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技術維修與康明斯知識 |
康明斯柴油發(fā)電機的動力不足原因和診斷方法 |
摘要：所謂動力不足，就是通常說的柴油機無力、沒有勁的意思，從而導致工作時不能發(fā)出應有的功率，嚴重影響供電工作，同時會產生燃油消耗增多現(xiàn)象。柴油機無力故障較常見，但是原因較多，比如主要有油、氣和機器自身故障，所以應有準確性的分析，并及時更換故障零件和進行維護保養(yǎng)?？得魉构颈疚闹型ㄟ^分析形成柴油機動力不足的原因，針對性地提出柴油機動力不足故障的排除方法，使其能穩(wěn)定完成電力輸出任務。
一、功率足額輸出的條件
柴油發(fā)電機的工作條件是指在規(guī)定的使用環(huán)境條件下能輸出額定功率，并能可靠連續(xù)地進行工作。JB／T10303-2020《工頻柴油發(fā)電機組技術條件》規(guī)定的電站（發(fā)電機組）工作條件，主要按海拔高度、環(huán)境溫度、相對濕度、有無霉菌和鹽霧以及放置的傾斜度等情況來確定的。確定發(fā)電機組的額定功率應采用標準的工作環(huán)境條件。由于組成發(fā)電機組的柴油機、交流同步發(fā)電機和控制系統(tǒng)在國家標準中都有各自的規(guī)定和標準，重點應以發(fā)動機的標準環(huán)境條件為基礎。
1、柴發(fā)輸出額定功率的條件
（1）標準基準條件：大氣壓力，Pr=100kPa；環(huán)境溫度；Tr=398K(tr=25℃)；相對濕度Φr=30%；傾斜度：對柴油電站而言，電站縱向前、后水平傾斜度不大于10°或15。
（2）現(xiàn)場條件：發(fā)電機組應能在合同規(guī)定的現(xiàn)場使用條件下輸出額定功率。發(fā)電機組若有可能在特殊的危險條件（如爆炸大氣環(huán)境、易燃氣體環(huán)境、化學污染環(huán)境、放射環(huán)境）下運行和海運環(huán)境或沿海地區(qū)運行，必須特殊考慮。
2、柴發(fā)輸出規(guī)定的功率（允許修正）的條件
① 海拔高度：不超過4000m。
② 環(huán)境溫度：上限值分別為40℃、45℃、50℃；下限值分別為-40℃、-25℃、-15℃、-5℃。
③ 相對濕度：空氣相對濕度60%。
④ 長霉：發(fā)電機組電氣零部件經長霉試驗后，表面長霉等級應不超過GB／T2423.16-2008《電工電子產品環(huán)境試驗》中規(guī)定的2級。
3、設備質量本身的功率輸出基本條件
柴油發(fā)電機的功率指標是其技術狀態(tài)的綜合反映。技術狀態(tài)良好，柴油發(fā)電機就能發(fā)出足夠的功率。當動力不足時，往往是各系統(tǒng)故障的綜合反映。從柴油發(fā)電機工作原理得知，柴油發(fā)電機發(fā)出足夠有效功率的基本條件是∶
① 有足夠數(shù)量的霧化良好的燃油，按一定的規(guī)律、在一定的時刻噴入氣缸。
② 有足夠數(shù)量的新鮮空氣，按一定規(guī)律、在一定時刻進入氣缸，并將燃燒后的廢氣按一定的規(guī)律、在一定時刻排出氣缸。
③ 空氣和燃油良好地混合，完全的燃燒。
④ 摩擦功率和附件消耗功率要盡量小，即機械效率要高。
因此，分析動力不足的原因時，可以從以上基本條件出發(fā)，針對不足故障現(xiàn)象，按系統(tǒng)分析原因。
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圖1 柴油發(fā)電機動力輸出狀態(tài)示意圖 |
圖2 柴油發(fā)電機動力不足的現(xiàn)象 |
二、診斷方法
