故障檢查與技術維護

康明斯柴油機常見故障產生的原因

 

摘要：引起柴油發電機故障的原因是多方面的。有結構設計和選材不當引起的，有加工制造和裝配、調試質量欠佳引起的，也有使用操作不當和維護保養不良引起的。任何故障都可以先從最簡單的故障原因查起，這樣可以避免對柴油發動機不必要的拆卸，節約了時間和柴油機維修成本。因此，康明斯公司在本文中主要對操作、維護保養及加工制造等方面造成故障的原因予以簡單介紹，同時對常見故障現象、診斷方法及預防措施做了進一步分析和說明，希望此類回答對大家有所幫助。

 

一、柴發機組常見故障現象

 

      柴油發電機組兩大主要組件分別是發動機和發電機，成套整機外觀結構如圖1所示。其中，發動機是柴油發電機組最重要的部分。它是驅動發電機（交流發電機）發電的動力。所配套的交流發電機是柴油發電機組的第二個主要部分，現在大多數交流發電機都是帶有旋轉勵磁系統的無刷類型。若是提到故障問題，通常一般出現在發動機上，發電機只要不是非法操作或惡劣環境下工作，幾乎不會出現故障問題。當柴油機出現故障時，會出現故障圖標示警，提醒用戶及時排除，故障警告標志如圖2所示。以下為發動機常見的易發故障現象：

1、煙色異常

      柴油機排煙的顏色與正常情況下相比存在差異柴油機在運轉過程中出現故障時會出現冒黑煙、  藍煙、白煙等現象。而在正常運作情況下，柴油機排放的煙應為無色或淡灰色。當柴油機出現黑煙時，  意味著柴油機負荷超重，或者供油不及時，出現過晚等現象。當柴油機在運轉過程中出現冒藍煙現象時，  則意味著柴油機使用時間相對較長，繼而開始燃燒機油。因而，當出現這種情況時，要對柴油機進行及時維修。當柴油機在運轉過程中出現白煙時，則意味著在燃燒的油料中含有水分，亦或噴油泵偶件出現嚴重磨損、供油提前角過大等情況。因而，要用肉眼對柴油機尾氣排放的顏色進行辨析，并查詢到柴油機出現故障的原因。

2、啟動故障現象

      柴油發電機組在運轉過程中會出現一些故障，其中包括柴油機啟動故障。柴油發電機柴油啟動故障是指柴油機在啟動時，倘若曲軸出現轉不動或者轉動速度很慢時，則意味著柴油發電機組在起動時，轉速相對較低。柴油發電機組在啟動時，也會出現起動轉速雖然正常，但是柴油機不能著火，亦或柴油發電機組在啟動時，柴油機雖然產生了著火，但是柴油機卻沒有正常運轉，運轉速度不穩定，甚至出現熄火等現象。

3、機油壓力過低的現象

      柴油發電機組在運轉過程中，也會出現機油壓力過低等現象。柴油機出現機油壓力過低等現象時，將會影響機油泵正常運行。當然，也會使油路出現大量漏油等情況。柴油機出現機油壓力過低，也會導致柴油發電機組出現吸油困難，甚至吸不上油等。柴油機出現機油壓力過低對集濾器也有一定的影響，會導致集濾器堵塞，從而使柴油發電機組吸不上油。

 

圖1 帶底座油箱柴油發電機組外形圖

圖2  柴油機故障標志顯示大全

 

二、柴發機組常見故障原因及危害

 

1、操作方面的原因  

      由于違章操作造成的柴油發電機故障，在柴油發電機故障中占有很大比例。這其中有思想上的疏忽，技術上的不熟悉，也有錯誤的習慣作法。常見的違章操作有以下幾個方面：

（1）起動時間過長

      啟動后未立即釋放按鈕、關閉開關。采用電起動系統時，柴油發電機一次連續運轉不得超過10s，時間過長將因過熱而燒壞起動機。有時還會發生柴油機倒拖發電機現象，導致發電機超速運轉而損壞。

（2）冷機起動便加大負荷

      此時由于油溫低、粘度高，只是摩擦面潤滑不良，從而導致柴油發電機異常磨損、拉傷等故障。

（3）磨合不充分便高負荷運行

      新的或大修后的柴油發電機，特別是現場修復的柴油發電機，更換缸套、活塞或者活塞環等零件后，未經充分磨合，直接帶高負荷運行。這樣往往造成柴油機零件異常磨損，甚至出現拉缸、活塞卡滯等故障。

