新聞主題	何為柴油發電機組排煙故障的“鑒貌辨色”

 

摘要：柴油發電機在正常工況下，柴油完全燃燒，其排氣煙色應該是無色或淡灰色。而當柴油發電機組機組工作異常時，所排出的廢氣煙色呈現黑煙、藍煙、白煙、和灰煙四種。眾所周知，煙色是判斷柴油發電機故障的最直觀表象，我們自然也應該學會“鑒貌辨色”，可以避免同樣問題再次出現。因此，可以說觀察廢氣顏色法是一種簡易而快速診斷拖拉機故障的方法，通過觀察柴油機所排出廢氣的顏色，可以及時診斷出柴油機故障原因。

 

一、排氣冒黑煙（碳煙)

 

1、故障現象分析

      黑煙也稱碳煙，康明斯柴油發電機排氣冒煙主要是燃料混合氣過濃，可燃混合氣形成不良或燃燒不完全等原因造成的。在高溫、高壓燃燒條件下，局部缺氧、裂解并脫氫而形成的以碳為主要成分的固體微小顆粒，是燃燒室內燃料燃燒不完全的表現。 

由于柴油機是非均質燃燒，燃燒室內各區域的化學反應條件是不一致的，而且隨著時間而變化的，所以黑煙很可能是由許多不同途徑生成的。柴油是復雜的碳氫化合物，噴入燃燒室內未燃燒的柴油受高溫分解，形成炭黑，排氣時隨同廢氣一起排出形成黑色煙霧。黑煙是不完全燃燒產物，是烴燃燒在高溫缺氧情況下裂解過程釋出并聚合而成的。某些情況下燃油噴射在燃燒室壁面上，形成液態油膜，油膜是最后蒸發的一部分，它的燃燒取決于其蒸發速度和燃料蒸氣與氧的混合速度。如果周圍氣體中氧的濃度太低，或混合的速度不夠時，從油膜蒸發的燃料氣體將被分解，并產生未燃烴、不完全氧化產物和黑煙。

       按照上述定性描述，柴油機燃燒過程中黑煙的生成可以概括為三個階段——成核階段、單粒階段、單粒的燃燒消失或附聚成更大絮團。

2、故障原因

      柴油機冒黑煙是由于燃油未充分燃燒，廢氣中含有大量碳粒和游離碳，此現象的故障原因主要有如下幾點：

（1）供油量過大，柴油不能充分燃燒，此時柴油機功率不下降，反而有所提高。

（2）供油提前角過晚，致使燃油在氣缸中準備時間不足，形成遲后燃燒，熱量損失大，柴油機冒黑煙，功率下降，柴油機過熱。

（3）噴油器霧化不良或焦死在開啟位置，致使燃油燃燒不良，功率下降，排氣冒黑煙。

（4）空氣濾清器或進氣管路堵塞，造成進氣量不足，燃料不能充分燃燒，排氣冒黑煙，功率下降，且發動機有異響。

（5）柴油質量不好或拖拉機超負荷作業。

圖1  柴油發電機組冒藍煙、黑煙及白煙現象

圖2  柴油發電機組煙色故障檢修現場

 

二、排氣冒白煙

 

1、故障現象

      排氣煙色為白色，它與無色不同，是水蒸氣的顏色，表明排煙中含有水分或含未燃燒的燃油成分。白煙呈液珠狀態，和藍煙相比較直徑稍大，一般大于1μm。在光的折射下呈白色，柴油發電機的白煙是未燃烴（含燃油和潤滑油）、水蒸氣以及不完全燃燒的中間產物（如含氧碳氫），除水蒸氣外，他們也都屬于微粒范疇。柴油發電機在剛啟動時或冷機狀態時，排氣管冒白煙，是因為柴油發電機氣缸內溫度低油氣蒸發而形成，冬季尤為明顯。柴油發電機在寒冷天氣運行時，機組溫度低，排氣管溫度也低，有水蒸氣排氣凝結成水氣形成白色排煙，是正常現象若當機組溫度正常，排氣管溫度也正常時，仍然排出白色煙霧，說明柴油發電機工作不正常，可判斷為柴油發電機故障。

