零件裝配與結(jié)構(gòu)組成

更換康明斯空氣濾清器的安裝流程

 

摘要：空氣濾清器的作用是濾清進(jìn)入氣缸空氣中的雜質(zhì)，以減輕壓縮系相關(guān)零件的磨損。試驗(yàn)表明，不帶空氣濾清裝置的柴油發(fā)電機(jī)，其缸套、活塞等零件的磨損速度將提高20～30倍。因此，空氣濾清器是柴油發(fā)電機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，空氣濾清器匹配是否合理直接影響柴油發(fā)電機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。空氣濾清器的質(zhì)量，特別是濾芯質(zhì)量的好壞，是影響柴油發(fā)電機(jī)早磨的最主要原因之一。為保證柴油發(fā)電機(jī)可靠運(yùn)行，避免早磨，敬請(qǐng)用戶熟悉和遵守康明斯柴油發(fā)電機(jī)組隨機(jī)說明書的規(guī)定。

 

一、濾芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與公式

 

      空氣濾清器工作原理是空氣經(jīng)防雨帽進(jìn)入旋流管式粗濾器，將大部分粒徑較大的灰塵通過引射管抽出去，粗濾效率可達(dá)90%以上，粒徑較小的灰塵進(jìn)入精濾器，通過主濾芯的過濾，干凈空氣通過出氣口及連接管進(jìn)入增壓器。康明斯柴油發(fā)電機(jī)組通常都是采用這種結(jié)構(gòu)的空氣濾清器，其過濾能力的總效率≥99.5%。空氣濾清器紙質(zhì)濾芯屬于表面過濾，表面積愈大，它的通過能力就愈大，使用壽命就愈長，過濾阻力就愈小，因此力求在有限的空間內(nèi)，增大濾芯的過濾面積。

1、濾芯過濾面積計(jì)算

（1）最大空氣量

      計(jì)算過濾面積的前提要知道柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所需的最大空氣量Q，Q可由下式求得：

Q=V•N•η?•η?/n.................（公式1）

V——柴油機(jī)排量，L；

N——柴油機(jī)最高轉(zhuǎn)速，r/min；

η?——進(jìn)氣效率，柴油機(jī)取0.85；

η?——氣缸數(shù)效率，4缸及以上為1；

n——為燃燒方式系數(shù)，四沖程取2。

      根據(jù)柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所需最大空氣流量可以確定額定空氣流量。選用空氣濾清器時(shí)，其額定空氣流量Q'一般取1.1Q~1.15Q。

（2）濾紙過濾面積

      額定空氣流量由空氣流經(jīng)過一定封閉面積的濾紙來實(shí)現(xiàn)。通過額定空氣流量可以計(jì)算出濾紙過濾面積。濾紙過濾面積A可由下式求得：

A=Q'/μ.................（公式2）

A——濾紙過濾面積，m；

Q'——額定空氣流量，m/min；

μ——空氣流經(jīng)濾紙的速度。

（3）濾紙的表面積

      濾紙表面積是決定濾芯使用壽命的重要參數(shù)，用計(jì)算出的濾紙表面積和濾紙過濾面積相比較，如果濾紙表面積大于濾紙過濾面積，則說明濾紙表面積合適。反之，必須從新選擇濾紙尺寸。按下式可計(jì)算濾紙的表面積：

A'=2bnh.................（公式3）

A'——濾紙的表面積，m；

b——濾紙折寬，cm；

n——濾紙折數(shù)；

h——濾紙高度，cm。

（4）濾紙的長度

      因?yàn)闉V紙折數(shù)為81，每折之間的間隙s為3mm，則濾紙的長度L可以由下式計(jì)算：

L=n•s

L——濾紙的長度，mm；

n——濾紙折數(shù)；

s——毎折之間的間隙，mm.

      濾芯上端包有發(fā)泡材料，不僅保證了空氣濾清器的密封性，而且濾芯通過發(fā)泡材料安放在殼體凸臺(tái)上。

2、進(jìn)出口面積計(jì)算

      為了提高進(jìn)氣速度，常將空氣濾清器進(jìn)口面積設(shè)計(jì)的略大于出氣口面積，同時(shí)，進(jìn)氣口位置盡可能低，出氣口位置盡可能高，以充分利用腔體的容積。

（1）進(jìn)氣口的面積

     由下式計(jì)算進(jìn)氣口的面積A：

A=Q’/V

A——進(jìn)氣口面積，m；

Q'——額定空氣流量，m/min；

V——空氣在進(jìn)氣口速度，這里取29m/s。

（2）進(jìn)氣口直徑

      進(jìn)氣口直徑d可由下式計(jì)算：

d=√4A/π

d——進(jìn)氣口直徑，m；

A——進(jìn)氣口面積，m。

3、殼體容積計(jì)算

      根據(jù)空氣濾清器額定空氣體積流量的計(jì)算結(jié)果，估計(jì)空氣濾清器容積。采用下式計(jì)算：

V=2.5Vh

V——空氣濾清器容積，L；

V_h——柴油機(jī)排量，L。

 

