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柴油發電機散熱器風扇的檢驗與修理 |
摘要:發電機組運行過程中柴油機的運轉會產生大量的熱量,只有通過水箱散熱器及時進行散熱才能保證柴油發電機的性能與正常運轉。如果水箱散熱器出現故障,將會導致柴油發電機損壞影響發電機組的運行。康明斯發電機廠家在本文中論述了柴油發電機水箱散熱器常見的故障,并且對故障檢測維修提出了自己的觀點,希望可以有效的保證柴油發電機組的運行安全。
一、冷卻系統常見故障分析
冷卻系統是柴油機的重要組成部分,它的主要作用是保持柴油機的正常工作溫度,防止柴油機過熱而損壞,結構如圖1所示。其中,水箱散熱器是柴油機冷卻系統的儲水器,它通常位于柴油機的前部或側面。水箱的大小和形狀根據柴油機的大小和形狀而定,一般來說,水箱的容積越大,冷卻效果越好。
1、柴油機過熱
柴油發電機運行過程中,水溫表經常出現超過紅線,冷卻液溫度報警燈閃爍,水溫表指針長時間指向紅區并且伴隨著冷卻液沸騰的現象。導致柴油發電機過熱的原因有,冷卻液不足或出現泄漏現象、冷卻泵損壞或堵塞、散熱器堵塞或出現沉淀現象以及節溫器故障導致無法打開或打開不及時等,都能造成柴油發電機過熱。柴油機過熱現象診斷流程如圖2所示。
2、散熱器漏水
水箱散熱器漏水現象主要表現為冷卻水短時間內減少,漏水嚴重時停車后地面會出現水跡,有些情況下排氣管也會出現冒白煙的現象。產生這種現象的原因可能是缸蓋或者缸體出現變形、裂縫,水箱散熱器內部出現水垢以及水銹堵塞水箱散熱器接頭,同時水封失效、螺栓松動等。
3、冷卻液溫度過低
柴油發電機在運行時冷卻液溫度過低,會伴隨著柴油發電機動力降低,水溫表低于正常溫度,排氣管有爆鳴聲。導致冷卻液溫度過低的原因可能是水溫傳感器故障,節溫器閥門長時間開啟,溫控開關、風扇電機故障等。
圖1 柴油機冷卻系構造組成 |
圖2 柴油機過熱現象診斷流程圖 |
二、水箱散熱器故障檢測與維修
1、柴油機過熱故障檢測與維修
(1)檢查方法:
使用紅外測溫計測量水箱散熱器溫度,通過與水溫計顯示溫度以及檢測儀檢測的溫度數值比較,如果相差很大,表明水溫計工作異常;如果測溫儀測量的溫度數據與兩者都相差很大,則表明水箱散熱器散熱性能下降。
(2)故障檢修:
首先檢查冷卻風扇是否散熱良好,外觀如圖3所示。然后檢查水箱,如果冷卻液溫度過高,檢查冷卻液是否充足,對機油油量與粘度進行測量。將節溫器拆下,對節溫器閥門開啟時的溫度進行檢查。將水箱蓋打開并加滿冷卻液,讓柴油發電機運行一段時間觀察是否有氣泡產生。
2、散熱器漏水故障檢測
(1)檢查方法:
首先應檢查漏水部位。如果油底殼中有水,可能是氣缸襯墊破損、缸蓋松動或氣缸套水封損壞。如果水泵下部泄水孔漏水,說明水封泄露。如果冒出藍色煙霧,說明氣缸墊密封不好。
(2)故障檢修:
檢查散熱器、水泵、機體以及水管連接處是否滲水,用熒光檢測儀甚至可以加壓檢測,如果有漏水則要進行維修更換;拔出機油尺,如果冷卻液滲漏進機油,對整個柴油發電機進行檢修,柴油發電機無力、排氣管冒白煙需要拆開缸蓋、缸體與缸墊進行檢測維修、更換。
3、冷卻液溫度過低故障檢測
(1)檢查方法:
柴油發電機冷卻液溫度過低,一般是節溫器工作異常導致。將節溫器放在一個充滿水容器內加熱,如圖4所示。用溫度表監測溫度。AJR發動機冷卻液溫度為85~87℃時,節溫器閥門必須開啟;冷卻液溫度約為105℃時,應完全打開,閥門最小行程為8mm。若不符合技術要求應更換。
