故障檢查與技術(shù)維護(hù)

柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速忽高忽低的原因

 

摘要：柴油發(fā)電機(jī)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(dòng)機(jī)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(jī)油加多了或者是機(jī)油粘稠會(huì)造成這種情況，齒條卡滯不靈活也會(huì)造成。柴油發(fā)電機(jī)在出現(xiàn)嚴(yán)重的運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)故障時(shí)，將會(huì)對(duì)柴油發(fā)電機(jī)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(jī)出現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)故障的規(guī)律性，從多個(gè)方面（調(diào)速器、燃油系統(tǒng)、工作器械的傳動(dòng)等方面）對(duì)其發(fā)生故障的相關(guān)因素以及維修對(duì)策進(jìn)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(jī)分為直噴和電噴機(jī)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(shí)的故障表現(xiàn)

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

（1） 柴油發(fā)電機(jī)在轉(zhuǎn)速時(shí)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(jī)采取低速運(yùn)行措施時(shí)常會(huì)出現(xiàn)。

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

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

2、轉(zhuǎn)速不穩(wěn)時(shí)的不良后果

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

（1） 柴油發(fā)電機(jī)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(jī)的耗油量，增加經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

（2）轉(zhuǎn)速不穩(wěn)一定程度上使柴油發(fā)電機(jī)和其相配套的相關(guān)工作機(jī)械之間的穩(wěn)定性出現(xiàn)問題，尤其是在柴油發(fā)電機(jī)擔(dān)當(dāng)發(fā)電動(dòng)力時(shí)，由于轉(zhuǎn)速不穩(wěn)，將會(huì)到時(shí)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(huì)對(duì)用電設(shè)備以及用電儀器的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響，還阻礙了電網(wǎng)、機(jī)組等與柴油發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)運(yùn)行情況。

（3）轉(zhuǎn)速不穩(wěn)障礙情況嚴(yán)重時(shí)，將會(huì)縮短機(jī)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(jī)運(yùn)行時(shí)，保持轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性的主要條件有：

（1）確保柴油發(fā)電機(jī)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(duì)于柴油發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速可起到自動(dòng)調(diào)節(jié)作用，當(dāng)外界的負(fù)荷情況發(fā)生改變時(shí)，調(diào)速器會(huì)根據(jù)其變化情況會(huì)對(duì)柴油發(fā)電機(jī)的供油量進(jìn)行調(diào)整，以保證柴油發(fā)電機(jī)在轉(zhuǎn)速時(shí)的穩(wěn)定性，因此需確保柴油發(fā)電機(jī)中調(diào)速器的靈敏性。

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

 

圖1  直噴柴油機(jī)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)故障原因示意圖

圖2  電噴柴油機(jī)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)故障診斷框圖

 

二、轉(zhuǎn)速不穩(wěn)的原因

 

      一臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)若處于正常運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)時(shí)，只要工況穩(wěn)定，其各個(gè)循環(huán)做功時(shí)均是相同的，因而在轉(zhuǎn)運(yùn)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(huì)導(dǎo)致機(jī)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(jī)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(jìn)空氣

      燃油系統(tǒng)中存在空氣與水時(shí)，會(huì)引起氣阻現(xiàn)象與水阻現(xiàn)象，導(dǎo)致柴油發(fā)電機(jī)在供油時(shí)出現(xiàn)斷斷續(xù)續(xù)、時(shí)多時(shí)少的不良現(xiàn)象，使各個(gè)循環(huán)做功之間存在差異性，轉(zhuǎn)速時(shí)快時(shí)慢，達(dá)不到柴油發(fā)電機(jī)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(shí)也會(huì)導(dǎo)致才柴油發(fā)電機(jī)的各個(gè)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(dá)不到柴油發(fā)電機(jī)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(jī)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(huì)引起柴油發(fā)電機(jī)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(dá)不到柴油發(fā)電機(jī)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(jī)在運(yùn)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(jī)的轉(zhuǎn)速。

（5） 供油壓力不一致

      多缸柴油發(fā)電機(jī)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(huì)引起供油量不一致，此時(shí)應(yīng)在試驗(yàn)臺(tái)上重新調(diào)整。此外，多缸柴油發(fā)電機(jī)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(huì)使柴油發(fā)電機(jī)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(jī)，當(dāng)把高壓油管接頭稍微松一下，讓柴油流掉一部分，實(shí)際供給柴油發(fā)電機(jī)燃油的供油量減少了，這時(shí)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(jī)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(huì)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(dòng)機(jī)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(yùn)動(dòng)，使各缸供油發(fā)生變化。

