙不正確，直接影響柴油機的進、排氣，進而直接影響柴油機的輸出。還有伴隨著強烈的機械噪聲。我們知道氣門間隙過大，會產(chǎn)生氣門晚開早關(guān)、進氣不足、排氣不凈，噪聲過大等問題;而氣門間隙過小又會造成氣門關(guān)閉不嚴(yán).燒蝕氣門或漏氣等故障。
② 氣門密封不嚴(yán)
氣門密封不嚴(yán)，由于排氣漏氣漏氣引起進氣量不足或進氣中混有其他廢氣，而影響燃燒不充分動力不足。
③ 氣門彈簧故障，
氣門彈簧損壞會造成氣門回位困難，氣門漏氣，燃?xì)鈮嚎s比減少，從而造成柴油機動力不足。
④ 汽缸墊漏氣
因為氣缸蓋與機體的結(jié)合面漏氣會使氣缸體內(nèi)的器進入水道或油道，造成冷卻液進入柴油機體內(nèi)，若發(fā)現(xiàn)不及時會導(dǎo)致冒黑煙，從而使柴油機動力不足，由于汽缸墊損壞，變速時會有一股氣流從汽缸墊沖出，柴油機運轉(zhuǎn)處會有水泡冒出。
（3）氣缸組故障排除：
① 量壓法
用壓力表測量氣缸的壓力，如果測到缸壓在16-20個大氣壓力為正常，如果那缸氣壓不符合就檢查那個缸的密封性和墊片，密封性和墊片沒有明顯的磨損就涂點密封膠繼續(xù)使用，有明顯的磨損就更換。
② 聽診法
仔細(xì)傾聽，看是否能聽到機械嚴(yán)重的摩擦聲，如果有就檢查氣門彈簧和氣門間隙，看看氣門彈簧表明是否有明顯的缺陷和嚴(yán)重的磨損，如果氣門彈簧有問題就進行更換。如果氣門正常就檢查氣門間隙氣門，氣門間隙的進氣間隙是0.25mm排氣間隙0.30mm，不在這個范圍內(nèi)有問題見調(diào)整，調(diào)整氣門間隙的方法有逐缸調(diào)整法和兩次調(diào)整法。
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柴油機動力不足的影響和危害 |
柴油機動力不足的解決方法 |
總結(jié)：
綜上所述，柴油機動力不足的原因多種多樣，需要根據(jù)具體情況進行診斷。在診斷過程中，可以通過檢查供油系統(tǒng)、進氣系統(tǒng)、氣缸壓力和控制系統(tǒng)等方面來確定問題所在。對于復(fù)雜問題，應(yīng)結(jié)合柴油發(fā)電機的使用情況和維護記錄，全面分析可能的原因，并采取有效的診斷方法。同時，定期對柴油機進行維護和保養(yǎng)，也是預(yù)防柴油機動力不足的重要措施。對于電噴柴油機功率不足問題，建議尋求專業(yè)柴油機維修廠的幫助，并使用診斷電腦讀取機上的故障碼，以更準(zhǔn)確地找出問題并解決。
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