故障檢修與技術(shù)維護(hù)

柴油機(jī)冒黑煙原因

 

摘要：冒黑煙現(xiàn)象主要是在高溫缺氧的情況下，燃燒室中的柴油得不到完全充分的燃燒，因而分解集合形成碳煙顆粒物。由于這種集合體比氣化的燃油反應(yīng)速度要慢很多，不能再次充分燃燒總而造成大量的游離碳和廢氣一起排出，所以呈現(xiàn)出來的就是黑色煙霧。這種現(xiàn)象的直接后果就是柴油發(fā)電機(jī)油耗非常高，功率降低，使得活塞和活塞環(huán)氣門大量的積碳存在；同時(shí)它還將加速零件的磨損，從而降低發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。因此，康明斯公司特別提醒用戶在這方面要特別引起注意，并在本文中列舉了排氣冒黑煙的具體原因、危害分析與排除方法。

 

一、柴油機(jī)冒黑煙危害分析

 

      烴類有機(jī)物是柴油的主要成分，所以柴油在完全燃燒的情況下會(huì)生成水與二氧化碳。在正常情況下排氣管的煙氣顏色較淡，然而在實(shí)際燃燒過程中，往往會(huì)生成二氧化碳、水、氮氧化物、碳?xì)浠衔?、碳以及一氧化碳等物質(zhì)。柴油能否完全燃燒在很大程度上受燃燒空間內(nèi)的溫度、氧氣含量以及油氣混合條件所影響。根據(jù)其燃燒化學(xué)反應(yīng)可以看出，在柴油燃燒過程中產(chǎn)生黑煙通常是由于在氣缸內(nèi)未能充分燃燒，從而導(dǎo)致油料裂解聚合不完全的產(chǎn)物。

      一般情況下，采油機(jī)所排出的黑煙主要包括碳煙微粒與部分可溶性有機(jī)物，所以在燃燒過程中，一切因素都可能會(huì)對(duì)柴油燃燒產(chǎn)生影響導(dǎo)致黑煙的產(chǎn)生。而黑煙的危害主要在于加大了燃油消耗量，使得發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降，并導(dǎo)致柴油機(jī)積碳嚴(yán)重，加速其磨損程度，進(jìn)而導(dǎo)致采油機(jī)使用壽命下降，使得柴油機(jī)運(yùn)行效率降低，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的污染。

 1、環(huán)境影響

      柴油發(fā)電機(jī)冒黑煙問題對(duì)環(huán)境影響非常大。黑煙中含有大量的顆粒物和有害氣體，如二氧化碳、氮氧化物和硫化物等，這些物質(zhì)會(huì)對(duì)空氣質(zhì)量和人體健康造成嚴(yán)重影響。空氣中的顆粒物和有害氣體會(huì)引起呼吸系統(tǒng)疾病、心血管疾病等健康問題，尤其是對(duì)老年人和兒童的影響更為嚴(yán)重。黑煙也會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，影響植被生長(zhǎng)和水質(zhì)。因此，各國(guó)政府都在加強(qiáng)對(duì)柴油發(fā)電機(jī)排放的監(jiān)管和限制，以減少柴油發(fā)電機(jī)冒黑煙問題對(duì)環(huán)境的影響。

2、健康影響

      柴油發(fā)電機(jī)冒黑煙問題對(duì)健康影響非常大。黑煙中含有大量的顆粒物和有害氣體，如二氧化硫、氮氧化物和一氧化碳等，這些物質(zhì)會(huì)對(duì)人體健康造成嚴(yán)重的危害。長(zhǎng)期暴露在這些有害物質(zhì)中，會(huì)導(dǎo)致呼吸系統(tǒng)疾病、心血管疾病、癌癥等疾病的發(fā)生。黑煙中的顆粒物還會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，影響空氣質(zhì)量，加劇氣候變化。因此，柴油發(fā)電機(jī)冒黑煙問題需要引起足夠的重視，企業(yè)應(yīng)該采取措施減少柴油發(fā)電機(jī)的排放，保護(hù)人民的健康和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

3、法律法規(guī)

      柴油發(fā)電機(jī)冒黑煙問題一直備受關(guān)注，對(duì)環(huán)境和人體健康都有不良影響。為了解決這一問題，我國(guó)出臺(tái)了一系列法律法規(guī)，對(duì)柴油發(fā)電機(jī)的排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了嚴(yán)格規(guī)定。同時(shí)，各地也相繼出臺(tái)了相關(guān)的治理措施，如限制柴油發(fā)電機(jī)進(jìn)入城區(qū)、加強(qiáng)監(jiān)管等。柴油發(fā)電機(jī)冒黑煙不僅對(duì)環(huán)境造成污染，還會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生不良影響。長(zhǎng)期冒黑煙會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)積碳嚴(yán)重，降低發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率，增加維修成本。因此，及時(shí)維護(hù)和保養(yǎng)柴油發(fā)電機(jī)，保持發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作狀態(tài)，不僅有利于環(huán)境保護(hù)，也有利于用戶的經(jīng)濟(jì)利益。

