康明斯柴油機增壓器過熱故障

康明斯柴油機增壓器過熱故障

康明斯公司是當今世界設計、生產和銷售柴油發動機和壓縮天然氣發動機的最大企業,其產品應用廣泛,發電機組知識庫將在本文中將概要地介紹康明斯柴油機增壓器過熱故障的產生原因。

康明斯柴油機以結構緊湊、功率大、油耗低和工作可靠性高的顯著特點,廣泛應用于汽車、工程機械、移動電站和船舶.康明斯柴油機強化程度較高,其增壓器的好壞直接影響到柴油機的動力性和經濟性,是柴油機十分重要的部件.根據實踐經驗反映,康明斯柴油機的增壓器在使用過程中,常出現過熱,甚至燒紅的嚴重故障.由于此故障形成的機理比較復雜,常常是二次故障或多重故障導致的后果,且各因素相互交叉影響,給故障的分析、排除帶來較大的困難.

康明斯柴油機增壓器過熱故障的根本原因是吸收的廢氣能量和冷卻強度不平衡,增壓器獲得的能量過大,超過冷卻強度,使零部件的溫度過高而形成過熱.其主要是由廢氣能量過高、冷卻質量較差和操作管理不當三方面的原因所致.

引起康明斯柴油機廢氣能量過高的主要因素有:燃油泄漏至氣缸內、增壓器冷卻機油泄漏至渦輪機內參與燃燒、氣缸密封性下降、噴油定時過晚以及充入缸內的新氣量不足等。

(1)康明斯柴油機燃油泄漏至氣缸內

燃油泄漏至氣缸內當構成燃油噴射系統的相關零、部件,在工作中因磨損、腐蝕、變形、裂紋等損傷,燃油泄漏至缸內導致參與燃燒的燃油過多,且霧化質量較差,使部分燃油進入排煙總管或渦輪機內燃燒,使柴油機的廢氣能量過大。如,PT噴油器柱塞與柱塞套密封面磨損,燃油泄漏至量杯的油量過多;噴油器量杯裂紋或嚴重變形;噴油器外側與氣缸蓋安裝孔的密封圈失效,燃油從噴油器銅套泄漏至缸內;氣缸蓋有裂紋,燃油直接從進、回油道泄漏至氣缸內等等。故障的特征是冷卻水、機油溫度偏高,排氣冒黑煙,嚴重時排煙管內有明顯柴油痕跡。

(2)增壓器冷卻機油泄漏

康明斯柴油機中增壓器冷卻機油泄漏至渦輪機內使大量機油參與燃燒機油參與燃燒,通常有兩個方面:一是增壓器轉子軸封裝置因磨損、劃傷、裝配不當等原因失效,機油泄漏至渦輪機參與燃燒;二是柴油機氣缸內機油過多,這可能是活塞油環折斷,由氣缸套下的冷卻噴嘴噴出的機油大量進入氣缸內造成;也可能是氣缸蓋裂紋,壓力油從潤滑油道泄漏至氣缸內。嚴重時,會急劇增加渦輪機的溫度而形成過熱,甚至燒紅。故障特征是增壓器外殼、機油溫度超過正常溫度、排氣為藍煙,嚴重時排煙管內有明顯的機油痕跡。

(3)氣缸密封性下降

一般來說，康明斯柴油機氣缸密封性能是較好的，但隨機械損耗或使用不當，會造成其性能下降。主要有:活塞環折斷或磨損嚴重,缸套內表面磨損、拉傷等。故障出現時常伴有活塞敲擊聲;氣缸套與氣缸蓋密封墊失效。可從氣缸蓋與機體的結合部位觀察到泄漏情況;氣門關閉不嚴。

此故障造成柴油機氣缸壓縮終點可燃混合氣的壓縮壓力不足,溫度較低,影響混合可燃混合氣的物理和化學準備過程,使燃燒不良,后燃嚴重,廢氣能量增加故障的特征是柴油機功率下降,排氣冒黑煙,曲軸箱有黑煙冒出并伴有嗆人的刺激性味道。有時缸內有較沉悶的敲擊聲。