(2)故障檢修:
發電機組冷起動后,打開水箱蓋,如果水流速度快,表明節溫器或者閥門不能閉合,需要更換或者額外加裝節溫器。
圖3 散熱器冷卻風扇外觀示意圖 |
圖4 柴油機節溫器的節溫器檢測方法 |
三、散熱器破裂的焊修方法
水箱散熱器一般分為標準散熱器和電動散熱器,如圖5、圖6所示。水箱散熱器主要失效形式是漏水,其主要原因在于在工作中,風扇葉片折斷或傾斜,打壞散熱器水管;散熱器在支架上固定不牢,工作中受較大振動,使散熱器受到損傷;在冬季,散熱器水管內因有存水而凍裂;冷卻水中的雜質在散熱器水管中形成水垢,使管壁遭到腐蝕而破裂等。
1、漏水的檢查
一般來說,散熱器經過清洗后,再進行漏水檢查。檢查時,可采用下面兩種方法。
(1)將散熱器進、出水口堵塞,從溢水管或放水塞部分安裝一個接頭,打入15~30kPa(0.15~0.30kgf/cm2)的壓縮空氣,將散熱器放入水池中。若有冒氣泡的地方,即為破漏之處。
(2)用灌水的方法檢查。檢查時,把散熱器的進、出水口堵塞,從加水口灌滿水后,觀察是否漏水,為了便于發現細小裂縫,可以向散熱器內施加一定壓力或使散熱器稍加振動,然后仔細觀察,破漏處便有水滲出。
2、焊修散熱器
散熱器的焊修通常采用錫焊的方法。施焊前先將焊處的油污擦凈,再用刮刀刮出新的金屬層,然后適當加熱,烙鐵燒熱后在氧化鋅溶液中浸一下,再粘以焊錫。粘好后再把焊縫修平,用熱水將焊縫周圍的氧化鋅洗凈,防止腐蝕。
(1)上、下水室的焊修
上、下水室破漏不大時,可以直接用焊錫修,如破漏較大時,用紫銅皮焊補。焊補時將銅皮的一面及破漏處先涂上一層焊錫,把銅皮放在漏水處,再用烙鐵于外部加熱,使焊錫熔化,將其周圍焊牢。
(2)散熱器水管的焊修
若是散熱器外層水管破裂且破口不大時,可將水管附近的散熱片用尖嘴鉗撕去少許,直接用焊錫補焊。如果破口很大或者中層水管漏水時,則應根據具體情況,分別采用卡管、堵管、接管和換管的方法靈活處理。但是卡管和堵管的數量不得超過總管數的10%,以免影響散熱器的散熱效果。
① 卡管當散熱器的外層水管破口較大或者破漏在水管背面時,可用卡管的方法焊修。其方法是:將破漏水管附近的散熱片撕去,剪去一段破漏水管,再將下端水管的斷口處和上端水管靠近上水室的位置焊死。
② 補管外水管的破口較大,用焊錫填焊不能修復時,則用補管焊修。補管時,將選好的薄銅皮一面和破漏處分別鍍一層薄焊錫,把薄銅皮緊貼在破漏處,用加熱的烙鐵將其邊緣焊牢。
③ 換管使上、下水室及破裂水管兩端脫焊,并將內部整形,用一根銅質扁條(其截面稍小于水管孔徑而稍長于水管)加熱至暗紅色插入破水管內,使水管與散熱片脫焊,用平口鉗夾住水管端部和銅條,順著散熱片翻口的方向抽出,然后再將銅條插入新水管,將水管裝回散熱器中,抽出銅條,并用焊錫分別將新水管兩端及上、下水室焊牢。
如散熱器的中層水管破漏時,則需將上、下水室用噴燈火焰加熱脫焊后拆除,將破漏水管兩端焊好后,再將上、下水室焊復。
3、注意事項
對于康明斯發電機一般使用維護人員來講,主要注意三個方面的問題。
(1)查看風扇梗部有無裂紋,如果有裂紋,應更換或焊修。焊修時應注意,要切實焊修牢固。
(2)查看葉片有無松動現象,若有可用重鉚葉片的方法修復。
(3)檢查風扇葉片的傾斜角,一般而言,風扇葉片的傾斜角為40°~45°,而且每扇葉片的傾斜度應相等。否則,應進行冷壓校正。
