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新聞主題 |
柴油發(fā)電機(jī)組冷卻系統(tǒng)的維修方法 |
摘要：冷卻風(fēng)扇是柴油發(fā)電機(jī)組散熱系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，其高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的壓力能，通過熱交換器帶走整車熱量，維持柴油發(fā)電機(jī)組的熱平衡，保證柴油發(fā)電機(jī)組正常工作。而冷卻風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)又直接影響冷卻風(fēng)扇性能及可靠性，一旦因結(jié)構(gòu)原因?qū)е吕鋮s風(fēng)扇性能異常、故障或失效，將使柴油發(fā)電機(jī)組停止工作，或損壞相關(guān)聯(lián)部件乃至損壞發(fā)動機(jī)。因此，在柴油發(fā)電機(jī)日常維護(hù)和檢修中尤其需要重視冷卻系統(tǒng)，確保冷卻風(fēng)扇性能及可靠性符合使用要求。
一、冷卻風(fēng)扇結(jié)構(gòu)及工作原理
1、冷卻風(fēng)扇結(jié)構(gòu)
冷卻風(fēng)扇原始結(jié)構(gòu)主要由風(fēng)扇葉輪、風(fēng)扇靜子、馬達(dá)、連接盤、壓板、螺栓等主要元件組成，其原始結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示。風(fēng)扇的性能直接影響著發(fā)動機(jī)的散熱效果，進(jìn)而影響發(fā)動機(jī)的性能。若風(fēng)扇選取不當(dāng)，則會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)冷卻不足或冷卻過度，造成發(fā)動機(jī)工作環(huán)境惡化，進(jìn)而影響發(fā)動機(jī)的性能和使用壽命。此外，風(fēng)扇消耗的功率約占發(fā)動機(jī)輸出功率的5%～8%。
2、工作原理
（1）作用
冷卻風(fēng)扇置于散熱器后面。風(fēng)扇一般安裝在水泵軸上，并由驅(qū)動水泵和發(fā)電機(jī)的同一根V帶傳動。風(fēng)扇的功用是當(dāng)風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)時吸進(jìn)空氣使其通過散熱器，以增強(qiáng)散熱器的散熱能力，加快冷卻液的冷卻速度。發(fā)動機(jī)水冷系多采用低壓頭、大風(fēng)量、高效率的軸流式風(fēng)扇，即風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)時，空氣沿著風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)軸的軸線方向流動。
（2）工作原理
固定在風(fēng)扇靜子上的馬達(dá)工作時，其花鍵軸旋轉(zhuǎn)帶動通過壓板、螺栓固定在馬達(dá)花鍵軸上的連接盤旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的連接盤與風(fēng)扇葉輪固定而帶動風(fēng)扇葉輪旋轉(zhuǎn)，冷卻風(fēng)扇工作。工作時，高速旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇葉輪產(chǎn)生的合力通過連接盤直接作用在馬達(dá)花鍵軸上，亦即馬達(dá)上，再通過馬達(dá)傳遞到風(fēng)扇靜子上，最終作用在柴油發(fā)電機(jī)組上。