（4）機油不足開機

      油量不足，造成摩擦副表面供油不足，導致柴油機異常磨損或燒傷。

（5）冷卻液不足開機

      水量不足，冷卻系統易產生氣阻，柴油發電機得不到充分冷卻，會因柴油機機件過熱出現拉缸等事故。

（6）超負荷運轉

      超負荷狀態下柴油機的功率往往低于標定功率，柴油機各部位承受超過正常工作或設計時所允許的熱力載荷。柴油發電機長期超負荷作業十分不利，主要因為超負荷工作時，柴油機工作粗暴，排氣管冒黑煙，產生大量積炭。同時，柴油機溫度升高，潤滑條件變差，加劇機油老化和零件磨損。

（7）水溫、油溫不正常而繼續運行

      運轉中水溫過低、過高或油溫過低、過高，都會造成柴油機零件磨損加劇。

2、維護保養方面的原因  

      未按照規定進行維護保養也容易造成故障。常見的故障原因有以下幾個方面：

（1）添加或更換機油不及時

      這樣容易造成及油量不足或機油過臟、惡化變質，使潤滑變差，造成柴油機異常磨損、燒瓦等故障。

（2）更換機油濾清器不及時

      這樣容易造成機油濾清器阻力過大，甚至阻塞，機油從旁通閥通過，使未經濾清的臟污機油流入潤滑部位，引起柴油機異常磨損或損傷。如圖3所示。

（3）更換柴油油濾清器不及時

      這樣容易造成柴油濾清器阻力過大，供油不足，引起柴油機功率不足，轉速不穩等故障。

（4）更換空氣濾清器不及時

      這樣容易造成空氣濾清器阻力過大、空氣量不足，引起柴油機功率不足、冒黑煙或排氣溫度過高等故障。

（5）檢查、調整氣門間隙不及時

      這樣容易造成氣門間隙過大或過小，引起柴油發電機功率不足、油耗升高、排氣溫度過高和氣門磨損加快等故障。

3、維修中拆裝方面的原因  

      拆裝錯誤也是引起柴油發電機故障的重要原因之一。其中有以下幾個方面：

（1）活塞環安裝位置不正確

      活塞環開口位置未錯開，扭曲環上下面倒裝等，將引起柴油機竄機油現象和竄氣現象。活塞環安裝位置示意圖如圖4所示。

（2）噴油器墊片安裝不正確

      噴油器中噴油嘴伸出氣缸蓋底平面高度有嚴格的尺寸要求，若因墊片漏裝或多裝而使該尺寸過大或過小，將引起柴油機燃燒惡化、積炭嚴重、功率不足、冒黑煙、或因漏裝墊片造成從噴油器處漏氣、燒壞氣缸蓋等現象。

（3）氣缸墊安裝不正確

      氣缸墊選用不當或者漏裝，將造成柴油機氣缸壓力下降、漏氣和活塞碰氣缸蓋等故障。

（4）齒輪嚙合不正確

      齒輪嚙合記號裝錯，將導致氣門碰活塞，供油提前角太大或太小，引起柴油機燃燒惡化、冒黑煙、排氣溫度升高或者活塞燒損等故障。

（5）螺母安裝不正確

      緊固連桿螺母、氣缸蓋螺母時（安裝位置示意圖如圖5所示），力矩不準或緊固順序不對，將造成柴油機氣缸蓋密封不嚴，甚至螺栓斷裂等故障。

（6）有關配合間隙超差

      當氣門桿和導管之間配合間隙（檢查方法如圖6所示）、活塞和缸套配合間隙、軸和軸承間隙、齒輪嚙合間隙等不符合要求時，將造成柴油機異常磨損、拉缸、燒瓦和齒輪損壞等故障。

4、加工制造方面的原因  

      這方面的原因大部分是材料用錯、材料存在內在質量問題和機加工中某些部位不過關造成，加工制造方面的缺陷在裝配中很難發現，使用一段時間后才暴露出來，從而造成零件損壞。主要表現在以下幾個方面：