4、維修保養(yǎng)

      柴油發(fā)電機(jī)冒黑煙問題較為普遍，主要原因是燃燒不完全或者是機(jī)油燃燒。這不僅會(huì)影響發(fā)電機(jī)組的環(huán)保指標(biāo)，還會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)造成損害。長(zhǎng)期冒黑煙會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)積碳嚴(yán)重，縮短發(fā)動(dòng)機(jī)壽命，增加維修保養(yǎng)成本。因此，對(duì)于柴油發(fā)電機(jī)冒黑煙問題，我們應(yīng)該及時(shí)進(jìn)行維修保養(yǎng)。要定期更換機(jī)油和空氣濾清器，保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。要注意燃油的質(zhì)量，選擇正規(guī)加油站加油，避免加入劣質(zhì)燃油。如果發(fā)現(xiàn)冒黑煙問題嚴(yán)重，應(yīng)及時(shí)到專業(yè)的發(fā)電機(jī)組維修廠進(jìn)行檢修，找出問題所在并進(jìn)行修復(fù)。只有做好維修保養(yǎng)工作，才能保證柴油發(fā)電機(jī)的正常使用和延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)壽命。

      由圖2可知，碳煙顆粒的拉曼光譜在1350和1590cm處出現(xiàn)了兩個(gè)較強(qiáng)的重疊峰，其中位于1350cm的為D峰，該峰代表無序化碳結(jié)構(gòu)；位于1580cm的為G峰，該峰代表有序化的石墨結(jié)構(gòu)，說明碳煙顆粒中存在石墨碳。

圖1  柴油發(fā)電機(jī)冒黑煙現(xiàn)象

圖2  碳煙拉曼光譜圖

 

二、冒黑煙現(xiàn)象的主要原因

 

1、供油提前角太小

      供油提前角原理和位置如圖3所示。當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)組供油提前角過小時(shí)，會(huì)造成噴油器噴油延遲，使噴入燃燒室的柴油來不及充分燃燒就被排出，即柴油機(jī)后燃嚴(yán)重而使排氣冒黑煙。當(dāng)供油提前角過小時(shí)還會(huì)導(dǎo)致排氣溫度增高，耗油量增大，功率不足等故障現(xiàn)象。

      由圖4可以看出，在1500RPM和1800RPM兩種轉(zhuǎn)速下，隨著噴油壓力的提高，煙度的排放降低都很明顯，最多可以達(dá)到50%以上。這是因?yàn)閲娪蛪毫Φ奶岣?，改善了燃油的噴霧，油滴更細(xì)更均勻，促進(jìn)了燃料的霧化及空氣的卷入，也促進(jìn)了混合氣的形成，提高了燃燒速率，使燃燒更加完全，因此降低了炭煙的排放量。

 

圖3  柴油機(jī)供油提前角位置圖

圖4  供油提前角對(duì)煙度排放的影響曲線圖

2、超負(fù)荷工作

      柴油發(fā)電機(jī)組在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，若出現(xiàn)超負(fù)荷工作時(shí)，會(huì)導(dǎo)致噴入燃燒室的柴油增多，在燃燒室空氣量不變的情況下，就會(huì)使多余的柴油得不到充分的燃燒而出現(xiàn)排氣冒黑煙現(xiàn)旁

3、各缸供油量不均勻

      柴油發(fā)電機(jī)組在額定負(fù)荷下工作時(shí)，若各缸供油量不均勻，就會(huì)使柴油機(jī)出現(xiàn)冒黑煙現(xiàn)象，這主要是因?yàn)楦鞲坠┯土克袚?dān)的負(fù)荷是一定的，若出現(xiàn)個(gè)別缸供油量減少時(shí)，相比其他的缸就要超負(fù)荷工作，供油量多的缸噴入燃室的柴油多，柴油得不到充分燃燒后，就出現(xiàn)冒黑煙的故障現(xiàn)象。以四缸機(jī)為例，各缸供油量不均勻曲線如圖5所示。

4、噴油器故障

      噴油器工作過程如圖6所示。噴油器若出現(xiàn)滴油、竄油或霧化不良時(shí)，會(huì)導(dǎo)致噴入燃燒室內(nèi)的柴油燃燒時(shí)間延遲而出現(xiàn)排氣冒黑煙的故障現(xiàn)象。 