冷卻風(fēng)扇與冷卻系統(tǒng)匹配的先決條件是風(fēng)扇要符合系統(tǒng)的安裝要求。根據(jù)給定的冷卻系統(tǒng)參數(shù)確定符合安裝條件的備選風(fēng)扇之后，就可以求出每款風(fēng)扇在發(fā)動機(jī)扭矩最大時的工作點(diǎn)。以節(jié)約能耗、提升燃油經(jīng)濟(jì)性為出發(fā)點(diǎn)對符合冷卻系統(tǒng)要求的風(fēng)扇進(jìn)行優(yōu)選，其目的便是要綜合考慮發(fā)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況挑選出總體功耗較低的風(fēng)扇。因此，風(fēng)扇的優(yōu)選應(yīng)該基于發(fā)動機(jī)常用轉(zhuǎn)速來考慮，而非基于最大扭矩時的轉(zhuǎn)速。
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圖1 柴油機(jī)冷卻風(fēng)扇結(jié)構(gòu)圖 |
圖2 風(fēng)扇及輪轂零件圖 |
二、冷卻風(fēng)扇失效分析
1、測試樣品
冷卻風(fēng)扇的原始結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是依據(jù)某型康明斯柴油機(jī)冷卻風(fēng)扇參數(shù)及馬達(dá)樣本相關(guān)參數(shù)計(jì)算、校核設(shè)計(jì)而成，臺架性能試驗(yàn)滿足設(shè)計(jì)要求。樣機(jī)使用時，發(fā)現(xiàn)冷卻風(fēng)扇失效，外部特征表現(xiàn)為風(fēng)扇葉輪、風(fēng)扇靜子碎，風(fēng)扇靜子的支撐筋斷，馬達(dá)軸斷，可靠性不能滿足實(shí)際使用要求。
2、冷卻風(fēng)扇失效分析
經(jīng)過分解失效冷卻風(fēng)扇，并對其失效零部件進(jìn)行分析、計(jì)算、校核、檢測、試驗(yàn)，得出：
（1）風(fēng)扇靜子的支撐筋與葉片之間的距離小、支撐筋的截面形狀不合理。冷卻風(fēng)扇工作時，氣體流動經(jīng)過支撐筋，其后產(chǎn)生卡門渦街，卡門渦街的強(qiáng)度與支撐筋的截面形狀直接相關(guān)，現(xiàn)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了較強(qiáng)的卡門渦街；卡門渦街對高速旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇葉輪產(chǎn)生附加外力，該附加外力的大小又和支撐筋與葉片間的距離直接相關(guān)，由于距離過小，產(chǎn)生了較大的附加外力。
（2）風(fēng)扇葉輪與風(fēng)扇靜子集成后，風(fēng)扇葉輪本身的固有頻率對應(yīng)的耦合轉(zhuǎn)速在風(fēng)扇葉輪工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，在氣動力和卡門渦街產(chǎn)生的作用力共同激勵下，風(fēng)扇葉輪與風(fēng)扇靜子產(chǎn)生了共振。
（3）高速旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇葉輪產(chǎn)生的合力通過連接盤直接作用在馬達(dá)的花鍵軸上，該力已到馬達(dá)承力極限邊緣。
3、檢修與試驗(yàn)方法
對于一般使用維護(hù)入員來講，主要注意二個方面的問題。
為保證風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，須進(jìn)行靜平衡試驗(yàn)。其方法是：將葉輪（葉片和架）固定在專用軸上，放在刀形鐵上進(jìn)行檢驗(yàn)。檢查時，用手輕撥葉片，使帶軸的葉輪在刀形鐵上轉(zhuǎn)動，待自動停止后，將位于最下面的葉輪做上記號。這樣重復(fù)幾次，如果每次居于下部位置的是同一葉片，則說明該葉片與其他葉片相比要重一些，可用砂輪將其端面或后側(cè)金屬磨去少許，使之達(dá)到靜平衡。風(fēng)扇葉片的質(zhì)量差，一般不超過5～10g，帶軸的葉輪在刀形鐵上轉(zhuǎn)動時，每次停止位于下部位置的葉片可為任意一片，則說明風(fēng)扇葉片達(dá)到了靜平衡要求。