（1）質量不符合要求

      表現為有的鑄件如缸蓋、機體等存在著松縮、砂眼和細小裂紋等缺陷，從而使柴油發電機工作一段時間后因這些缺陷出現漏水、漏氣、漏油；或表現為鑄造精度不高，如水道狹窄，造成柴油發電機工作中水流不暢、熱量不易外傳，導致氣門磨損加劇或氣缸蓋裂紋。

（2）材質不符合要求

      柴油機有些主要零件由于制造過程中材料用錯，使用中因強度不足導致零件損壞。

（3）熱處理不符合要求

      有些柴油機零件熱處理過程中未按工藝規程操作，是處理后的零件力學性能不符合要求，出現過硬、過軟、強度不足、脆性高等問題。在使用過程中引起；零件變形、裂紋、磨損過度等故障。

（4）機械加工不符合要求

      有些柴油機零件的關鍵部位，由于加工者未能認識其重要性，是這些部位不符合要求，結果造成使用中的故障。如活塞銷座和活塞銷孔的圓角、曲軸的內圓角、活塞環的尖棱等，加工不符合要求往往導致活塞銷座裂紋、曲軸裂紋、活塞環刮油效果差等，再如曲軸的主要主軸頸同軸度、機體主軸承孔的同軸度加工誤差，導致曲軸的偏磨，甚至燒瓦。

（5）消除應力不符合要求

      有些柴油機零件因消除應力不夠，造成使用中變形，喪失原來的加工精度，破壞了正常的配合關系，使柴油發電機發生漏氣、漏油、漏水現象。

 

圖3 機油濾清器堵塞示意圖	活塞環安裝位置圖
圖5  柴油機缸蓋螺母安裝示意圖	圖6  柴油機氣門桿與導管配合間隙檢查

 

三、柴發機組故障診斷方法

 

1、斷油法

      和汽油機的單缸斷油方法相似、即在柴油機怠速運轉的情況下，逐一將其高壓油管接頭螺母松開（使該缸不噴油），并察聽柴油發電機運轉的聲音有無變化：若沒有變化說明這缸原來就不工作；聲音變化越明顯，說明這缸原來工作得越好。當遇到柴油發電機有異響時，也可以用逐缸斷油法察聽是哪一缸有“異”響：斷油后、異響會明顯減弱。

2、感溫法

      主要用于柴油發電機起動后的最初階段，用手觸摸各缸排氣歧管的溫度：正常情況下各缸的溫度基本相同；若發現某缸排氣歧管處的溫度明顯低于其它缸，說明該缸噴油量小或不噴油、或噴油后沒有發火燃燒。在柴油發電機工作一段時間以后，由于排氣歧管間傳熱的關系、這種溫差現象就不明顯了。這可以將排氣歧管拆下、觀察缸蓋上各缸的排氣孔：排氣孔干燥的，一般該缸工作較好；若排氣孔處有柴油濡濕的現象，說明該缸工作不良或不工作。

3、觀察排煙顏色

      在柴油發電機起動時，若排氣管不冒煙、說明噴油泵不供油；排氣管若排白煙，說明柴油發電機過冷，柴油中含有水份或混合氣沒有發火燃燒；排藍煙說明燒機油（一般在晴天看得比較清楚）；若排黑煙，說明點火太早、噴油嘴滴油或空氣濾清器堵塞造成進氣量不足。正常的煙色為淡灰色，在大負荷時為深灰色；柴油發電機剛起動時，由于溫度低，排煙較濃，柴油發電機走熱后煙色會逐漸減輕至正常。

4、高壓油管脈動檢查

      卡在高壓油管上的專用傳感器，用測振動的方法可精確檢查噴機油壓力的變化。在柴油發電機運轉過程中，也可以用手捏在高壓油管上，憑手感覺高壓油管脈動的大小，來判斷高壓油泵的供油情況。如果某缸供油量少或不供油，則其高壓油管的脈動小或沒有脈動。