5、燃燒室密封不良

      燃燒室內(nèi)部密封不良時(shí)，會(huì)導(dǎo)致氣缸內(nèi)部壓縮空氣量減少，且壓縮終占時(shí)的溫度和壓力降低，噴入燃燒室內(nèi)部的柴油由于得不到充足的空氣而不能完全燃燒，使得柴油發(fā)電機(jī)組排氣冒黑煙。造成燃燒室密封不良的因素較多，如活塞、活塞環(huán)和氣缸套出現(xiàn)過度磨損，活塞環(huán)安裝對(duì)口，氣缸墊漏氣，氣門關(guān)閉不嚴(yán)等。

6、進(jìn)氣量不足

      燃燒室內(nèi)部的進(jìn)氣量是一定的，若由于空氣濾清器保養(yǎng)不到位、燃燒室內(nèi)部積炭增多、排氣管阻塞或渦輪增壓器損壞等，就會(huì)使燃燒室內(nèi)部的進(jìn)氣量減少，從而影響柴油與空氣的充分燃燒，造成大量的游離碳和廢氣一起從排氣管中排出。

 

圖5  4缸機(jī)各缸供油量不均勻曲線圖

圖6  噴油器工作示意圖

 

三、柴發(fā)冒黑煙故障處理探討

 

1、啟動(dòng)中柴油機(jī)冒黑煙的處理

      部分柴油發(fā)電機(jī)在啟動(dòng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)柴油機(jī)出現(xiàn)冒黑煙現(xiàn)象，根據(jù)黑煙程度大小，其原因與處理各有不同。首先，啟動(dòng)時(shí)柴油機(jī)黑煙輕微。這一現(xiàn)象在柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)較為常見，結(jié)合實(shí)踐來看主要是因?yàn)槎▔菏綔u輪增壓器在啟動(dòng)瞬間加速性能不能很好地匹配柴油機(jī)轉(zhuǎn)速，造成空氣吸入量跟不上，由于汽缸已經(jīng)開始?jí)嚎s工作，氣體量的不足會(huì)造成缸內(nèi)柴油燃燒不充分而出現(xiàn)黑煙。對(duì)此，一般處理上只需等定壓式渦輪增壓器轉(zhuǎn)速上來即可。其次，啟動(dòng)時(shí)柴油機(jī)黑煙很大，造成這一現(xiàn)象產(chǎn)生大多是因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器升速脈沖頻率或是聯(lián)合調(diào)機(jī)器升速針閥這兩個(gè)設(shè)備調(diào)整不正確，此時(shí)工作人員應(yīng)在檢查確認(rèn)后，根據(jù)使用手冊(cè)校正聯(lián)合調(diào)解器。

2、負(fù)荷運(yùn)行中柴油機(jī)冒黑煙的處理

      在柴發(fā)機(jī)組帶負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，若柴油機(jī)冒出黑煙，第一，則應(yīng)當(dāng)先觀察柴油機(jī)有無出現(xiàn)過載的現(xiàn)象，并觀察其機(jī)械轉(zhuǎn)速表有無小于標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速，如柴油機(jī)處于滿轉(zhuǎn)的情況，則需要觀察柴油機(jī)有無小于持續(xù)速度。第二，檢查機(jī)械室內(nèi)的柴油機(jī)各缸噴油泵供油齒條有無拉至供油刻線最大值，若拉到最大，則表明柴油機(jī)發(fā)生過載，必須要馬上減負(fù)荷運(yùn)行。第三，仔細(xì)聽柴油機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)聲音如出現(xiàn)異常振動(dòng)或聲響，則表明柴油機(jī)重要零部件有故障產(chǎn)生，必須馬上停機(jī)，且需要回庫(kù)將缸頭罩蓋與曲軸箱檢查孔蓋打開，檢查活塞與氣缸套等可見部位，并且對(duì)缸頭各部件進(jìn)行仔細(xì)檢查，觀察其有無異常，在油底盒處是否存在烏金等異物，如若用肉眼進(jìn)行觀察沒有發(fā)現(xiàn)異常，則需要吊缸排查i²。