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圖3 發(fā)動機(jī)散熱風(fēng)扇控制電路圖（工作） |
圖4 發(fā)動機(jī)散熱風(fēng)扇控制電路圖（停止） |
三、冷卻系統(tǒng)日常維護(hù)保養(yǎng)
1、維護(hù)保養(yǎng)
冷卻系統(tǒng)包括散熱器（水箱），水泵，冷卻風(fēng)扇，出水室，節(jié)溫器，水溫傳感器等。任何一個零部件損壞都可導(dǎo)致發(fā)動機(jī)過熱即水溫高，所以日常需要重視冷卻系統(tǒng)的保養(yǎng)維護(hù)。
（1）當(dāng)水箱散熱器表面損壞時，冷卻液系統(tǒng)在循環(huán)降溫的同時將引起泄漏，該情況發(fā)生時，建議將發(fā)動機(jī)關(guān)閉熄火，并更換散熱器總成。
（2）水泵位于發(fā)動機(jī)皮帶處（即皮帶傳動水泵使水流循環(huán)），水泵漏水長時間不處理也會引起因防凍液缺少的報(bào)警現(xiàn)象。
（3）水箱冷卻風(fēng)扇不工作：當(dāng)發(fā)動機(jī)達(dá)到一定溫度時，風(fēng)扇不轉(zhuǎn)，風(fēng)扇保險(xiǎn)絲熔斷。將導(dǎo)致發(fā)動機(jī)溫度持續(xù)升溫。風(fēng)扇電阻損壞會導(dǎo)致風(fēng)扇無法低俗轉(zhuǎn)動，現(xiàn)象為發(fā)動機(jī)聲音大。
（4）發(fā)動機(jī)出水室漏水現(xiàn)象在發(fā)動機(jī)上出現(xiàn)的頻率較高。在出水室我們看到水溫感應(yīng)塞有時也會漏水或傳遞水溫錯誤信息，導(dǎo)致儀表水溫?zé)袅?；再者由于在水箱上水管與出水室結(jié)合處有節(jié)溫器，節(jié)溫器也會漏水或節(jié)溫器內(nèi)部閥門在一定溫度時無法打開，此時水箱表面溫差較大，需要更換節(jié)溫器（508、C5車型節(jié)溫器接口處容易裂開）。
（5）當(dāng)出水室出現(xiàn)漏水現(xiàn)象時，我們通常在出水室與缸蓋處重新做密封處理。
提示：防凍冷卻液通常在1年時必須更換，旨在冬季防止發(fā)動機(jī)冰點(diǎn)，夏季防止發(fā)動機(jī)溫度過高。
2、注意事項(xiàng)
（1）更換冷卻系統(tǒng)時，重新鋪設(shè)所有種類的管路和導(dǎo)線時不要改變原始的導(dǎo)線和管路走向。
（2）注意所有活動的或熱部件的足夠自由度。
（3）冷卻系統(tǒng)處于壓力之下，維修前如有必要應(yīng)減壓.
（4）軟管連接用彈簧卡圈鎖死。維修情況下只使用彈簧卡圈.
（5）建議使用康明斯發(fā)動機(jī)專業(yè)安裝工具。
（6）冷卻液軟管在安裝時設(shè)置為無應(yīng)力，不與其他部件接觸（注意：冷卻液接頭和軟管上的標(biāo)記）。
（7）發(fā)現(xiàn)異常，請用冷卻系統(tǒng)檢測裝置對冷卻系統(tǒng)進(jìn)行密封性檢測，
總結(jié)：
在使用中不要用拉動或撬動風(fēng)扇的辦法來轉(zhuǎn)動柴油發(fā)電機(jī)，否則會造成嚴(yán)重的人身傷害或使風(fēng)扇損壞。也不要試圖修理斷裂或彎曲的葉片或缺少平衡重的葉片，否則會破壞風(fēng)扇的動平衡。甚至還有些“半桶水”技術(shù)員通過彎曲葉片的措施來增加送風(fēng)能力，殊不知彎曲葉片會造成材料的應(yīng)力增加，從而造成風(fēng)扇損壞。總之，我們在對冷卻系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)也好，故障維修也好，都必須對其工作原理進(jìn)行了解和掌握，不要犯低級錯誤，導(dǎo)致不可能預(yù)測的事故發(fā)生。
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