摘要：柴油發(fā)電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)為閉環(huán)負(fù)反饋系統(tǒng)，使用中可能出現(xiàn)無法啟動(dòng)，啟動(dòng)困難，游車，超速等典型故障。而因調(diào)速系統(tǒng)復(fù)雜，導(dǎo)致故障定位困難，調(diào)試周期長。為提高調(diào)試水平，縮短調(diào)試周期并快速準(zhǔn)確地定位和排除故障，康明斯公司在本文中根據(jù)近年調(diào)速系統(tǒng)出現(xiàn)的典型故障，對產(chǎn)生故障的原因進(jìn)行了初步探討，介紹了調(diào)速器主要零件常用修理方法，為后續(xù)柴油發(fā)電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的保障和維修提供了技術(shù)儲(chǔ)備和參考。

 

一、調(diào)速器的原理、功能及調(diào)整

 

1、調(diào)速器的工作原理

      目前，廣泛應(yīng)用的機(jī)械式調(diào)速器是直接利用飛錘旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力與調(diào)速器彈簧回位力之間的平衡的原理來實(shí)現(xiàn)調(diào)速過程的，如圖1所示。當(dāng)轉(zhuǎn)速變化時(shí)，飛錘的轉(zhuǎn)動(dòng)即轉(zhuǎn)變?yōu)榛准芭c其相連接的噴油泵齒桿的移動(dòng)，以達(dá)到調(diào)節(jié)噴油泵循環(huán)供油量的目的。由于飛錘旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力是反映轉(zhuǎn)速的最直接信號(hào)，再加上這種機(jī)械式調(diào)速器結(jié)構(gòu)比較簡單（如圖2所示），工作也十分可靠，且已積累了長期的使用與維修經(jīng)驗(yàn)，目前仍在柴油發(fā)電機(jī)組特別是中小功率柴油發(fā)電機(jī)組上得到廣泛的應(yīng)用。

      由于飛錘所產(chǎn)生的調(diào)節(jié)力在低速時(shí)較小，故這種調(diào)速器只適用于高速的中小功率柴油發(fā)電機(jī)組，對大型柴油發(fā)電機(jī)組，由于油量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)摩擦阻力較大，加之柴油發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速不高，若再采用純機(jī)械式飛錘，勢必要增加調(diào)速質(zhì)量與尺寸，使調(diào)速器的結(jié)構(gòu)十分笨重而導(dǎo)致靈敏度降低。為此，在大型柴油發(fā)電機(jī)組上都是采用電子式調(diào)速器來實(shí)現(xiàn)調(diào)速的。

2、調(diào)速器的主要功能

（1）柴油機(jī)要能維持在任一轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，對轉(zhuǎn)速的這些要求，柴油發(fā)電機(jī)組本身因其特性等原因而不能滿足，也就是說柴油發(fā)電機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)“飛車”和“自行熄火”等問題，這就要在柴油機(jī)上安裝調(diào)速器，使它不僅能保持柴油機(jī)的怠速穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)和限制最高轉(zhuǎn)速，而且還能使柴油機(jī)在其全部轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的任一轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。調(diào)速器還能隨外界負(fù)荷的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)供油量，使柴油機(jī)在所選定的轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，并保證柴油機(jī)運(yùn)行的安全可靠。

（2）柴油機(jī)轉(zhuǎn)速不能超過一定的限度，否則有“飛車”的危險(xiǎn)。這是由于轉(zhuǎn)速過高時(shí)，柴油機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)等運(yùn)動(dòng)件的慣性力過大，使零件承受過大的載荷而造成損壞，甚至?xí)v毀整個(gè)柴油機(jī)。當(dāng)柴油機(jī)未裝調(diào)速器而滿載工作時(shí)，如突然卸去載荷，則柴油機(jī)轉(zhuǎn)速就會(huì)突升而失去控制，造成“飛車”，這是非常危險(xiǎn)的，所以要限制柴油機(jī)的最高轉(zhuǎn)速。

