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新聞主題 |
康明斯PT（G）調(diào)速器在柴油發(fā)電機上的控制和工作過程 |
摘要：PT燃油系統(tǒng)是康明斯公司的專利，主要應用在康明斯N855、M11和K19、K38、K50型號的柴油發(fā)動機上。由于PT燃油系統(tǒng)的柴油機，噴油壓力高、排氣煙色好，在康明斯柴油發(fā)電機組市場應用相當廣泛。與一般柴油機的燃油系統(tǒng)相比，PT燃油系統(tǒng)在組成、結構及工作原理上有很大的不同。因此，了解掌握PT（G）型燃油泵調(diào)速器重要工作參數(shù)的調(diào)整，對提高操作員后期維護和保養(yǎng)的柴油發(fā)電機組水準是很有益處的。
一、PT（G）燃油系統(tǒng)工作原理
PT燃油泵在燃油系統(tǒng)中起供油、調(diào)壓和調(diào)速等作用，它由柴油機驅(qū)動，但它與柴油發(fā)電機之間無傳動定時關系，整個燃油系統(tǒng)原理如圖1所示。因此，安裝時無需校對定時。當柴油發(fā)電機運轉(zhuǎn)時，曲軸的動力經(jīng)曲軸正時齒輪傳給配氣凸輪軸正時齒輪，再經(jīng)附件驅(qū)動齒輪、聯(lián)軸器帶動PT泵主軸旋轉(zhuǎn)。于是就驅(qū)動了齒輪泵、PT（G）調(diào)速器的飛錘和柱塞及計時器。柴油發(fā)電機工作時，浮子油箱中的燃油經(jīng)燃油濾清器被吸入齒輪泵。齒輪泵輸送燃油井提供低壓壓力。在齒輪泵出口端有一鋼片式穩(wěn)壓器（脈沖減振器），用以吸收齒輪泵輸油時的壓力脈沖。燃油經(jīng)PT泵中的濾清器（具有濾網(wǎng)和磁鐵）去除雜質(zhì)和鐵屑后，分為兩路（當裝有MVS調(diào)速器時），一路進入PT（G）調(diào)速器；一路進入MVS調(diào)速器柱塞端部的空腔。當只裝有PT（G）調(diào)速器時，進入調(diào)速器的燃油經(jīng)調(diào)速器和節(jié)流閥調(diào)節(jié)壓力后，經(jīng)切斷閥和燃油分配歧管流往噴油器。調(diào)速器可以根據(jù)柴油發(fā)電機轉(zhuǎn)速的變化自動調(diào)節(jié)供油壓力，從而控制柴油發(fā)電機的供油量。
1、齒輪泵工作原理
齒輪泵由齒輪泵殼體(兩部分組成)、主動齒輪(長軸)、從動小齒輪、襯墊等組成。齒輪泵是低壓供油泵，燃油壓力不超過10kg/cm2,它是柴油機曲軸齒輪通過附件傳動裝置齒輪傳動，其轉(zhuǎn)速和柴油機曲軸轉(zhuǎn)速相等。齒輪泵上有一安全閥，以限制齒輪泵的最高壓力，起到安全保護作用。
康明斯柴油機在設計時，考慮到在柴油機供油系統(tǒng)出故障時保護PT燃油泵，在齒輪泵的傳動軸上設計了一個薄弱環(huán)節(jié)，為的是防止因齒輪泵卡死而導致PT泵嚴重損壞，如圖2所示。在設計時將齒輪泵主動齒輪驅(qū)動軸（長軸）的中部，設計為一個薄弱環(huán)節(jié)（直徑較?。┤鐖D1所示。萬一齒輪泵卡死，此處即斷裂從而保護PT泵其他零件不致于損壞。當然，油泵正常工作時薄弱環(huán)節(jié)的強度還是足夠的。
在齒輪泵上方有個彎頭，內(nèi)部有冷卻單向閥，彈簧柱塞結構。其作用是在柴油機停車時，電磁閥以關閉，但柴油機和齒輪泵不能立即停轉(zhuǎn)，最后可持續(xù)7-10秒，此時，齒輪泵泵出的油就由此閥流回到燃油箱，把齒輪泵的熱量帶走，起到冷卻作用。該閥開啟壓力為0.028MPa-0.036MPa,該閥在PT泵工作時，因泄漏出的油壓力高于此壓力，所以始終有油回流到燃油箱，對齒輪泵起到冷卻作用。
2、調(diào)速器工作原理
