故障檢修與技術維護

康明斯柴油發電機水溫、油溫和排氣溫度過高的原因

 

摘要：柴油發電機溫度異常，是指柴油發電機水溫、油溫、排溫、軸承溫度等超過正常值，也就是的柴油發電機過熱的表現。柴油機工作過程中，燃料在氣缸內燃燒所產生的熱量，一部分轉化為有效功，一部分隨著廢氣排到大氣中去，另有一部分的熱量則通過與燃氣接觸的零件，傳遞給冷卻介質被帶走，如果沒有冷卻介質及時地把受熱零件的熱量傳遞出去，將使零件溫度急劇升高，造成許多嚴重后果，柴油機也就無法在允許的溫度條件下正常地工作。通常情況下，可以直觀地從水溫表、油溫表上觀察柴油機的溫度，也可以用手觸摸機體，其次就是觀察水箱口或機體側面呼吸器口所散發出的熱氣。如果柴油機的溫度過高，應根據具體情況進一步分析造成溫度過高的原因。

一、故障現象

 

      以康明斯系列柴油發電機為例，對高速大功率柴油發電機來說，正常的機油溫度和出水溫度在70--85℃之間，正常的排氣溫度在600℃以內，正常的軸承溫度在 80℃以內。當出現溫度異常時，有以下現象∶

1、機油溫度指示表如圖1所示。機油溫度超過 90℃，此時還往往伴隨著機油壓力下降和從呼吸器冒油氣。

2、冷卻液溫度指示表如圖2所示。水溫超過 85℃或者進出水溫差超過10℃。有時短時間成蒸汽狀態，超過 100℃。此時伴隨著從膨脹水箱加水口處向外冒蒸汽。甚至會在冷卻系統中產生局部氣障。

3、排氣溫度超過 600℃，此時伴隨著排氣管發紅，甚至從排氣管噴出火苗。

4、軸承溫度超過 100℃，此時往往伴隨著軸承燒損，從呼吸器向外冒出煙霧。

 

圖1  機油溫度表

圖2  水溫表指示圖

 

二、后果危害

 

      發生溫度異常會帶來以下危害∶

1、 當發生水溫異常時，破壞正常配合，那將導致活塞拉缸、甚至抱缸，缸蓋裂紋、.氣門磨損大等。還會造成缸內空氣充量減少使柴油機功率下降，也會增加缸套穴蝕。

2、當發生油溫異常時，將導致油壓不足，軸承、缸套等零件異常磨損，甚至燒瓦、拉缸。

3、當發生排氣溫度異常時，將導致活塞、缸蓋.、氣門、燃氣渦輪受熱零件熱負荷大，強度下降，磨損增加，甚至裂紋、損壞。

4、當發生軸承溫度異常時，將導致軸承異常磨損或燒損。

 

三、 原因分析

 

（1）由于偶合器的故障使風扇因滑差大，或汽囊離合器打滑使風扇轉速達不到要求，因而風量減小，散熱不足造成柴油發電機水溫過高。

（2） 高溫水泵因故障造成水量不足，或因管路中有空氣，產生氣障，造成水量不足；或管路泄漏造成水量不足；或者冷卻系統管路和部件阻力大造成水量不足；以及散熱器內水量不足，均使通過冷卻水帶走的熱量減小，造成柴油發電機水溫過高。

（3） 高溫水泵（或散熱器）的故障，使散熱量減小，造成柴油發電機水溫過高。

（4）柴油發電機水道（機體.缸蓋）污堵，或鑄造質量不佳，使水道通流能力太小，均使水的流量減小，從而柴油發電機熱量向外傳出受到影響，造成柴油發電機水溫過高。

（5）從傳熱方面分析，當熱量交換有問題，熱量傳不出去，也引發的柴油發電機水溫過高。散熱器結垢、污堵或散熱片間臟污，造成水的熱量向空氣散熱受阻。造成柴油發電機水溫過高。

（6）凡是由于水的流量小造成水溫高的原因，也是柴油發電機進出水差大的原因。因為柴油發電機的傳熱量是水的流量和溫差、比熱的乘積，比熱和總傳熱量一定，所以水的流量越小，溫差就會越大。

2、機油溫度異常

3、 排溫異常

      影響排氣溫度過高的原因，主要是由燃燒系統、燃油系統、.進排氣系統造成的。柴油發電機排氣溫度是指柴油發電機燃燒后排出的廢氣的溫度。正常的排氣溫度取決于柴油發電機正常的燃燒。正常燃燒的基本條件是一定數量的燃油，在霧化良好的狀態下和足夠的空氣良好的混合。在燃燒室內完全燃燒。所以任何不滿足這些條件的因素，均會造成排溫過高。

