故障檢查與技術(shù)維護

柴油發(fā)電機轉(zhuǎn)速忽高忽低的原因

 

摘要：柴油發(fā)電機組轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定通常外部負(fù)載造成的，專業(yè)術(shù)語即是發(fā)動機游車，也就是轉(zhuǎn)速不穩(wěn)的意思。大部分出于調(diào)速器的問題，調(diào)速不靈敏，調(diào)速器殼體里機油加多了或者是機油粘稠會造成這種情況，齒條卡滯不靈活也會造成。柴油發(fā)電機在出現(xiàn)嚴(yán)重的運轉(zhuǎn)不穩(wěn)故障時，將會對柴油發(fā)電機的可用壽命產(chǎn)生不良影響?？得魉构驹诒疚闹芯筒裼桶l(fā)電機出現(xiàn)運轉(zhuǎn)不穩(wěn)故障的規(guī)律性，從多個方面（調(diào)速器、燃油系統(tǒng)、工作器械的傳動等方面）對其發(fā)生故障的相關(guān)因素以及維修對策進行探討。

 

一、轉(zhuǎn)速不穩(wěn)的故障表現(xiàn)及后果

 

      現(xiàn)代柴油機分為直噴和電噴機型，其轉(zhuǎn)速不穩(wěn)的原因幾乎相同，故障診斷方法分別如圖1、圖2所示。

1、轉(zhuǎn)速不穩(wěn)時的故障表現(xiàn)

      柴油發(fā)電機在出現(xiàn)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)的現(xiàn)象時，具有以下特點：

（1） 柴油發(fā)電機在轉(zhuǎn)速時忽高忽低，且具有一定的規(guī)律性，也就是俗稱的喘氣、頻率不穩(wěn)。此類情況在柴油發(fā)電機采取低速運行措施時常會出現(xiàn)。

（2） 柴油發(fā)電機在轉(zhuǎn)速時忽高忽低，且無規(guī)律性。

（3）當(dāng)柴油發(fā)電機的油門處于一定特定的位置時，機械會出現(xiàn)異常情況，例如轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定、機身擺動、機身發(fā)抖等。

2、轉(zhuǎn)速不穩(wěn)時的不良后果

      柴油發(fā)電機若出現(xiàn)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)的情況，將會引起多種不良后果。

（1） 柴油發(fā)電機的轉(zhuǎn)速不穩(wěn)使其在功率發(fā)揮上也受到一定的影響，并間接增加了柴油發(fā)電機的耗油量，增加經(jīng)濟負(fù)擔(dān)。

（2）轉(zhuǎn)速不穩(wěn)一定程度上使柴油發(fā)電機和其相配套的相關(guān)工作機械之間的穩(wěn)定性出現(xiàn)問題，尤其是在柴油發(fā)電機擔(dān)當(dāng)發(fā)電動力時，由于轉(zhuǎn)速不穩(wěn)，將會到時其發(fā)出的電壓、電源頻率等存在不穩(wěn)定的情況，如此一來，不僅會對用電設(shè)備以及用電儀器的正常運行產(chǎn)生影響，還阻礙了電網(wǎng)、機組等與柴油發(fā)電機的并網(wǎng)運行情況。

（3）轉(zhuǎn)速不穩(wěn)障礙情況嚴(yán)重時，將會縮短機械的可用壽命。

3、轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性的主要條件

      在柴油發(fā)電機運行時，保持轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性的主要條件有：

（1）確保柴油發(fā)電機噴油器的霧化質(zhì)量以及各循環(huán)系統(tǒng)之間的供油量等相同；

（2）由于調(diào)速器對于柴油發(fā)電機的轉(zhuǎn)速可起到自動調(diào)節(jié)作用，當(dāng)外界的負(fù)荷情況發(fā)生改變時，調(diào)速器會根據(jù)其變化情況會對柴油發(fā)電機的供油量進行調(diào)整，以保證柴油發(fā)電機在轉(zhuǎn)速時的穩(wěn)定性，因此需確保柴油發(fā)電機中調(diào)速器的靈敏性。

（3）需確定柴油發(fā)電機的飛輪足以貯藏慣性力，以確保柴油發(fā)電機轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性。

 