3、燃油系統(tǒng)故障的處理

      通過檢查發(fā)現(xiàn)柴油機(jī)處于正常荷載情況，并且各噴油泵齒條沒有拉至最大值，則可以用手去觸摸高壓油管，判斷其溫度與脈動(dòng)，觀察其溫度是否明顯低于正常值或是存在脈動(dòng)微弱或無脈動(dòng)的情況。如若溫度明顯低于正常值，則表明噴油器頭部發(fā)生裂損，則需要馬上停機(jī)進(jìn)行檢查。如溫度與脈動(dòng)均正常，則可能是因?yàn)閲娪吞崆敖沁^小或噴油器霧化不良而導(dǎo)致的，此時(shí)則需要開展切缸試驗(yàn)，存在不良情況則需要進(jìn)行修理。此外，還需檢查噴油提前角是否是20.5°，噴油器的噴射壓力是否在34.5 MPa+0.5 MPa。

4、進(jìn)氣系統(tǒng)故障的處理

（1）因?yàn)榭諝鉃V清器堵塞嚴(yán)重，作業(yè)環(huán)境惡劣，堆積了過多的灰塵與雜質(zhì)，從而增大了進(jìn)氣阻力，導(dǎo)致黑煙產(chǎn)生，需要馬上清理空氣濾清器。

（2）內(nèi)壁產(chǎn)生水垢或是中冷器污染嚴(yán)重、堵焊銅管數(shù)量超標(biāo)等而降低了冷器冷卻效果，進(jìn)風(fēng)量下降。遇到該種情況也需要結(jié)局具體情況來進(jìn)行沖洗與清掃。

（3）接頭處或進(jìn)氣道發(fā)生泄漏。此時(shí)也需要采取緊固的方法來予以解決。

（4）供氣量過少或增壓器壓氣機(jī)效率不高。此時(shí)，則需對(duì)增壓器轉(zhuǎn)子進(jìn)行檢查，觀察其轉(zhuǎn)動(dòng)是否存在卡滯情況，是否足夠靈活，且對(duì)徑向與軸向間的縫隙進(jìn)行測(cè)量，觀察其距離有無偏大。如若偏大則需要及時(shí)將其更換。

      此外還需對(duì)油封進(jìn)行檢查，觀察其有無出現(xiàn)漏油情況，而致使?jié)櫥c密封不佳。若是由于過多灰塵而致使效率下降，就需要馬上清理，如果不是則需要依照規(guī)定章程來開展修理工作。

5、各缸供油不均的處理

      柴油機(jī)各缸供油不均也是造成柴油發(fā)電機(jī)冒黑煙的重要原因之一，造成供油不均通常有兩方面：

（1）柴油機(jī)油泵柱塞套筒所使用定位螺釘長(zhǎng)度太長(zhǎng)，這就導(dǎo)致回油孔因螺釘封堵而不通暢，不僅會(huì)造成柴油機(jī)缸內(nèi)燃油量增多而燃燒不充分產(chǎn)生黑煙，并且也有可能造成柴油機(jī)無法熄火故障；

（2）柴油機(jī)汽缸中某些柱塞偶件或噴油泵齒條出現(xiàn)卡滯，使操作手柄時(shí)柴油機(jī)供油情況無法得到很好的響應(yīng)。

      針對(duì)柴油機(jī)各缸供油不均而造成柴油機(jī)冒黑煙現(xiàn)象處理，首先檢修人員要查看柴油機(jī)油泵柱塞套筒定位螺釘長(zhǎng)度是否符合要求，如果過長(zhǎng)則予以更換。其次，手柄操作中供油無法跟上時(shí)，我們可以將柴油機(jī)各缸噴油泵齒條露出差調(diào)整到低于刻線單位一半。

 

總結(jié)：

      綜上所述，柴油機(jī)冒黑煙故障的可能原因有很多，但對(duì)于一臺(tái)柴油機(jī)來講，出現(xiàn)冒黑煙故障的原因可能只是其中的一個(gè)因素。如何判斷和確認(rèn)柴油機(jī)冒黑煙產(chǎn)生的具體原因，是排除該故障的關(guān)鍵所在。對(duì)此我們不僅要加強(qiáng)重視，還應(yīng)據(jù)此采取相對(duì)應(yīng)的措施進(jìn)行處理，從而切實(shí)有效地保障柴油發(fā)電機(jī)良好的運(yùn)行效率，進(jìn)一步保證發(fā)動(dòng)機(jī)的安全使用。

----------------
以上信息來源于互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)新聞，特此聲明！
若有違反相關(guān)法律或者侵犯版權(quán)，請(qǐng)通知我們！
溫馨提示：未經(jīng)我方許可，請(qǐng)勿隨意轉(zhuǎn)載信息！
如果希望了解更多有關(guān)柴油發(fā)電機(jī)組技術(shù)數(shù)據(jù)與產(chǎn)品資料，請(qǐng)電話聯(lián)系銷售宣傳部門或訪問我們官網(wǎng)：http://www.jubaao.com