5、聽音法

       在柴油發電機運轉的過程中，用螺絲刀或聽診器觸及噴油器體、可以聽到柴油發電機正常工作的爆發聲為有節奏的“當當”聲，且有類似金屬敲擊的回音。若某處的響聲沒有節奏且無敲擊聲，只有不干脆的響聲、說明該缸供油量過小或沒有及時發火和完全燃燒，甚至沒有發火燃燒。若某缸噴油器霧化不良、滴油，則會發現類似“敲缸”。的劇烈敲擊聲，配合斷油法即可確定是哪一缸有故障。在判斷柴油機主軸承和連桿軸承異響時，應避開著火敲擊聲的干擾。因為柴油機的著火敲擊聲較大，致使主軸承或連桿軸承的響聲不易被聽清。這時應采取猛踩加速踏板，然后突然收回的方法，趁柴油發電機降速之際查聽軸承的故障響聲就比較明顯。

6、查看高壓油泵供油情況

      將高壓油泵上的高壓油管拆下，用起動機帶動柴油發電機運轉，每個噴油接頭都應噴出高度不低于100mm的油柱，否則說明該缸有故障。

 

四、常見故障預防策略

 

1、對燃油系統進行嚴格檢查

      燃油系統是柴油機的重要組成部分，在柴油機工作過程中，燃油系統工作質量的好壞，直接影響柴油機的工作性能。而燃油系統本身故障的復雜性、多樣性，其故障診斷具有一定的難度，對于燃油系統，如何有效診斷燃油供給系故障并提前做好預防措施，在柴油機維修中起著至關重要的作用。為了使柴油發電機組在運輸過程中穩定運行，需要對柴油機的燃油質量進行嚴格檢查。可以派遣相關人員專門負責燃油檢查工作，其工作內容包括對燃油的質量進行嚴格把關。如果在檢查過程中發現油色渾濁亦或燃油含水過多時，要及時對燃油進行過濾，繼而提高燃油的清潔度、純度和質量。當然，也要檢查高壓油管是否嚴格密封，噴油嘴是否完好無損，倘若出現損壞等現象，要及時更換。

2、對馬達進行修復更換

      在研究柴油機設計原理的前提下，分析其常見故障現象及影響主因，要從實用角度出發，針對其常見故障診斷及維修技術進行深入的研究，找到柴油機常見故障部位和原因，繼而提出有效的預防措施，從而避免重大人身設備事故的發生，繼而減少不必要的損失。針對啟動系統故障導致柴油發電機組啟動困難這一問題，要對馬達進行更換。當然，也要對蓄電池、啟動開關等進行修復更換，從而確保柴油發電機組正常運轉。與此同時，也要確保柴油發電機組能夠供給充足的氣體。因而，對氣孔閥也要進行修復。

3、按規范程序進行操作

      要想使柴油發電機穩定運行，就需要避免柴油機在運轉過程中出現故障，這就要求工作人員在對柴油機進行使用時，應按規范程序進行操作。當然，也要對柴油機零部件進行嚴格檢查，對于破損的零部件，要及時更換，可以對噴油泵、噴油器等進行檢查修復，從而使柴油機在運轉過程中避免啟動困難現象的發生。

4、對于磨損破壞的機油泵要及時更換

      一般情況下，機油泵由于長時間運轉，難免會出現磨損破壞等現象。機油泵的驅動齒輪會出現與驅動軸無法完全吻合等情況，因而，工作人員要對磨損破壞的機油泵進行及時更換，以免影響柴油發電機組的正常運行，從而降低機油泵給工廠發展帶來的巨大損失。

5、要對油路進行定期檢查

      為了解決油路漏油嚴重這一問題，要對油路進行定期檢查。對油路連接的密封處進行自己檢查，是否密封嚴密。當然，凸輪軸的輪軸套也不可以過松，限壓彈簧也不可以太軟。這些細節工作要落到實處，唯有如此，才能減免油路泄露事故的發生。

 

摘要：

      柴油發電機組在備用供電系統中占有重要地位，是企業保證作業和生產的重要工具。但是，柴油發電機組在運轉過程中難免出現故障，因而，要對柴油發電機組出現的故障進行診斷，并提出切實可行的維修策略，繼而確保柴油發動機正常運轉。從以上本文的闡述和分析當中可知，深入探究柴油機常見故障診斷與排除對策非常重要，有利于提升柴油發電機故障維修和檢測的效率與能力。望此次研究的內容和結果，能夠獲得相關維修人員的重視與關注，并從中得到一定的幫助，增強柴油機故障維修的質量。

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