圖1  直噴柴油機轉(zhuǎn)速不穩(wěn)故障原因示意圖

圖2  電噴柴油機轉(zhuǎn)速不穩(wěn)故障診斷框圖

 

二、轉(zhuǎn)速不穩(wěn)的原因

 

      一臺柴油發(fā)電機若處于正常運轉(zhuǎn)的狀態(tài)時，只要工況穩(wěn)定，其各個循環(huán)做功時均是相同的，因而在轉(zhuǎn)運方面也應(yīng)該為穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)若各循環(huán)做功存在差異性，則會導(dǎo)致機械在轉(zhuǎn)速上具有忽快忽慢的情況。

1、燃料系統(tǒng)方面的原因

      以康明斯柴油機為例，燃油系統(tǒng)組成如圖3所示，噴油泵結(jié)構(gòu)如圖4所示。

（1） 燃油系統(tǒng)進空氣

      燃油系統(tǒng)中存在空氣與水時，會引起氣阻現(xiàn)象與水阻現(xiàn)象，導(dǎo)致柴油發(fā)電機在供油時出現(xiàn)斷斷續(xù)續(xù)、時多時少的不良現(xiàn)象，使各個循環(huán)做功之間存在差異性，轉(zhuǎn)速時快時慢，達不到柴油發(fā)電機保持穩(wěn)定轉(zhuǎn)速所要求的主要條件。

（2） 偶件卡滯

      柴油的噴油偶件（例如噴油泵齒條、噴油泵柱塞、噴油器針閥等）出現(xiàn)卡滯時也會導(dǎo)致才柴油發(fā)電機的各個循環(huán)出在供油方面、霧化質(zhì)量方面出現(xiàn)不均勻的情況，達不到柴油發(fā)電機保持穩(wěn)定轉(zhuǎn)速所要求的主要條件，因而產(chǎn)生轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定的故障。

（3） 偶件磨損

      柴油發(fā)電機的噴油偶件（例如噴油泵柱塞、噴油器針閥、出油閥等）出現(xiàn)嚴(yán)重的磨損情況，會引起柴油發(fā)電機的供油故障，例如供油數(shù)量忽大忽小、霧化質(zhì)量不均勻、供油不規(guī)律等，達不到柴油發(fā)電機保持穩(wěn)定轉(zhuǎn)速所要求的主要條件，因而產(chǎn)生轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定的故障。

（4） 霧化不良

      噴油器的霧化質(zhì)量不好，具有出油閥的減壓容積不足、高壓油管的阻力過大等缺陷，導(dǎo)致柴油發(fā)電機在運行期間，噴油器出現(xiàn)多種不良現(xiàn)象，例如滴漏現(xiàn)象、多次噴射、隔次噴射等，影響柴油發(fā)電機的轉(zhuǎn)速。

（5） 供油壓力不一致

      多缸柴油發(fā)電機的柱塞副、出油閥副以及分泵滾輪磨損造成各缸供油壓力不一致，而噴油泵調(diào)整不當(dāng)會引起供油量不一致，此時應(yīng)在試驗臺上重新調(diào)整。此外，多缸柴油發(fā)電機某氣缸缸墊燒損或氣門密封不好、活塞環(huán)過度磨損等使氣缸壓縮不良或不工作，均會使柴油發(fā)電機轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定。

（6） 供油量過大

① 一些有頻率不穩(wěn)現(xiàn)象的柴油發(fā)電機，當(dāng)把高壓油管接頭稍微松一下，讓柴油流掉一部分，實際供給柴油發(fā)電機燃油的供油量減少了，這時頻率不穩(wěn)現(xiàn)象消除了。

② 把有頻率不穩(wěn)現(xiàn)象的柴油發(fā)電機噴油泵拆下來，把噴油泵的齒圈向減少供油量的方向調(diào)整，也就是適當(dāng)?shù)販p少了噴油泵的最大供油量，結(jié)果同樣會使頻率不穩(wěn)現(xiàn)象減小或消除。

③ 多氣缸噴油泵使用過久引起磨損不等，造成各氣缸供油量不同：噴油器的工作有好有環(huán)，使發(fā)動機各氣缸產(chǎn)生的工作壓力有別，從而引起轉(zhuǎn)速不穩(wěn)。噴油泵和噴油器的工作不良，導(dǎo)致調(diào)速器飛錘離心力大小也在不停地變化，連鎖反應(yīng)使油量調(diào)節(jié)拉桿或控制齒桿也在某一范圍內(nèi)左右往復(fù)運動，使各缸供油發(fā)生變化。