3、調(diào)速系統(tǒng)的檢查與調(diào)整

      柴油發(fā)電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)是以轉(zhuǎn)速為感應(yīng)量，通過調(diào)節(jié)供油量，使柴油發(fā)電機(jī)組發(fā)出的功率與外界負(fù)載相適應(yīng)。每臺(tái)新柴油發(fā)電機(jī)組出廠試機(jī)時(shí)，調(diào)速器都已經(jīng)調(diào)整好了。當(dāng)調(diào)速把手拉到最大位置時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)組就能發(fā)出銘牌上標(biāo)定的功率和達(dá)到標(biāo)定轉(zhuǎn)速，故一般情況下，用戶不得自行調(diào)整調(diào)節(jié)螺釘，更不能為提高轉(zhuǎn)速而私自扎緊調(diào)速拉簧，或私自取掉鋼珠。柴油發(fā)電機(jī)組使用一段時(shí)間后，有可能出現(xiàn)最高轉(zhuǎn)速下降或轉(zhuǎn)速不穩(wěn)等現(xiàn)象。這時(shí)應(yīng)該進(jìn)行檢查與調(diào)整。

（1）空負(fù)荷最高轉(zhuǎn)速檢查與調(diào)整方法

      將調(diào)速把手拉到最大位置，用機(jī)械式數(shù)字轉(zhuǎn)速表測量曲軸轉(zhuǎn)速，觀察柴油發(fā)電機(jī)組是否達(dá)到空負(fù)荷最高轉(zhuǎn)速。柴油發(fā)電機(jī)組如果達(dá)不到最高轉(zhuǎn)速規(guī)定值，一般是由于調(diào)速拉簧變形或彈力下降所至。

（2）轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定的檢查與調(diào)整方法

      將調(diào)速把手從低拉到高，或從高拉到低，并用手持式轉(zhuǎn)速表測速，觀察指針。如果在某個(gè)轉(zhuǎn)速時(shí)出現(xiàn)大范圍的擺動(dòng)，且柴油發(fā)電機(jī)組常發(fā)出“嗚嗚”的響聲。說明在這一段轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定。轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定的一般原因是在柴油發(fā)電機(jī)組使用一段時(shí)間之后，調(diào)速系統(tǒng)傳動(dòng)鏈中的運(yùn)動(dòng)零件發(fā)生了磨損(如調(diào)速杠桿與推力球軸承接觸的兩只腳磨損等)，從而造成間隙增大或者調(diào)速滑盤斜面上出現(xiàn)凹坑剝落，使飛轉(zhuǎn)中的鋼球產(chǎn)生跳動(dòng)，造成滑盤擺動(dòng)。

      一般的調(diào)整方法：在調(diào)速滑盤和單向推力軸承之間添加1mm左右的紙型墊，以消除增大的間隙。如調(diào)速滑盤斜面出現(xiàn)凹坑剝落現(xiàn)象，則必須予以調(diào)換。如發(fā)現(xiàn)調(diào)速杠桿與軸承接觸的兩只腳不均勻磨損，造成一高一低接觸，必須更換新件。此外，還應(yīng)檢查整個(gè)系統(tǒng)中各運(yùn)動(dòng)零件動(dòng)作是否靈活，是否受到干涉，不應(yīng)有任何卡滯現(xiàn)象。

 

圖1  機(jī)械式柴油機(jī)調(diào)速器工作原理圖

圖2  機(jī)械式柴油機(jī)調(diào)速器結(jié)構(gòu)圖

 

二、柴油機(jī)調(diào)速系統(tǒng)常見故障與維修方法

 

