技術維修與康明斯知識

柴油發電機飛車的超速保護裝置

 

摘要：柴油發電機飛車事故的發生會造成零部件嚴重的損壞，而且危及操作人員的人身平安，相關人員應高度重視。噴油量不變，對外做功減小，根據能量守恒定律，于是柴油發電機自身能量持續增加，是造成柴油發電機飛車根本原因。經過分析研究，提出通過加裝燃油截止電磁閥來保護柴油發電機，防止柴油發電機飛車事故的發生。

一、飛車現象及原因

      柴油發電機飛車是指柴油發電機失去控制，轉速飛升，大大逾越額定轉速，柴油機劇烈振動。判斷飛車的主要依據是柴油發電機工作時響聲的變化；隨著轉速的升高，柴油發電機發出的異常聲音越來越密，產生轟鳴聲，排氣管冒出大量黑煙或藍煙的故障現象。柴油發電機因高壓油泵齒桿卡住在最大供油位置或調速器失靈時，很容易造成 "飛車"（即柴油機轉速失去控制，大大超過規定的最高使用轉速）現象。此時若不及時迫使柴油機停機，則會發生嚴重損壞機器的惡性事故。本例介紹的柴油發電機防"飛車"保護器，能在柴油機轉速超速時及時切斷柴油機的油路，有效防止"飛車"事故的發生。

 

柴油機飛車的征兆

 

造成飛車”的原因主要以下幾點：

（1）噴油泵柱塞在最大供油量位置卡滯，或柱塞轉動不靈活。

（2）供油拉桿及調速器運動件卡滯，或配合間隙過大，作用滯后。

（3）柱塞定位螺釘擰入過多，回油不暢（I號泵和早期Ⅱ號泵）。柱塞調節臂從供油拉桿調節叉中脫出。

（4）預熱器損壞，泄漏的燃油由進氣管進入燃燒室，或在啟動預熱時提前供油，氣缸內積聚了過多的燃油。

（5）空氣濾清器內油盆噴油面過高，或清洗空氣濾清器時，濾網上沾有過多的柴油或汽油。

（6）調速器內潤滑油過多，或潤滑油黏度過大等，影響了調速作用；調速器摩擦離合器打滑；調速器高速限制螺釘和安全檔松動；飛快脫出或卡滯；調速彈簧拆斷、推力軸承或調速器軸承損壞，使調速器失靈，造成飛車。

（7）調速器內機油過少。色拉機著火后，調速器就一直在根據發動機的負荷變化，自動調節供油量，調速器中各運動部件始終在運動，由于調速器中嚴重缺少機油或無油，各運動部件工作過程中金屬表面直接接觸，形成了干摩擦或半干摩擦，工作表面迅速磨損，摩擦產生大量的熱，可能使某些零件表面熔化，導致運動件卡死，引起飛車。所以調速器中的機油一定要按照規定加注，過多或過少都不利于發動機穩定工作。

（8）不按要求裝復調速器易引發“飛車”事故。調速器檢修后進行裝復時，不要在鋼球上涂抹黃油，以免引起讕速器工作失靈，甚至產生"飛車"事故。更換鋼球時，鋼球的規格必須相符，而且6個鋼球應同時更換。固定調速器用的圓錐銷必須緊固。如果圓錐銷松脫，會使調速手柄的操作失效，而且由于調速杠桿的上下竄動，還會使齒桿或調節臂球頭從調速杠桿長臂叉口中脫出，造成“飛車”事故。應該指出的是，絕不可采用減少鋼球數目或扎死調速彈簧的方法來提高發動機轉速，因為這樣容易引起“飛車”事故。

 