 

 

圖3  康明斯發(fā)動機PT燃油系統(tǒng)構(gòu)成

圖4  柴油機燃油泵零件圖

 

2、調(diào)速器系統(tǒng)方面的原因

（1）調(diào)速器存油量過大

      調(diào)速器中存油量過大，加大了調(diào)速器飛鐵或是其他運動配件的工作阻力，而且其在運行上的不穩(wěn)定，因此使調(diào)速器的靈敏性、均勻性等受到影響，使柴油發(fā)電機出現(xiàn)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)的故障。

（2）調(diào)速器的調(diào)速彈簧出現(xiàn)問題（例如彈性變小、斷裂以及變形等），導(dǎo)致調(diào)速器的靈敏性、均勻性等受到影響，使柴油發(fā)電機出現(xiàn)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)的故障。

（3）調(diào)速器零件磨損

      調(diào)速器飛鐵或是其他運動配件出現(xiàn)嚴(yán)重的磨損情況，或是具有卡滯現(xiàn)象，導(dǎo)致調(diào)速器的靈敏性、均勻性等受到影響，使柴油發(fā)電機出現(xiàn)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)的故障。

3、工作機械傳動性方面的原因

      柴油發(fā)電機在和工作機械等進行配套期間，柴油發(fā)電機之所以出現(xiàn)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)的故障，多是由于柴油發(fā)電機在故障時處于一個負(fù)荷突變的狀態(tài)，柴油發(fā)電機分別在空車運轉(zhuǎn)以及負(fù)荷遠轉(zhuǎn)中轉(zhuǎn)變，而調(diào)速器處呈動態(tài)調(diào)節(jié)的情況，在此情況下，柴油發(fā)電機無論是在運轉(zhuǎn)上還是聲音上，均是為不穩(wěn)定的狀態(tài)”。

 

三、轉(zhuǎn)速不穩(wěn)的處理措施

 

      在診斷柴油發(fā)電機的轉(zhuǎn)速故障時，同時是通過2個方法進行診斷，分別為聽診法與儀器法。在診斷中，若柴油發(fā)電機忽快忽慢的表現(xiàn)具有規(guī)律性，通常是調(diào)速器系統(tǒng)引起的故障。而在診斷中，若柴油發(fā)電機轉(zhuǎn)速波動多的表現(xiàn)無規(guī)律性，通常是燃油系統(tǒng)引起的故障。

1、確保燃料系統(tǒng)處于正常狀態(tài)

（1）排除燃油系統(tǒng)中的水與空氣，并清洗其柴油濾，以確保供油的通暢性。

（2） 若噴油系統(tǒng)具有污堵、漏油、滴油等不良情況，應(yīng)對相關(guān)的配件進行檢修或是更換；

（3）對噴油器進行檢修，保證其霧化情況。

（4）對柴油發(fā)電機的噴油配件（例如噴油泵齒條、噴油泵柱塞、噴油器針閥等）進行檢修，若配件存在問題應(yīng)及時修理或是更換.

（5）噴油泵中的油量調(diào)節(jié)齒具有松動情況時，應(yīng)對各個缸的油量進行調(diào)整，并鎖緊螺釘，確保油缸的均勻性以及噴油泵的正常工作。