由于高速大功率柴油機有的作為發(fā)電動力，有的作為機車動力，還有的作為鉆機動力和艦船動力，所以對不同用途的柴油機在現(xiàn)場的診斷動力不足的方法不同。
1、發(fā)電用柴油機診斷
對于柴油發(fā)電機組，可用發(fā)電機作為最大功率的檢測手段。此時將柴油機的油門置于最大油量位置，設發(fā)電機最大的電功率為Pe1，則柴油發(fā)電機組的最大功率，功率P公式∶
P=Pe1/ηD+Pe2+Pe3
式中∶ηD——發(fā)電機效率，一般為0.93。
Pe2——風扇耗功，由柴油發(fā)電機制造廠提供。
Pe3——空濾器耗功，由制造廠提供。對康明斯系列柴油發(fā)電機，一般為10~30kW，空濾器越臟，取大值，新空濾器，取小值。
2、非發(fā)電用柴油機診斷
不作為發(fā)電動力的柴油機，可用無外載測功法求出最大有效功率。此時應將柴油機和后面配套的工作機械脫開，突加油門，用無外載測功儀測試柴油機從怠速到標定轉速所用的加速時間，根據(jù)加速時間和最大功率的關系，可方便的求出該時的最大功率。
3、其他診斷方法
對于診斷柴油發(fā)電機動力不足原因的方法，可用比較法找出影響動力不足的零部件。如噴油泵、噴油嘴偶件等；用析檢法找出影響動力不足的零部件。如缸套、活塞環(huán)等；用儀器診斷法找出影響動力不足的參數(shù)和部件。如用曲軸箱漏氣儀診斷活塞環(huán)密封情況，壓力表或壓差計診斷各種濾清器是否污堵，增壓器工作是否正常，潤滑系統(tǒng)是否工作正常等。
三、影響隱因素、原因分析及故障排除
1、進排氣系統(tǒng)故障引起的動力不足
（1）影響因素：
① 空氣濾清器濾芯太臟，進氣阻力太大，進氣量??；
② 進氣管路的堵塞，進氣阻力太大，進氣量?。?/span>
③ 排氣管路堵塞，排氣阻力太小，排氣不干凈；
④ 增壓器故障。增壓器故障表現(xiàn)為回油管阻塞，壓力機油會向渦輪室或壓氣室滲漏，表明有明顯的油跡。渦輪的壓氣機葉輪的葉片燒蝕變形，破壞轉軸的動平衡使增壓器發(fā)出噪聲，有明顯的噪聲。
（2）原因分析：
① 排氣不暢或排氣堵塞，會使柴油機排氣背壓增加，嚴重影響柴油機的輸出功率，并可能伴有柴油機過熱和冒黑煙等異?，F(xiàn)象。如果排氣管完全堵死，柴油機也將不能啟動；
② 增壓器故障，如果增壓器軸承磨損，壓力機及渦輪的進氣管路被污物堵塞或漏氣，也可使柴油機的功率下降。
（3）故障排除：
檢查空氣濾清器濾芯是否太臟，如果太臟就清洗空氣濾清器，沒有問題就檢查進、排氣管路是否出現(xiàn)堵塞或太臟，出現(xiàn)堵塞或太臟進行清洗進氣管路，外殼，清潔葉輪，隨便擰緊合面螺母看是否有松動現(xiàn)象和卡箍等。聽一聽是否有高頻噪聲，如果有漏氣或漏油就檢查空氣濾清器和管道，檢查增壓器表明是否有漏油現(xiàn)象，如果有就檢查兩葉輪和浮動軸承之間的密封環(huán)的好壞，好的涂點密封膠繼續(xù)使用，壞的就更換。再檢查軸承，如果長期不換機油或空氣濾清器失效造成太多沙塵進入增壓器，嚴重磨損浮動軸承，造成軸承間隙過大和伴隨著噪聲，沒有明顯的噪聲就繼續(xù)使用。
2、供油系統(tǒng)故障引起的動力不足
（1）影響因素：
① 燃油濾清器濾芯太臟，通過量太?。?/span>
② 燃油油路系統(tǒng)漏氣或堵塞；
③ 噴油器故障；
④ 噴油泵故障；調速器故障；
⑤ 回油溢流閥故障；
⑥ 輸油泵故障。
（2）原因分析：
① 燃油濾清器濾芯問題。
燃油濾清器太臟或使用了劣質的燃油濾清器濾芯，減少燃油的通過量，導致大負荷是的柴油機動力不足，并伴有嚴重的轉速下降。
② 燃油油路系統(tǒng)空氣問題
如果燃油油路系統(tǒng)密封不嚴，有漏氣問題，會使空氣進入油路系統(tǒng)中，柴油機因供油不足而導致動力不足，轉速下降，排氣無煙，嚴重時可能柴油機熄火。
