技術維修與康明斯知識

柴油發電機水箱散熱器的故障排查

 

摘要：柴油機工作中，汽缸內可燃性混合氣體燃燒時溫度可達2000℃以上，其中一部分熱能轉化為動能輸出，一部分隨廢氣排出，還有一部分需通過機體冷卻系統傳導出去。散熱器是柴油發電機冷卻系統的重要組成部件之一，在使用中容易發生故障，影響冷卻系統的正常工作，使柴油發電機溫度過高。因此，研究冷卻系統的功用，冷卻的方式，冷卻系統故障對發動機工作的影響，以及常見的冷卻系統故障和處理方法對發電機生產廠家非常重要。根據理論和維修經驗，康明斯公司在本文敘述了散熱器的檢修方法及如何通過散熱器排查故障。

 

一、水箱散熱器工作原理

 

      柴油機的水箱是發動機冷卻系統的一部分，外形如圖1、圖2所示。工作原理如下：

1、冷卻液循環

      柴油機的水箱內裝有冷卻液，通常是水加上防凍液的混合物，該冷卻液通過一系列的管道和泵被循環引導進入發動機，冷卻發動機中的高溫部件，然后返回水箱。

2、 熱交換

      冷卻液在進入發動機之前需要通過散熱器或者熱交換器，這是一個具有許多散熱片的金屬器件。當車輛行駛時，冷卻液通過散熱器，散發出熱量，使冷卻液的溫度下降。

3、壓力控制

      水箱通常還包括一個壓力控制系統，以確保冷卻液的壓力在安全范圍內。當冷卻液受熱變得擴大時，過多的壓力可能會造成冷卻系統的泄漏或損壞。因此，水箱安裝了一個壓力放散閥，它會在壓力過高時允許冷卻液逸出。

4、補充冷卻液

       柴油機使用的冷卻液會因為蒸發或泄漏而減少，因此水箱還配有一個冷卻液補充裝置，允許用戶在必要時向冷卻系統中添加冷卻液。

      總而言之，柴油機的水箱通過循環冷卻液來控制發動機溫度，確保發動機能夠在安全和高效的溫度范圍內運行。

 

圖1  柴油發電機散熱器45度視圖

圖2  水箱散熱器側視圖

 

二、散熱器的檢修

 

1、檢查輸水管

      檢查輸水軟管是否損傷、裂紋、松脫或者折斷。如有，應及時更換水管。

2、散熱器漏水的檢修

① 散熱器密封性能的檢查方法

      將散熱器浸沒水中，然后用膠皮管向散熱器內充入壓力為（49～98）×103 Pa的壓縮空氣，觀察散熱器有無冒氣泡的地方，如有就是漏水之處。

② 漏水處的修理方法

      可以采用錫鉛焊料，用烙鐵釬焊。此法適用于焊接上下貯水室、主散熱片、冷卻管和冷卻片。烙鐵的加熱，可以使用煤氣火焰噴嘴或者噴燈。焊劑采用氯化鋅溶液或者氯化鋅與氯化按的混合液。輔料采用苛性鈉溶液或者碳酸鈉溶液除去油污，用鹽酸或者硫酸溶液除去銹跡。

3、上下貯水室的修理

      先用烙鐵使上下貯水室與主片分離，如果貯水室有少量腐蝕，可以用烙鐵熱鍍一層。對于上下貯水室的碰傷塌陷，燃氣接頭可以在凹坑底部焊一個鉤環，然后將凹坑處拉起來，同時用錘子修整四周。

4、冷卻管的更換方法

      水箱散熱器冷卻水管分布如圖3所示。

① 加熱法

      用電阻加熱片（直徑×寬×厚＝3mm×10mm× 0.6mm）插入冷卻管，然后通電加熱，至焊料完全熔化，停留0.5分鐘，迅速斷電，再用力拉出冷卻管。換入新管時，在管外浸鍍一層焊料，在管內襯以通條，借助通條插入芯體，在新管貫通全長后，將通條抽出，再插入電阻加熱片，通電焊合，用小烙鐵將冷卻管與主片焊合。

② 鑲管法

      先用末端帶擴張錐體的拉條在舊管內部拉過，使內管的內徑擴大，并將新管插入舊管中，然后把兩端焊牢在散熱器上。

③ 接管法

       剪下破損的冷卻管，選一段比破管長5～10 mm的接管，將截斷的管口稍加擴張，并且與接管的外徑相配合，將兩管接在一起，并且焊牢。

5、進行壓力試驗

      散熱器修復后，應當進行壓力試驗。其方法是：在（49～80） ×103 Pa的水壓下，散熱器應當沒有漏水現象?；蛘邔⑸崞鹘]在水中，充入98 ×103 Pa的壓縮空氣，試驗1分鐘，不允許有漏氣現象。