 

 

圖3  康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)PT燃油系統(tǒng)構(gòu)成

圖4  柴油機(jī)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(yùn)動(dòng)配件的工作阻力，而且其在運(yùn)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(jī)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(jī)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(yùn)動(dòng)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(jī)出現(xiàn)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)的故障。

3、工作機(jī)械傳動(dòng)性方面的原因

      柴油發(fā)電機(jī)在和工作機(jī)械等進(jìn)行配套期間，柴油發(fā)電機(jī)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(jī)在故障時(shí)處于一個(gè)負(fù)荷突變的狀態(tài)，柴油發(fā)電機(jī)分別在空車運(yùn)轉(zhuǎn)以及負(fù)荷遠(yuǎn)轉(zhuǎn)中轉(zhuǎn)變，而調(diào)速器處呈動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)的情況，在此情況下，柴油發(fā)電機(jī)無論是在運(yùn)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(jī)的轉(zhuǎn)速故障時(shí)，同時(shí)是通過2個(gè)方法進(jìn)行診斷，分別為聽診法與儀器法。在診斷中，若柴油發(fā)電機(jī)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(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)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(duì)相關(guān)的配件進(jìn)行檢修或是更換；

（3）對(duì)噴油器進(jìn)行檢修，保證其霧化情況。

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

（5）噴油泵中的油量調(diào)節(jié)齒具有松動(dòng)情況時(shí)，應(yīng)對(duì)各個(gè)缸的油量進(jìn)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(shí)，應(yīng)更換相關(guān)的零件，并對(duì)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(duì)出油閥的相關(guān)配件進(jìn)行檢修。

2、對(duì)調(diào)速器進(jìn)行檢修

      以康明斯柴油機(jī)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(jī)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(shí)，可在調(diào)速桿上加減墊片進(jìn)行調(diào)整。

② 調(diào)速杠桿上下間隙過大或過小。這時(shí)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(duì)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(shí)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(gè)孔偏小.使鋼球活動(dòng)受阻。這時(shí)，銼修一下即可。

⑥ 調(diào)速齒輪平面不平，使鋼球運(yùn)動(dòng)受阻。換合格的齒輪。

⑦ 有的在裝配調(diào)速齒輪軸時(shí)把軸頭打毛，使滑盤在軸上有阻力。這時(shí)，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(shí)，可用鉸刀鉸修φ10長孔。

      為了預(yù)防柴油發(fā)電機(jī)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(huì)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(shí)，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(jī)長期使用，使調(diào)速杠桿的兩個(gè)φ8mm圓弧面磨損，與滑盤的游隙增大。這時(shí)，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(shí)，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(shí)補(bǔ)裝。

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

⑥ 噴油泵齒桿凸柄與齒桿配合松動(dòng).也會(huì)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(yùn)行。

② 將調(diào)速器中多余的機(jī)油排出。

③ 若調(diào)速器的運(yùn)動(dòng)件磨損嚴(yán)重，則及時(shí)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(shí)更換新的。

3、檢修工作機(jī)械傳動(dòng)性情況

      嚴(yán)謹(jǐn)嚴(yán)查柴油發(fā)電機(jī)和工作機(jī)械的傳動(dòng)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(jī)在處于正常運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)時(shí)，在調(diào)速器所具備的自動(dòng)調(diào)節(jié)功能支撐下，柴油發(fā)電機(jī)在轉(zhuǎn)速時(shí)是穩(wěn)定的，其波動(dòng)率不超過0.5%。然而若在維修、實(shí)驗(yàn)以及現(xiàn)場(chǎng)使用中，常有柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定的情況，使柴油發(fā)電機(jī)無法充分發(fā)揮其功率，進(jìn)而間接增加了在油耗上的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，故障嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?duì)機(jī)械的可用壽命產(chǎn)生不良影響。因此對(duì)柴油發(fā)電機(jī)出現(xiàn)轉(zhuǎn)速故障的原因進(jìn)行探討十分重要，用戶可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)故障參照本文的預(yù)防對(duì)策。

 

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