（6）當(dāng)齒圈、齒桿等具有嚴(yán)重的磨損情況或是齒桿不靈活時，應(yīng)更換相關(guān)的零件，并對齒桿采取檢修措施或是更換措施。

（7）若出油閥的彈簧斷了，或是閥卡死，應(yīng)更換彈簧，并對出油閥的相關(guān)配件進行檢修。

2、對調(diào)速器進行檢修

      以康明斯柴油機為例，調(diào)速器的結(jié)構(gòu)和原理分別如圖5、圖6所示。

（1）摩擦力過大

      調(diào)速器摩擦阻力過大，不靈活，各連接處“別勁”，這是頻率不穩(wěn)最常見的原因。柴油發(fā)電機調(diào)速器摩擦阻力過大的處置方法如下：

① 調(diào)速杠桿偏上偏下，不在中間位置。這時，可在調(diào)速桿上加減墊片進行調(diào)整。

② 調(diào)速杠桿上下間隙過大或過小。這時可用墊片調(diào)整，使間隙為0.2～0.4 mm。

③ 調(diào)速滑盤的斜面對中心的不同軸度超差，使滑盤與鋼球偏磨。應(yīng)換合格的調(diào)速滑盤。

④ 調(diào)速杠桿的兩爪φ8 mm圓弧面的高度不一致。這時可敲打一下調(diào)速杠桿爪.使高度一致。

⑤ 調(diào)速支架上裝鋼球的六個孔偏小.使鋼球活動受阻。這時，銼修一下即可。

⑥ 調(diào)速齒輪平面不平，使鋼球運動受阻。換合格的齒輪。

⑦ 有的在裝配調(diào)速齒輪軸時把軸頭打毛，使滑盤在軸上有阻力。這時，可把軸頭打毛處銼修平整。

⑧ 調(diào)速桿與齒輪室蓋的長孔配合過緊，使調(diào)速器不靈活。這時，可用鉸刀鉸修φ10長孔。

      為了預(yù)防柴油發(fā)電機頻率不穩(wěn)，必須提高調(diào)速器和噴油泵的制造質(zhì)量和裝配質(zhì)量，以減小調(diào)速系統(tǒng)的摩擦阻力，提高調(diào)速性能。

（2）調(diào)速器游隙過大

      調(diào)速系統(tǒng)各連接處如果配合松曠，游隙過大，也會引起頻率不穩(wěn)。游隙過大的處置方法如下：

① 平面推力軸承的平面至調(diào)速齒輪襯套平面的距離要求為50.5mm，如果小于此值易使頻率不穩(wěn)。這時，可在調(diào)速滑盤外加鐵皮墊片，使該距離增加至50.5 mm。

② 由于柴油機長期使用，使調(diào)速杠桿的兩個φ8mm圓弧面磨損，與滑盤的游隙增大。這時，可在滑盤外加墊片.或把圓弧面焊高修好，或者敲打調(diào)速杠桿均可。

③ 調(diào)速齒輪平面被鋼球磨出凹坑，造成頻率不穩(wěn)。這時，可在滑盤外加墊片，或更換齒輪。

④ 漏裝鋼球及平面推力軸承.應(yīng)及時補裝。

⑤ 連接調(diào)速桿與調(diào)速杠桿的圓錐銷松動，應(yīng)及時敲緊。

⑥ 噴油泵齒桿凸柄與齒桿配合松動.也會引起頻率不穩(wěn)。應(yīng)修好或換件。

（3）其他原因

① 檢修調(diào)速器的所有零件，保證其正常運行。

② 將調(diào)速器中多余的機油排出。

③ 若調(diào)速器的運動件磨損嚴(yán)重，則及時更換。

④ 檢修或是更換出現(xiàn)問題的彈簧。

⑤ 飛鐵襯套若具有嚴(yán)重的磨損情況，需及時更換新的。

3、檢修工作機械傳動性情況

      嚴(yán)謹(jǐn)嚴(yán)查柴油發(fā)電機和工作機械的傳動情況，確保兩者的連接情況良好，且離合自如。

 

圖5  康明斯PT泵VS調(diào)速器結(jié)構(gòu)圖

圖6  康明斯PT燃油泵調(diào)速器原理圖

 

總結(jié)：

      柴油發(fā)電機在處于正常運轉(zhuǎn)的狀態(tài)時，在調(diào)速器所具備的自動調(diào)節(jié)功能支撐下，柴油發(fā)電機在轉(zhuǎn)速時是穩(wěn)定的，其波動率不超過0.5%。然而若在維修、實驗以及現(xiàn)場使用中，常有柴油發(fā)電機轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定的情況，使柴油發(fā)電機無法充分發(fā)揮其功率，進而間接增加了在油耗上的經(jīng)濟負(fù)擔(dān)，故障嚴(yán)重時甚至?xí)C械的可用壽命產(chǎn)生不良影響。因此對柴油發(fā)電機出現(xiàn)轉(zhuǎn)速故障的原因進行探討十分重要，用戶可根據(jù)現(xiàn)場故障參照本文的預(yù)防對策。

 

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