1、機(jī)械式調(diào)速器常見故障

（1）柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)。

      調(diào)速器方面原因：一是調(diào)速器彈簧剛度小或永久變形；二是調(diào)速器鋼球因潤滑油過多或滑道磨損等造成運(yùn)動(dòng)阻力大。

（2）供油量不是隨負(fù)荷而變，而是不斷地自行變化。

      調(diào)速器方面原因：一是拉桿移動(dòng)不靈活，拉桿直線度偏差過大、拉桿孔同軸度偏差過大、拉桿套松動(dòng)或拉桿卡塊下垂等，都可能使拉桿移動(dòng)不靈活；二是傳動(dòng)盤和推力盤工作錘面磨出凹坑、飛球座過緊、圓盤支架精度不夠、飛球總成運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)歪斜、調(diào)節(jié)軸歪斜使彈簧和彈簧座不能運(yùn)動(dòng)自如；三是傳動(dòng)盤和推力盤的質(zhì)心不在中軸線上，各飛球總成質(zhì)量相差過大；四是傳動(dòng)套外圓最外端的徑向跳動(dòng)量過大，對此值影響最大的是傳動(dòng)套錐孔和凸輪軸錐面的配合質(zhì)量，在裝配前最好檢查一下這兩個(gè)錐面之間的貼合面積，并單獨(dú)檢查一下傳動(dòng)套的擺差；五是旋轉(zhuǎn)零件運(yùn)轉(zhuǎn)不正常，如傳動(dòng)盤和推力盤的質(zhì)心不在中軸線上，各飛球總成質(zhì)量相差過大等。

（3）柴油發(fā)電機(jī)怠速不穩(wěn)。

      調(diào)速器方面原因：一般來說，造成柴油發(fā)電機(jī)負(fù)荷下轉(zhuǎn)速不穩(wěn)的原因都可能導(dǎo)致怠速不穩(wěn)。另外，怠速彈簧的預(yù)緊力過大，彈簧在靜止小油門狀態(tài)下游隙不足，以致在怠速時(shí)介入工作，都會(huì)影響怠速的穩(wěn)定性。

（4）柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)困難。

      調(diào)速器方面原因：一是齒輪室蓋、調(diào)速桿、調(diào)速杠桿等零件制造質(zhì)量差或裝配調(diào)整不當(dāng)，齒輪室蓋裝上機(jī)體后，調(diào)速杠桿的短臂腳爪卡死在滑盤襯套上，無論油門把手處于何種位置，噴油泵調(diào)節(jié)臂總是處于停供狀態(tài)，這時(shí)應(yīng)查出調(diào)速杠桿和滑盤襯套卡死的原因，并排除；二是柱塞調(diào)節(jié)臂球頭未裝入調(diào)速杠桿叉槽，造成噴油泵不供油。

2、機(jī)械式調(diào)速器主要零件的修理

（1）傳動(dòng)盤的修理。

      鋼制的傳動(dòng)盤磨損較少，必要時(shí)可用油石修磨去磨痕，工程塑料制成的傳動(dòng)盤，如磨損的凹坑不深，可將傳動(dòng)盤拆下，用小刮刀沿傳動(dòng)盤斜面上的弧形滑槽仔細(xì)刮削，直到六道滑槽上的小凹坑消除為止，再用零號(hào)砂布加少許機(jī)油沿滑槽進(jìn)行修磨，注意保持各滑槽面高度一致，即可使用。手工刮修較為簡單易行，如要精確，必須用專用工夾具進(jìn)行車削，由于凹面最薄處厚度只有4～5 mm，故車削修理只能進(jìn)行一次。

（2）傳動(dòng)套筒錐孔與凸輪軸錐面的修理。

      要求兩者之間的貼合面應(yīng)在80%以上，在裝配時(shí)應(yīng)用手加力旋轉(zhuǎn)研合，使錐面貼合；必要時(shí)可涂一些細(xì)的氧化鉻研磨膏互研，使貼合面積達(dá)到80%以上，然后用螺母鎖緊，裝配后的擺差應(yīng)不大于0.1 mm。