二、空氣濾清器安裝要點(diǎn)

 

      空氣濾清器是發(fā)動(dòng)機(jī)非常重要的配套產(chǎn)品之一，它保護(hù)柴油發(fā)電機(jī)，濾除空氣中的硬質(zhì)灰塵顆粒，向柴油機(jī)提供清潔空氣，防止灰塵造成發(fā)動(dòng)機(jī)磨損，對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組的可靠性和耐久性起關(guān)鍵作用。因此，正確地安裝空氣濾清器是非常重要的柴油機(jī)維護(hù)要點(diǎn)之一。

1、空氣濾清器安裝工具

      小型康明斯發(fā)電機(jī)組僅用人工手動(dòng)安裝即可；對(duì)于大型康明斯柴油發(fā)電機(jī)組（1600KW以上），以康明斯QSK60系列為例，空氣濾清器零件構(gòu)成如表1所示，而完成此安裝需要以下工具。

（1）鉤鏈起吊力達(dá)292Kg（643磅）的吊裝帶；

（2）適合高空作業(yè)的平臺(tái)；

（3）扭矩扳手最小值0-400牛米（0-295英尺-磅）；

（4）白板筆；

（5） 6、10、13毫米扳手；

（6）5、6、10、13、20毫米氣動(dòng)套筒；

（7）氣動(dòng)棘輪扳手或12伏/18伏充電鉆。

2、空氣濾清器安裝說明

（1）起吊不當(dāng)可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的事故或設(shè)備損壞。必須使用合適的起吊設(shè)備、鉤鏈以及平壓機(jī)起吊空氣濾清器組件或改變其位置，且須由經(jīng)過培訓(xùn)且富有經(jīng)驗(yàn)的人員操作，并遵循當(dāng)?shù)氐臏?zhǔn)則和法規(guī)。

（2）安裝人員負(fù)責(zé)確保遵守安全工作規(guī)程。建議使用高置提升裝置和腳手架，以便安全地進(jìn)行安裝。務(wù)必在平臺(tái)或腳手架上工作，不要置身于康明斯柴油機(jī)、基架或交流發(fā)電機(jī)上。如果不這樣做，可能會(huì)導(dǎo)致人身傷害或柴油發(fā)電機(jī)組損壞。

（3）為防止安裝期間臟物或碎屑進(jìn)入渦輪組件或空氣過濾系統(tǒng)，在空氣濾清器總成準(zhǔn)備進(jìn)行安裝之前，應(yīng)將運(yùn)輸護(hù)罩保持在原位。

（4）用白色記號(hào)筆標(biāo)記螺栓頭，以指示已設(shè)置所需扭矩。

（5）卸下渦輪增壓機(jī)中的所有堵塞器。

（6）涂抹軟管潤滑劑至彎頭和軟管連接器以幫助安裝。

表1  康明斯QSK60系列柴油機(jī)空氣濾清器零件組成

 

 三、空濾總成安裝步驟

 

      康明斯發(fā)電機(jī)組的濾清系統(tǒng)采用了OptiAir™專利技術(shù)，使得康明斯在空氣過濾設(shè)計(jì)方面取得了領(lǐng)先的突破。 這項(xiàng)技術(shù)可滿足所有主機(jī)廠的關(guān)鍵設(shè)計(jì)要求，如空濾系統(tǒng)外型縮小，適合發(fā)電機(jī)組日益變小的趨勢(shì)；更長的濾清器壽命，從而能延長保養(yǎng)時(shí)間間隔；配置的預(yù)濾器，能減少系統(tǒng)的阻力，從而最大程度地提高柴油機(jī)的性能同時(shí)降低故障率。康明斯公司在本文中詳細(xì)介紹了空氣濾清器更換的安裝步驟。如下所示：

 