（1）進氣系統的阻力大的因素均導致進入柴油發電機的空氣量不足，使油氣海合質量不好。掃氣效果差，從而引起排溫升高。

（2）進氣系統中的管路漏氣，將使空氣進不到氣缸中；而排氣系統管路漏氣，將使排氣能量減小導致增壓器作功減小，壓氣后氣壓降低，減少了向缸內供氣，排氣系統的阻力加大。使柴油發電機排氣背壓增大，降低了渦輪膨脹比和增壓壓力，也減小了進入缸內的空氣；而增壓器的任何故障都使增壓壓力降低，減少了向缸內供氣和影響掃氣效果，從而引起排溫升高。

（3）氣門間隙不對，導致配氣相位不對。如排氣門間隙小，則排氣門開的早，使缸內燃燒氣體膨漲不充分即被排出；如排氣門間隙大，則排氣門開的晚，關閉早，排氣時間截面變小，排氣不充分；如進氣門間隙過大，則進氣門開的晚，關閉早。進氣時間截面變小，進氣不允分和掃氣效果不佳∶如進氣間隙過大， 又會因產生氣門重疊期間的廢氣倒灌。使進氣充量中廢氣含量高，這一切均造成燃燒不充分，排氣溫度過高。

（4）供油角過晚，產生過后燃燒，排溫升高；噴油器霧化不良，燃燒不充分，排溫升高。

（5）燃油品質，特別是十六烷質，殘炭、膠質等指標不符合要求，也造成燃燒不充分引起做排溫升高。

（6）至于氣缸壓縮壓力低，造成排溫高是因為此時柴油發電機的指示熱效率降低，燃燒不完全所致。

（7）柴油發電機的排溫與負荷成比例，負荷越大，排溫越高。所以柴油發電機超負荷運行造成排溫過高是在情理之中的事情。

（8）中冷進水溫度過高，使中冷器后的空氣溫度就高；還有環境溫度高；環境氣壓低，均造成進入氣缸的空氣量減少，燃燒不完全，排氣效果不佳，從而排溫升高。

 

圖3  柴油機冷卻系統循環圖

圖4  柴油機機油潤滑示意圖

 

四、排除措施

 

      對溫度異常的診斷，可用熱工儀表監測法診斷出溫度異常的程度和原因。當然也可用觸模法或比較法診斷水溫和油溫異常，用觀察法診斷排溫異常。針對診斷出的原因，有的放矢的排除故障。

1、機油溫度過高

① 首先加足機油，放掉管路中的空氣，消除氣障。

② 如是冷卻系統原因造成，則應清洗或更換機油冷卻器，恢復其冷卻效果∶修理或更換水泵，保證水的流量足夠；調整偶合器和皮帶松緊度，使風扇轉速達到正常；清洗或修理低溫散熱器，恢復其冷卻效果。

③ 如系潤滑系統造成，則應修復或更換機油泵，使其泵量達到要求。

④ 如系超負荷引起，則應減載運行。

2、水溫過高

① 如系冷卻系統散熱效果差引起，則應視情況調整和修理偶合器，調整風扇的松緊程度，使風扇轉速達到要求放掉水路中之空氣，消除氣障修理或更換水泵，使泵量達到要求；清洗散熱器，使其良好的散熱；清理冷卻系統和機體、缸蓋水道的水垢。

②如系供油角不對引起水溫過高，則應重新調整供油提前角；

③如系超負荷運行引起，則應降載運行。

3、排溫過高

① 首先保證進排氣系統工作正常，清洗空濾器∶清洗壓氣機葉輪流道；清洗進氣道∶清洗排氣消聲器；修理或更換漏氣處之墊片，保證密封良好∶調整氣門間隙；修理或更換有故障之增壓器，使之供氣正常。

② 調整供油提前角，使之符合要求；檢查和修理噴油器，使之霧化良好；調整各缸供油量，使之一致更換不合格之柴油修理和更換活塞環，使之密封良好研磨氣門，使之密封良好。

③ 檢查和修理冷卻系統，使中冷水溫保持在要求范圍∶檢查和修理低溫冷卻系統，使之冷卻正常，保持中冷水溫在規定范圍內。

④ 如系超負荷運轉，則應降載運行。

⑤ 如環境溫度太高，或大氣壓力太低，則應降載運行。

 

總結：

      由于冷卻系統的各種因素導致的水溫高會造成柴油機過熱。此時，過熱的零件強度和剛度會降低，正常的配合間隙會被破壞，運動件間的潤滑油會變質和焦化，結果使得受力零件可能損壞，運動零件的摩擦和磨損加劇，進入氣缸的空氣由于強烈受熱，比容增大，使得實際進入氣缸中的空氣質量減少。最終使柴油機工作不可靠、使用壽命下降、動力性和經濟性變差。油溫高會使摩擦副間的潤滑油膜遭到破壞，出現干摩擦現象，使摩擦力增大，結果是柴油機內部的功率損耗增大，影響動力輸出。嚴重的將導致摩擦副表面熔化，這又進一步造成油溫升高，造成惡性循環。對以上所述造成水溫高、油溫高的各種原因，應根據不同的情況，逐個采取相應的措施予以排除。謹記履行迅速、快捷的原則，抓住問題的本質，及時排除故障所在。

 

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