(4)噴油定時過晚

康明斯柴油機噴油器噴油定時過晚,將引起燃燒進程的推遲,缸內爆炸壓力下降,指示熱效率降低,廢氣能量增大。故障常由噴油器驅動機構的零部件磨損,以及噴油定時調整不當造成。康明斯柴油機的燃油泵有多種供油代碼,如,BY、BW等,調整時若代碼弄錯,必然調整不準確。故障的特征是功率下降,排煙較黑,甚至有火星冒出。

(5)進氣不足

進入氣缸內的新氣量不足,將致使燃油燃燒不完善,其常見的故障為空氣濾清器堵塞、氣門間隙過大或氣門開啟不正確。其特征是柴油機工作無力,冒黑煙。

冷卻質量較差冷卻質量較差也是引起增壓器過熱的主要原因。康明斯型柴油機增壓器的冷卻介質為機油,機油的熱量通過熱交換器傳給淡水,再由海水(或空氣)冷卻淡水。因此,進入增壓器的機油流量的大小和溫度的高低是評價增壓器冷卻質量的主要指標。通常,康明斯柴油機全負荷工作時,增壓器的機油壓力為0.35～0.48MPa,機油溫度為100～116℃。造成機油冷卻不良的主要因素有:機油壓力偏低、冷卻水溫度過高等。

(1)機油壓力偏低工作時增壓器轉子的轉速較高,一般在8000r/min以上,且位置較高,機油壓力不足,極易使高速轉動的軸承過熱,加速軸承的磨損,并引起軸封裝置失效、轉子振動加劇等二次故障,危害極大。

常見的原因有:

①機油泵供油壓力不足。如,齒輪及泵殼內表面磨損;調壓閥密封不嚴或調壓彈簧剛度降低等。一般此故障可從機油壓力表讀數觀察出來;

②管路堵塞或泄漏。柴油機潤滑系統出現堵塞或泄漏,特別是機油冷卻器通向增壓器的出口處堵塞,進出增壓器的機油流量不足,增壓器溫度升高形成過熱。嚴重時增壓器溫度升高較快,軸承急劇磨損,振動加劇,甚至危及安全。此外,增壓器密封圈失效也是冷卻質量較差的原因。

(2)冷卻水溫度過高冷卻水溫度過高常常是由于冷卻水泵損傷、節溫器開度不足、管路泄漏或堵塞所造成。

操作管理不當是引起康明斯柴油機增壓器過熱的不容忽視的重要原因。常見的有:

(1)長時間超負荷下工作柴油機長時間超負荷工作,會引起供油過大,燃燒不完善,后燃嚴重,排氣溫度過高,油水溫度相應升高,形成增壓器等部件過熱。其特征是柴油機聲響較沉悶、油水溫度高、排氣冒黑煙。

(2)機油壓力過低未能及時調整或修理康明斯柴油機增壓器位置較高,機油壓力過低,一方面造成增壓器摩擦副表面潤滑不足,磨損加快、軸承間隙增大,潤滑更加不良;另一方面增壓器冷卻不足,加快油溫升高速度,同時也會使機油粘度降低,進一步惡化軸承的潤滑。因此,在管理柴油機過程中,應及時調整機油壓力,必要時應進行修理。此外,機油變質未能及時更換、機油牌號不對、冷卻水溫度(全負荷時不應超過93℃)調整不當等也是造成增壓器過熱的原因。需要指出的是,增壓器過熱的故障原因,可能是單一故障引起,也可能是由多重故障綜合影響的結果,不能簡單化。同樣,上述的故障原因分析也僅是常見的,并不是全部。

使用管理中應注意的問題為防止增壓器出現嚴重故障,使用管理過程中應注意以下問題:

(1)嚴格遵守操作規程,及時檢查柴油機工作狀態(如,運行參數、振動聲響、排氣顏色、油水泄漏情況等),以便準確判斷柴油機的工作狀態,并查找故障提供線索;

(2)按照維修保養計劃,及時做好維護保養工作;

(3)掌握各種故障的特征及危害,以及相應的處置方法,避免發生嚴重的事故;

(4)發現問題及時處理,在未確定解決之前不可盲目啟動柴油機,以避免發生進一步的損壞。

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