（3）傳動(dòng)套與推力盤配合間隙過大的修理。

      推力盤與傳動(dòng)軸套的正常配合間隙應(yīng)為0.045～0.065 mm，一般正常情況磨損不大。修后裝配時(shí)，要保證配合面光滑，不得有損傷溝痕，推力盤應(yīng)能靈活旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)，無卡滯現(xiàn)象。要嚴(yán)防金屬屑末等進(jìn)入配合面，避免增加旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)阻力，引起發(fā)動(dòng)機(jī)工作不平穩(wěn)，嚴(yán)重時(shí)燒損，將引起“飛車”。同時(shí)應(yīng)檢查調(diào)節(jié)軸是否彎曲，必要時(shí)拆下校直。最大彎曲量在全長中應(yīng)不大于1.5 mm，調(diào)節(jié)軸彎曲將增加推力盤的摩擦阻力。

（4）圓盤支架與飛球座的修理。

      當(dāng)圓盤支架與飛球座磨損后應(yīng)更換新件。如支架不平整，有毛邊，可給予修整，鋼球脫落，可自制專用沖頭給予鉚合。圓盤支架可用2.8～3 mm厚鋼板自制。自制時(shí)支架平面一定要平整研光，其滑槽寬度應(yīng)較原來的小，這樣便于舊的飛球座的選用，同時(shí)限制飛球座下垂幅度，以免碰傷殼體。

（5）推力盤的修理。

      推力盤出現(xiàn)環(huán)狀溝痕或圓窩麻點(diǎn)等磨損，可用專用定心夾具夾在車床上，將推力盤按45°工作面車光，消除磨損痕跡。國內(nèi)有些維修廠采用尼龍噴鍍法修理，首先將45°工作斜面拉毛、清洗、除油，然后加熱至210～220 ℃，立即將一種尼龍粉均勻撒布在45°工作斜面上，尼龍受熱熔化，并粘附在零件表面上，然后將零件放在冷水中冷卻。用定心夾具在車床上車削45°斜面，要求刀具銳利，防止脫層，車后即可裝復(fù)使用。在操作時(shí)應(yīng)注意：加熱溫度不可過高，過高會(huì)使尼龍氧化裂解，產(chǎn)生氣泡，使涂層結(jié)合不牢，過低則尼龍熔化不透。噴涂層應(yīng)呈半透明白色，光澤柔潤，色調(diào)一致，用刮刀試刮時(shí)，呈白色卷狀物。尼龍厚度不應(yīng)超過1 mm，為了增加涂層結(jié)合強(qiáng)度，45°工作斜面背后也應(yīng)涂上一層。有的工廠嘗試用薄鋼板沖壓成推力盤斜面形狀，然后用粘結(jié)劑修補(bǔ)于磨損處，效果尚好。

（6）調(diào)速器彈簧失效與損壞后，應(yīng)予更換。

      控制板孔與調(diào)整螺母磨損較輕，可在兩者之間加一個(gè)8 mm的平墊片，繼續(xù)使用。如磨損嚴(yán)重，則可改制的調(diào)整螺母。改制調(diào)整螺母，有一個(gè)凸緣，增加了接觸面積，減輕了兩者的磨損。當(dāng)控制板孔磨損嚴(yán)重時(shí)，可用鑲套的方法修理。拉桿往復(fù)拉動(dòng)時(shí)應(yīng)靈活而無卡滯或曠動(dòng)現(xiàn)象。柱塞調(diào)節(jié)臂與調(diào)節(jié)叉滑槽的配合間隙為0.06～0.07 mm，如已磨損，應(yīng)更換新件。

 

總結(jié)：

      綜上所述， 柴油發(fā)電機(jī)工作中，外界負(fù)荷是不斷變化的，如果沒有調(diào)速器，柴油發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)隨外界負(fù)荷的增大而減?。浑S外界負(fù)荷的減小而增大。所以柴油發(fā)電機(jī)上都安裝有調(diào)速器，當(dāng)外界負(fù)荷增大時(shí)，它會(huì)調(diào)節(jié)噴油泵的供油量多供油，使柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi)保持穩(wěn)定，保證柴油發(fā)電機(jī)既不會(huì)產(chǎn)生超速也不會(huì)在怠速時(shí)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

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