二、飛車事故的嚴重后果

      柴油機卸載負荷時，若噴油泵齒桿機械卡滯，柴油機轉速失去控制而急劇提高，大大超過其額定轉速，并伴隨著劇烈的振動和異常響聲。此時若不能采用有效的方法及時停車，會造成重大的財產損失甚至人員傷亡。飛車現象都是突然發生的，在極短時間內便會造成零部件嚴重的損壞，而且危及操作人員的人身平安，相關人員應高度重視。目前國內運用的機械式噴油裝置柴油飛車事故時有發生，于設計的局限和操作人員對柴油發電機異常超高速運轉的恐懼，在出現飛車跡象后通常不能及時采取措施，造成事故的擴大化，使柴油機零件大量被破壞，甚至整機報廢。具體后果總結如下：

1、柴油機"飛車"后，其轉速超過額定值，柴油機轉動部分的離心力成倍增長，所以對發電機轉子及隨機風扇葉均有可能造成松動、變形或脫落，嚴重危及柴油機設備安全。

2、由于柴油機轉動部分相對轉軸中心不可能十分對稱平衡，所以轉速上升嚴重加劇柴油機徑向擺動和振動，從而加重導向軸承的負荷，有可能破壞軸承。劇烈的振動還可以使柴油機某些支持部件和地腳螺栓斷裂、損壞，危及整個柴油機甚至廠房、人員的安全。

3、柴油機“飛車”后，如勵磁開關不能及時跳開，則使發電機嚴重過電壓，危及發電機繞阻絕緣。配有永磁發電機的柴油機，也會過電壓，從而危及永磁發電機和調速器飛擺電機的絕緣安全。

 

三、典型案例

1、故障現象

康明斯C系列（6CTA8.3）增壓中冷柴油發電機，由于“飛車”造成柴油發電機凸輪軸斷裂，最后將缸體打了個窟窿，造成缸體和凸輪軸報廢。

2、故障查找分析   

這是一起典型的超速引起的缸體被打爛事故。因超速而使柴油發電機配氣凸輪斷裂時有發生。而斷裂部位多發生在第二缸凸輪軸軸頸出，一般凸輪軸成三截，中間一段在高速旋轉的離心力作用下飛出，將缸體打破。

“超速”時往往還會引起下列故障現象。

① 活塞頂部有與進、排氣門撞擊的痕跡。

② 進、排氣氣門桿表面異常磨損。進、排氣門彈簧座出現放射性裂紋，鎖塊異常磨損或脫落，有時還會造成氣門搖臂或搖臂軸折斷。推桿彎曲，挺柱損壞。柴油發電機進入超速狀態時，柴油發電機各機構的運動關系出現異常。如氣門彈簧復位的時間相對遲緩，使得氣門上升關閉的時間稍晚，但活塞在曲柄連桿機構的帶動下快速運動，在到達上止點的一瞬間，撞上了移動相對滯后的進、排氣門，使氣門頭在活塞的撞擊下有歪曲變形；同時還可能使氣門推桿、噴油器拖桿彎曲或掉落。

③ 曲軸扭力減震器內、外圈原有位置發生改變，阻力橡膠圈高溫變形或曲軸扭力減振器發生破裂。

④ 嚴重時，會導致柴油發電機曲軸瓦和連桿瓦燒瓦。飛輪螺栓斷裂、飛輪殼開裂等故障。

四、飛車保護裝置

如果柴油發電機上安裝一種裝置，這個裝置在檢測到柴油發電機有飛車跡象時自動截斷燃油供應，并且也能手動截斷燃油的供應，那么則能有效的防止飛車事故的發生。

將柴油發電機上現有的燃油截止閥改成電磁閥控制，電磁閥可通過超速繼電器 8ZJ得電而吸合，從而截斷燃油的供應，即燃油的供給可通過檢測得到的超速信號斷開，從而實現柴油發電機的停機。同時如超速檢測及控制電路故障，操作員發現有飛車跡象也可手動燃油泵電磁閥開關K，來關閉燃油截止閥，實現柴油發電機停機，從而有效的防止了柴油發電機飛車。

 

改造后飛車保護系統示意圖

 

 

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