2、 主要原因

      柴油機冒白煙是廢氣中含有大量水蒸氣，此現象的主要故障原因有：

（1）氣缸套有裂紋或氣缸墊損壞

      隨著冷卻水溫度和壓力的升高，冷卻水進入氣缸，柴油機功率下降，水箱冒氣泡，機體過熱，從而在排氣時形成水霧或水蒸氣。

（2）噴油器霧化不良

      當噴油器霧化不良，噴油壓力過低，有滴油現象。導致氣缸中燃油混合氣不均勻，燃燒不完全，產生大量的未燃烴，排氣時容易形成水霧或水蒸氣。

（3）供油提前角過小

      活塞上行至汽缸頂前噴入氣缸的燃油過小，形成較稀的可燃混合氣，過遲的噴油減少了預混燃料量，預混合量減少。預混合氣減少，降低了燃燒速度，燃燒結束較晚，燃燒形成大量的水汽煙霧。

（4）燃油中有水分和空氣

      水和空氣隨著燃油噴射入氣缸形成不均勻燃油混合氣，燃燒不完全，產生大量的未燃烴排出機外。柴油發電機剛啟動時，個別氣缸內不燃燒（特別是冬天），未燃燒的燃油混合器隨其它工作缸的的廢氣排出形成水汽煙霧。

 

三、排氣冒藍煙

 

      柴油機冒藍煙是由于潤滑油進入了燃燒室并參與燃燒，生成物呈藍色氣體隨廢氣排出。此現象的故障原因主要有如下幾點：

（1）空氣濾清器堵塞，進氣不暢或有盆內油面過高（油浴式空氣濾清器），使進入汽缸內的氣量減少，燃油混合氣正常比例改變，造成油多氣少燃油燃燒不完全，會引起排氣冒藍煙。

（2）機油油面過高，使飛濺到缸壁的機油過多，其中一少部分潤滑油被活塞環泵入氣缸內，機油隨柴油一起燃燒，柴油機功率不下降，反而有所提高。

（3）長期低負荷（標準功率的40％以下）運轉，活塞與缸套之間的間隙過大，使油底殼內潤滑油容易竄入燃燒室，與汽缸中的燃料混合氣混合，改變混合氣正常比例，燃燒不完全，引起排氣冒藍煙。

（4）活塞環卡住或磨損過多，彈性不足，安裝時活塞環倒角方向裝反，使機油進入燃燒室，潤滑油燃燒后產生藍色水汽煙霧排出。

（5）在機體通向氣缸蓋油道附近的氣缸墊燒毀，活塞、氣缸套磨損以及活塞環對口等狀況將致使潤滑油上竄燃燒室，并與燃油混合器一同燃燒。

（6）曲軸箱呼吸器與大氣平衡的通氣孔堵塞，導致曲軸箱廢氣壓力大，機油上竄燃燒室參加燃燒。

（7）氣門與氣門導管間隙過大，柴油機吸氣時，將機油霧漓吸入燃燒室參與燃燒；排氣時，廢氣會竄入氣門室，機體過熱。

（8）錐形活塞環裝反，活塞環向頂部刮機油，柴油機嚴重冒藍煙，此時機油耗急劇增加。

（9）油環膠結失去刮油作用，機油竄入燃燒室。

 

圖3  柴油機冒白煙故障檢查步驟

圖4  氣門導管油封失效導致柴油機冒藍煙

 

總結：

      通過對上述廢氣顏色所對應的故障現象特點的介紹及故障原因的分析，即可針對實際情況找出該故障的部位，采取相應的修復方法排除故障。除了藍白黑三色故障外，當排氣冒淡灰色煙，柴油機工作還算正常，但煙霧顏色加重呈灰色或接近于玄色就不正常了。此外，根據康明斯公司維修經驗，我們發現柴油發電機出現煙色異常的故障是可以避免的。康明斯公司后續將會繼續分享關于發電機各類知識及故障維修方案供客戶參考。也歡迎讀者指出錯誤及提出建議。

 

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