兩極調(diào)速器對速度調(diào)整只有控制低怠速和高怠速兩點。對于穩(wěn)定中間工況的速度它無能為力，而VS調(diào)速器就可以維持某一轉(zhuǎn)速下平穩(wěn)的運轉(zhuǎn)。帶有VS調(diào)速器的PT燃油泵上，兩極調(diào)速器的油門軸處于最大油門開度并固定不動。從兩極調(diào)速器來的燃油流經(jīng)VS調(diào)速器后才到電磁伐，再去噴油器。VS調(diào)速器的工作原理：當柴油機在某一中間工況穩(wěn)定運轉(zhuǎn)時，若負荷突然增加，轉(zhuǎn)速下降，飛塊離心力減小，柱塞左移，VS調(diào)速器的油孔開度增大，從而造成燃油壓力隨之增大，柴油機循環(huán)供油量也增加，使柴油機轉(zhuǎn)速升高，回到原來的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。其調(diào)速原理跟兩極調(diào)速器是一樣的，不同之處在于VS調(diào)速器的拐點隨彈簧力的變化而變化。
VS調(diào)速器可以保持柴油機在怠速到額定轉(zhuǎn)速的任一轉(zhuǎn)速上穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。
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圖1 康明斯PT燃油系統(tǒng)工作原理 |
圖2 PT燃油系統(tǒng)齒輪泵傳動軸示意圖 |
二、PT（G）調(diào)速器控制和工作過程
對于一般使用條件下的發(fā)電機組，其PT泵往往只裝有PT（G）調(diào)速器。PT（G）調(diào)速器只控制怠速和最高轉(zhuǎn)速，在急速和最高轉(zhuǎn)速之間直接由操作員通過節(jié)流閥控制供油。PT（G）調(diào)速器主要由柱塞、柱塞套、飛錘、壓力控制鈕、怠速彈簧、高速彈簧等組成。從齒輪泵經(jīng)濾清器來的燃油經(jīng)供油管路和柱塞套上的油孔進入柱塞中段凹陷部分的環(huán)狀空間，并由此經(jīng)怠速油路或正常工作油路到噴油器。同時，燃油還由柱塞的軸向孔流到柱塞與壓力控制鈕之間。柴油發(fā)電機工作時（起動時除外），在燃油壓力的作用下，柱塞與壓力控制鈕之間形成一個間隙，部分燃油經(jīng)此間隙和旁通油路回到齒輪泵的入口處。
1、怠速控制怠速工作過程
PT燃油系統(tǒng)低怠速調(diào)節(jié)狀態(tài)如圖3所示，高怠速調(diào)節(jié)狀態(tài)如圖4所示。怠速時，節(jié)流閥關閉，正常工作油路被切斷，這時柴油發(fā)電機轉(zhuǎn)速很低，飛錘的離心力很小，急速彈簧稍被壓縮，柱塞處于接近最左端的位置。怠速油路（它的斷面較?。┡c從齒輪泵來的供油進油道接通，燃油從怠速油路不經(jīng)節(jié)流閥直接經(jīng)過切斷閥送往噴油器，維持柴油發(fā)電機急速所需的油量。此時若柴油發(fā)電機的轉(zhuǎn)速升高，毛錘的離心力增大，超過此時怠速彈簧的作用力，推動柱塞略向右移，柱塞上的臺階將怠速油路的流通面積遮住一部分，對燃油產(chǎn)生較大的節(jié)流作用，使經(jīng)怠速油路到噴油器的油壓下降，因而怠速油量減少，限制了怠速轉(zhuǎn)速的升高、柴油發(fā)電機轉(zhuǎn)速降低時，在怠速彈簧的作用下壓力控制鈕左移，消除間隙后推動柱塞左移，使怠速油道的通過斷面積增大，噴油量相應增加，使柴油發(fā)電機轉(zhuǎn)速回升。
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圖3 PT燃油泵低怠速調(diào)節(jié)示意圖 |