③ 噴油嘴問題
比如噴油嘴霧化不良，嚴重滴油，噴油嘴卡死或彈簧斷裂等等，這些都可能使該缸因霧化不良，混合氣形成不佳而導致燃燒不完全冒大量黑煙。這現(xiàn)象是柴油機冒煙，開始冒白煙，隨溫度上升而冒黑煙，使得柴油機動力不足。
④ 柱塞和出油閥故障
柱塞和出油閥嚴重磨損，會使噴油泵油壓力下降柴油機供油量及供油壓力不足，噴油嘴霧化不良，將導致柴油機輸出動力不足，如果柱塞嚴重磨損，可能造成柴油機進入機油而導致機油油面上升并使柴油機嚴重冒黑煙，導致整體供油不足，如果是供油量不足，也會導致柴油機動力不足，現(xiàn)象是空曠下柴油機表現(xiàn)正常，但是在大負荷工作中明顯的動力不足，轉速下降，排氣無煙。
（3）故障排除
如果排氣冒黑煙，則說明氣缸內油多氣少，燃燒不完全，就檢查是不是噴油嘴或噴油泵的問題，如果是噴油嘴或噴油泵就檢修或更換。如果柴油機停機一段時間后啟動困難，而且運行過程中動力不足，就檢查回油溢流閥的密封性和是否損壞和輸油泵是否損壞。如果都正常就繼續(xù)使用。若均正常，應檢查噴油器有無泄漏，調速器彈簧彈力是否符合規(guī)定標準。
3、氣缸蓋組故障引起的動力不足
（1）影響因素：
① 氣門間隙不正確。
② 氣門密封不嚴。
③ 氣門彈簧故障。
④ 汽缸墊漏氣。
（2）原因分析：
① 氣門間隙不正確
氣門間隙不正確，直接影響柴油機的進、排氣，進而直接影響柴油機的輸出。還有伴隨著強烈的機械噪聲。我們知道氣門間隙過大，會產生氣門晚開早關、進氣不足、排氣不凈，噪聲過大等問題;而氣門間隙過小又會造成氣門關閉不嚴.燒蝕氣門或漏氣等故障。
② 氣門密封不嚴
氣門密封不嚴，由于排氣漏氣漏氣引起進氣量不足或進氣中混有其他廢氣，而影響燃燒不充分動力不足。
③ 氣門彈簧故障，
氣門彈簧損壞會造成氣門回位困難，氣門漏氣，燃氣壓縮比減少，從而造成柴油機動力不足。
④ 汽缸墊漏氣
因為氣缸蓋與機體的結合面漏氣會使氣缸體內的器進入水道或油道，造成冷卻液進入柴油機體內，若發(fā)現(xiàn)不及時會導致冒黑煙，從而使柴油機動力不足，由于汽缸墊損壞，變速時會有一股氣流從汽缸墊沖出，柴油機運轉處會有水泡冒出。
（3）氣缸組故障排除：
① 量壓法
用壓力表測量氣缸的壓力，如果測到缸壓在16-20個大氣壓力為正常，如果那缸氣壓不符合就檢查那個缸的密封性和墊片，密封性和墊片沒有明顯的磨損就涂點密封膠繼續(xù)使用，有明顯的磨損就更換。
② 聽診法
仔細傾聽，看是否能聽到機械嚴重的摩擦聲，如果有就檢查氣門彈簧和氣門間隙，看看氣門彈簧表明是否有明顯的缺陷和嚴重的磨損，如果氣門彈簧有問題就進行更換。如果氣門正常就檢查氣門間隙氣門，氣門間隙的進氣間隙是0.25mm排氣間隙0.30mm，不在這個范圍內有問題見調整，調整氣門間隙的方法有逐缸調整法和兩次調整法。
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柴油機動力不足的影響和危害 |
柴油機動力不足的解決方法 |
總結：
綜上所述，柴油機動力不足的原因多種多樣，需要根據(jù)具體情況進行診斷。在診斷過程中，可以通過檢查供油系統(tǒng)、進氣系統(tǒng)、氣缸壓力和控制系統(tǒng)等方面來確定問題所在。對于復雜問題，應結合柴油發(fā)電機的使用情況和維護記錄，全面分析可能的原因，并采取有效的診斷方法。同時，定期對柴油機進行維護和保養(yǎng)，也是預防柴油機動力不足的重要措施。對于電噴柴油機功率不足問題，建議尋求專業(yè)柴油機維修廠的幫助，并使用診斷電腦讀取機上的故障碼，以更準確地找出問題并解決。
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