1.安裝4臺(tái)維修指示器（22）至4臺(tái)空氣濾清器（1）。
2.在適配器（36）中插入鋼管（14），然后安裝端蓋 （35）。
3.使用16M20×35螺栓（26）、32M12平墊圈（25）、M20平墊圈（27）及M12螺釘（28）安裝8條固定帶至帶基座的空氣濾清器（2）。將螺栓緊固到80牛米（59英尺-磅）的扭矩。
4.使用4個(gè)配備M20平墊圈（29）及M20彈簧墊圈（30）的M20×2.5mm×35的六角螺栓（31），將空氣濾清器水平支架 （6） （7） 安裝于飛輪外殼兩側(cè)，確保支架位于水平位置，然后將螺栓緊固到 388 牛米（286英尺-磅）的扭矩。 5.使用12個(gè)M8×18的凸緣螺栓（33），將空氣濾清器支撐（3）安裝至支撐支架（6）（7）上，然后將螺栓緊固到23牛米（17英尺-磅）的扭矩。 6.使用4個(gè)MB×30凸緣螺栓（32），將左（4）右（5）空氣濾清器支架安裝至支撐支架（6）（7）上，然后將螺栓緊固到23牛米（17英尺-磅）的扭矩。 7.在其他人的協(xié)助下，使用4個(gè)M8×30凸緣螺栓（33），將空氣濾清器基座（2）安裝至空氣濾清器支架（4）（5）上，然后將螺栓緊固到23牛米（17英尺-磅）的扭矩。
8.使用2個(gè)軟管夾（18）將2個(gè)軟管減壓器（13）裝配至2個(gè)空氣濾清器（1），然后將軟管夾緊固到5.7 牛米（4英尺-磅）的扭矩。接著再將2個(gè)軟管夾（20）松散安裝在軟管連接上方，在此階段請(qǐng)勿完全擰緊。
9.在空氣濾清器基座（2）上的固定帶（8）中插入2個(gè)空氣濾清器（1），然后擰緊帶夾螺栓至23牛米（17磅-英尺）。 ● 安裝防雨蓋（9）（此階段可選）。
10. 請(qǐng)使用以下組件為前渦輪增壓機(jī)裝配2個(gè)前軟管連接。請(qǐng)勿在此階段擰緊管夾。 ● 8×軟管夾（20）。 ● 4×軟管夾（19）。 ● 4×彎頭90° 177.8mm（7英寸）（15）。 ● 4×彎頭-90°177.8mm×139.7mm（7英寸×5.5英）（12）。 ● 4×鋼管177.8mm×369mm（7英寸×14.5英寸）（16）。
11. 請(qǐng)使用以下組件為后渦輪增壓機(jī)裝配2個(gè)后軟管連接。此階段請(qǐng)勿擰緊夾子。 ● 4×軟管夾（24）。 ●  4×軟管夾（20）。 ● 2×彎頭90°177.8mm（7英寸）（12）。 ● 2×彎頭-90° 177.8mm×139.7mm（7英寸至5.5英寸）（10）。 ● 2×鋼管177.8mm×534mm（7英寸×21英寸）（11）。 12.請(qǐng)連接2套前軟管連接組件至前渦輪增壓機(jī)。請(qǐng)勿在此階段擰緊軟管夾。
13.在2根鋼管（14）之間滑動(dòng)2個(gè)軟管夾（37）。 14.在其他人的協(xié)助下，在軟管連接（15）（20）之間插入2根鋼管（14w），以確保前軟管連接位于90度位置。將軟管夾緊固至5.7牛米（4磅-英尺）。 15. 使用 2 個(gè)軟管夾 （37） 將支架 （17） 安裝至鋼管 （14） 之間。將軟管夾緊固至 5.7 牛米（4 磅-英尺）。
16.在空氣濾清器基座（2）上的固定帶（8）中插入2個(gè)空氣濾清器（1），然后擰緊帶夾螺栓至23牛米（17磅-英尺）。 17. 連接 2 套后軟管連接組件至空氣濾清器和后渦輪增壓機(jī)。將軟管夾 （20） （23） 緊固至 5.7 牛米（4 磅一英尺）。 18.安裝2個(gè)防熱罩（21）至彎頭連接（12），其中一個(gè)防熱罩安裝至右側(cè)后渦輪增壓機(jī)上，另一個(gè)安裝至左前渦輪增壓機(jī)上。

 

總結(jié)：

   選擇空氣濾清器的基本原則是其額定空氣流量必須大于柴油機(jī)在額定轉(zhuǎn)速及額定功率下的空氣流量，即柴油機(jī)的最大進(jìn)氣量。同時(shí)，在安裝空間允許的前提下，適當(dāng)采用大容量和大流量的空氣濾清器是必要的，這有助于減小空氣濾清器的阻力，增大儲(chǔ)塵能力和延長保養(yǎng)周期。目前康明斯系列柴油發(fā)電機(jī)上主要采用上海弗列加濾清器有限公司生產(chǎn)的空氣濾清器。雖然國內(nèi)其他廠家生產(chǎn)的空氣濾清器也能滿足康明斯系列柴油發(fā)電機(jī)的性能要求，但是康明斯公司仍建議和忠告廣大用戶：為了保護(hù)您的柴油柴油機(jī)，使其達(dá)到最佳工作性能，請(qǐng)務(wù)必使用上海弗列加濾清器有限公司生產(chǎn)的空氣濾清器。

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