圖4 PT燃油泵高怠速調(diào)節(jié)示意圖 |
2、正常工況和高速控制
柴油發(fā)電機在正常工作時（轉(zhuǎn)速在怠速與標定轉(zhuǎn)速之間），使節(jié)流閥打開，燃油通過正常工作油路和節(jié)流閥送往噴油器，這時由于轉(zhuǎn)速的升高，飛錘的離心力通過柱塞將怠速彈簧進一步壓縮，柱塞處于中間位置，柱塞上的臺階處于怠速油路與正常工作油路之間，正常工作油路始終處于接通狀態(tài)送往噴油器的油壓（也就是節(jié)流閥后的油壓）取決于節(jié)流閥的開度和柴油發(fā)電機的轉(zhuǎn)速。節(jié)流閥開度越大，送往噴油器的油壓會越高（因為節(jié)流閥的節(jié)流作用減小了），噴油器計量孔每循環(huán)的進油量就越多，因而提高了柴油發(fā)電機負荷能力。
當柴油發(fā)電機轉(zhuǎn)速升高時，飛錘的離心力增大，推動柱塞右移。由于調(diào)速器起作用前，在燃油壓力的作用下，壓力控制鈕與柱塞兩者的端面保持間隙，部分燃油從此間隙經(jīng)旁通油道流回。柱塞右移將使間隙減小，使通過旁通油道的同油量減少，柱塞套筒內(nèi)腔的油壓即出油口的燃油壓力隨之增高，從而使噴油量不會因轉(zhuǎn)速升高噴油器進油時間縮短而減少。反之亦然。
由此可見，在PT燃油系統(tǒng)中，噴油器的進油時間和PT泵的出油壓力始終處于動態(tài)適應過程，從而使噴油器每循環(huán)的噴油量滿足柴油發(fā)電機的不同工況要求。這就是壓力—時間（PT）系統(tǒng)工作的基本原理。當柴油發(fā)電機轉(zhuǎn)速超過標定轉(zhuǎn)速并繼續(xù)升高時，飛錘離心力進一步增大，克服高速彈簧的彈力，使柱塞繼續(xù)右移，柱塞上的臺階將正常工作油路遮住一部分或全部，由于出油口的節(jié)流作用，供油壓力急劇下降，噴油量隨之迅速減少，從而限制了柴油發(fā)電機超速。這時，較多的燃油經(jīng)旁通油路回到齒輪泵的吸油端，PT（G）調(diào)速器的作用限制了柴油發(fā)電機的最高轉(zhuǎn)速。
3、高速轉(zhuǎn)矩校正
高速轉(zhuǎn)矩校正過程如圖5所示，高速轉(zhuǎn)矩彈簧裝在柱塞套筒和柱塞之間，當飛錘因離心力張開而使高速轉(zhuǎn)矩彈簧壓縮時，高速轉(zhuǎn)矩彈簧將阻止柱塞體右移。調(diào)速器高速時供油曲線如圖6所示。
柴油發(fā)電機轉(zhuǎn)速較低時，高速轉(zhuǎn)矩彈簧處于自由狀態(tài)。當轉(zhuǎn)速升高到最大轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速時，高速轉(zhuǎn)矩彈簧開始與柱塞套筒接觸。隨著轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高，柱塞右移，轉(zhuǎn)矩彈簧也逐漸被壓縮，阻止柱塞的移動和間隙Δ的減小，從而延緩了燃油壓力的增高，使噴油量相對減少，最終使柴油發(fā)電機的轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速升高而有較大的下降，以提高柴油發(fā)電機高速時的適應性。
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圖5 PT燃油泵高速時轉(zhuǎn)矩校正示意圖 |
圖6 PT燃油泵高速時供油壓力曲線 |
4、低速轉(zhuǎn)矩校正