6、檢查散熱器蓋上閥門的開閉特性

      散熱器蓋蒸氣閥結構如圖4所示，開啟壓力為（24.5～37.3） ×103 Pa，進氣閥的進氣真空度為（0.98～11. 8） ×103 Pa時開啟。如果不符合，應當更換新件。

 

圖3  柴油機水箱散熱器冷卻液出水管

圖4  散熱水箱蓋結構圖

 

三、散熱器故障排查

 

      通過觀察柴油發電機散熱器的種種表現，不僅可以判斷冷卻系統本身的工作狀態，而且可以分析、判斷柴油發電機其他系統的工作狀況。下面舉幾個例子加以說明。

1、冷卻系統各部分的溫差明顯

      用手分別觸摸散熱器和柴油發電機機體，如果機體的溫度明顯高于散熱器，說明節溫器有故障，冷卻液達到85℃時，節溫器的主閥門仍然打不開或者開度很小，造成冷卻液無法進行大循環，原理如圖5所示。此時應當拆檢或者更換節溫器；如果散熱器的上貯水室燙手，下貯水室冰涼，說明冷卻水在散熱器內沒有流動，屬散熱管被雜物或水垢堵塞、水泵軸折斷或葉輪卡死；如果上貯水室冷而下貯水室很熱，說明節溫器卡死在半開位置，冷卻液不能進行小循環。

2、冷卻液內有氣泡冒出

      當冷卻液內有氣泡冒出時候，可以往散熱器內加滿水，然后啟動柴油發電機，并且以800 r/min左右的速度旋轉，如果在散熱器的水面上能看到氣泡竄出這種反常現象，主要有3種產生原因：

① 氣缸蓋產生裂紋，其部位往往在排氣門一側。

② 氣缸套有裂紋。

③ 氣缸墊在氣缸口與水套孔之間被沖壞，于是氣缸內的高壓氣體經過損壞處進入冷卻液內，并且逸出。

       水面冒出的氣泡越多，說明上述損壞越嚴重。這種氣與水竄通現象甚至引發散熱器噴水事故，其特點是先噴水，后過熱，有時在柴油發電機剛啟動、冷卻液溫度較低時也發生噴水現象。

3、冷卻液液面有油跡漂浮

      產生原因主要有氣缸套破裂、氣缸墊嚴重損壞、水泵損壞、機油散熱器密封墊損壞，導致潤滑油進入冷卻系統。

4、上貯水室出水口的水流異常

      水箱散熱器冷卻液流動循環如圖6所示。當上貯水室出水口的水流異常時，可以放出一部分冷卻液，使散熱器上貯水室的進水口露出來，然后觀察此處的水流情況。如果柴油發電機剛啟動，水溫表顯示70℃以下，此處有大股冷卻液竄出，說明節溫器的主閥門不能關閉；如果柴油發電機的水溫達到80℃以上，此處仍然沒有冷卻液流出，說明主閥門不能開啟，或者水泵的葉輪不轉動，應當查明冷卻液不能流動的原因。

5、冷卻液的容量越來越小

      這是由于冷卻系統內的水垢太厚，使水道變狹窄，或者水道有被堵塞之處。此時應當對柴油發電機的冷卻系統進行認真的沖洗，徹底清除水道內的雜質和水垢。

6、散熱器過早“開鍋”

      如果柴油發電機運轉不到10 min，冷卻液即沸騰，說明柴油發電機過熱，可能存在氣與水相互竄通現象。其產生原因主要有氣缸墊被沖壞、柴油發電機的負荷過重、水泵或風扇不轉、水垢太厚、節溫器卡死在關閉位置、供油時間過早或過遲等。

 

圖5  雙閥膨脹筒式節溫器工作原理圖

圖6  柴油機冷卻系統流動示意圖

 

總結：

      上文所述的一些故障易造成誤判，一般不要盲目地拆卸，而是經過仔細觀察、認真檢查度難和綜合分析判斷得出了正確的結論、快速、準確而順利地排除了故障。解決水箱散熱器最重要是對日常的維護，重視冷卻液的選用，好的防凍液不僅有低凝點，而且有其它各種功能的添加成分，能抑制防銹、泡沫、防電解和防水垢等作用，降低冷卻系統故障率；定期使用水箱高效清洗劑清洗水箱，清除銹跡和水垢，再添加合適的防凍液和凈水，避免使用有礦物鹽和其他礦物質的水。這樣才能保證發動機正常工作，延長水箱和發動機的整體壽命。

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