柴油發電機組的水箱散熱器冷卻風扇修理后,為保證風扇運轉平穩,須進行靜平衡試驗。其方法是:將葉輪(葉片和架)固定在專用軸上,放在刀形鐵上進行檢驗。檢查時,用手輕撥葉片,使帶軸的葉輪在刀形鐵上轉動,待自動停止后,將位于最下面的葉輪做上記號。這樣重復幾次,如果每次居于下部位置的是同一葉片,則說明該葉片與其他葉片相比要重一些,可用砂輪將其端面或后側金屬磨去少許,使之達到靜平衡。風扇葉片的質量差,一般不超過5~10g,帶軸的葉輪在刀形鐵上轉動時,每次停止位于下部位置的葉片可為任意一片,則說明風扇葉片達到了靜平衡要求。
圖5 電動型水箱散熱器示意圖 |
圖6 普通水箱散熱器示意圖 |
四、水箱散熱器泄漏故障案例
通常散熱器中防凍液里有柴油大部分是由于發動機的冷卻系統出現滲漏問題,或者是發動機缸蓋及燃油系統密封性損壞導致的。而防凍液里面有機油可能出于缸墊失效引起的,缸墊中的油道和水道密封不好,另外就是缸體開裂和機油冷卻器損壞致使機油和水道互通。
1、故障現象
一臺發電機組配備的是重慶康明斯生產的NTA855型柴油發電機,大修后進行試車,磨合初期運行比較正常,一段時間后,發現散熱器水位明顯上漲。經檢查,散熱水箱中進入大量柴油。檢查油底殼,潤滑油正常。
2、故障查找分析
通過分析,認為可能的主要原因有:
① 氣缸蓋的柴油道和水道之間有氣孔或裂紋。
② 氣缸蓋內的噴油器孔或銅套有破損、裂紋或變形,如圖7所示。
NTA855型康明斯柴油發電機采用PT燃油供給系統,PT燃油泵將柴油通過缸蓋中的柴油通道供向PT噴油器,缸蓋上既有油道和水道,又有柴油道。當工作時,柴油壓力高過水的壓力(柴油中的柴油壓力為0.8~1.2MPa,水的壓力小于0.6MPa),一旦氣缸上出現氣孔或裂紋使水道和柴油道相通,柴油就會進入水道中。另外噴油器銅套上下兩端與缸蓋接觸緊密,一般安裝銅套時都必須使用專用工具進行擴張,使其與缸蓋密封。銅套中外圍與水道相通,如果銅套出現變形或破裂,O型密封圈損壞,也可能造成柴油道與水道相通,使柴油進入散熱器。
3、故障修復
分析原因后,采用氣壓試驗進行檢查,如圖8所示。。
(1)拆除進油管和回油管,堵住回油管,從第6缸和第6缸缸蓋進油口,用氣泵注入0.8MPa的氣體后發現散熱器的水明顯向外溢出。
(2)接下來,自第3和第4缸缸蓋的進油口注入0.8MPa的氣體,發現散熱器沒有水溢出。由此可以初步判斷第5和第6缸缸蓋可能存在故障。
(3)拆下第5和第6缸的噴油器銅套均出現嚴重變形和破裂,O型密封圈有損壞。更換銅套及O型密封圈,再進行氣壓試驗,確定柴油道和水道不通,安裝試機后故障排除。
造成此類故障的主要原因有是:銅套的安裝方法不正確或噴油器安裝時,壓得過緊。柴油發電機維修人員在更換、安裝銅套時,首先應使用專業的安裝工具進行安裝,不能直接壓裝噴油器,這樣容易造成銅套安裝不到位、壓壞銅套。安裝噴油器時,注意不要使噴油器固定螺栓的擰緊力矩太大,應根據要求的力矩大小進行緊固。
圖7 柴油機氣缸蓋噴油器孔裂紋現象 |
圖8 缸蓋密封性檢測裝置 |
總結:
當柴油發電機長時間或高負荷運行時,從而導致發電機組水箱散熱器出現不同的問題與故障。水箱散熱器作為柴油發電機的重要部分,如果出現故障會嚴重影響柴油發電機性能。在柴油發電機水箱散熱器出現問題時要及時進行維修,因此需要掌握一定的水箱散熱器故障現象、原因與維修方法,對其進行正確、及時的維修,保證發電機組的安全性。
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