低速轉(zhuǎn)矩校正過程如圖7所示。在飛錘柱塞的左端裝有低速轉(zhuǎn)矩彈簧（亦稱飛錘助推彈簧）。當轉(zhuǎn)速降低時，飛錘柱塞左移，低速轉(zhuǎn)矩彈簧被壓縮，使飛錘柱塞的移動受阻，調(diào)速柱塞左移亦受阻，從而延緩了間隙的增大和燃油壓力的下降，使噴油量相對增加。因此，低速轉(zhuǎn)矩彈簧的作用是當柴油發(fā)電機低速運轉(zhuǎn)時，使其轉(zhuǎn)矩適當增大，以提高柴油發(fā)電機在低速時的適應性。調(diào)速器低速時供油曲線如圖8所示。
長期使用后，噴油泵柱塞偶件的磨損、變形等，會造成柴油機供油開始滯后和結束提前、供油量不足、各缸供油量及供油時刻不均勻；出油閥偶件的磨損造成噴油提前，發(fā)生二次噴射或滴油現(xiàn)象，噴油持續(xù)期延長，供油量增加。這些都將導致燃燒惡化，引起怠速運轉(zhuǎn)不穩(wěn)、起動困難、油耗增加、功率下降、排氣冒黑煙和工作粗暴等現(xiàn)象。
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圖7 PT燃油泵低速時轉(zhuǎn)矩校正示意圖 |
圖8 PT燃油泵低速時供油壓力曲線 |
三、PT燃油泵供油量調(diào)整步驟
調(diào)整PT燃油泵的供油量需要遵循一定的步驟和原則，以確保發(fā)動機的正常運行和性能。以下是調(diào)整PT燃油泵供油量的步驟：
1、確定調(diào)整部位
首先需要找到柴油泵上被鉛塊封栓起來的螺絲，并旋開鉛塊外殼以取出鉛塊。這時可以看到兩個螺絲，一個旋得比較深，一個旋得比較淺，調(diào)節(jié)進油量時，應調(diào)節(jié)旋得比較淺的螺絲，即偏向外面的那個。
2、松開緊固螺釘
松開扇形齒圈（或調(diào)節(jié)叉）的緊固螺釘，以便于調(diào)整油量控制套（或調(diào)節(jié)叉）。
3、調(diào)整螺絲
使用專用工具輕輕敲打油量控制套（或調(diào)節(jié)叉），使其左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)，從而改變每缸的供油量大小。在調(diào)整各缸供油量及其均勻度后，必須將扇形齒圈（或調(diào)節(jié)叉）的緊固螺釘旋緊。
4、調(diào)整柱塞
通過撥叉或齒條轉(zhuǎn)動柱塞，改變柱塞的有效供油行程，以此調(diào)節(jié)供油量的大小。如果是機械泵，可以在噴油泵里面調(diào)整齒桿行程，從而增大供油量。
注意：由于供油量調(diào)整涉及到發(fā)動機的性能和安全性，建議找康明斯公司售后人員進行調(diào)整，以避免不必要的麻煩。
5、壓力檢查
利用柴油機和測功器對柴油機加載，檢查調(diào)速器斷開點轉(zhuǎn)速和燃油的出口壓力。如果壓力不在規(guī)定范圍內(nèi)，應按照特定的方法進行調(diào)整，確保PT燃油泵的燃油出口壓力不超過最高規(guī)定值。
在進行供油量調(diào)整時，應保證油量不得高于規(guī)范供油量，并且要注意不要調(diào)整過多，以免影響柴油機的轉(zhuǎn)速和性能。
總結：
PT燃油泵的精確調(diào)整取決于柴油發(fā)動機工作狀態(tài)、負荷情況和所用儀表的精確程度。除上述文章中調(diào)整要點外，由于PT燃油系中的噴油器價格比較昂貴，使用時還應特別注意其維護和檢修。為此應當妥善保管和過濾燃油，每天作業(yè)前要擰松燃油箱和燃油濾清器的放水開關，排除積水、雜質(zhì)，定期清洗或更換燃油濾清器。因此，只有在這種對康明斯PT燃油系的使用和調(diào)整有著充分認識的前提下，才有可能讓柴油發(fā)電機組得到穩(wěn)定的電力輸送。
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