零件裝配與結構組成

更換康明斯空氣濾清器的安裝流程

 

摘要：空氣濾清器的作用是濾清進入氣缸空氣中的雜質，以減輕壓縮系相關零件的磨損。試驗表明，不帶空氣濾清裝置的柴油發電機，其缸套、活塞等零件的磨損速度將提高20～30倍。因此，空氣濾清器是柴油發電機進氣系統的一個重要組成部分，空氣濾清器匹配是否合理直接影響柴油發電機的動力性和經濟性。空氣濾清器的質量，特別是濾芯質量的好壞，是影響柴油發電機早磨的最主要原因之一。為保證柴油發電機可靠運行，避免早磨，敬請用戶熟悉和遵守康明斯柴油發電機組隨機說明書的規定。

 

一、濾芯的結構設計與公式

 

      空氣濾清器工作原理是空氣經防雨帽進入旋流管式粗濾器，將大部分粒徑較大的灰塵通過引射管抽出去，粗濾效率可達90%以上，粒徑較小的灰塵進入精濾器，通過主濾芯的過濾，干凈空氣通過出氣口及連接管進入增壓器。康明斯柴油發電機組通常都是采用這種結構的空氣濾清器，其過濾能力的總效率≥99.5%。空氣濾清器紙質濾芯屬于表面過濾，表面積愈大，它的通過能力就愈大，使用壽命就愈長，過濾阻力就愈小，因此力求在有限的空間內，增大濾芯的過濾面積。

1、濾芯過濾面積計算

（1）最大空氣量

      計算過濾面積的前提要知道柴油機運轉時所需的最大空氣量Q，Q可由下式求得：

Q=V•N•η?•η?/n.................（公式1）

V——柴油機排量，L；

N——柴油機最高轉速，r/min；

η?——進氣效率，柴油機取0.85；

η?——氣缸數效率，4缸及以上為1；

n——為燃燒方式系數，四沖程取2。

      根據柴油機運轉時所需最大空氣流量可以確定額定空氣流量。選用空氣濾清器時，其額定空氣流量Q'一般取1.1Q~1.15Q。

（2）濾紙過濾面積

      額定空氣流量由空氣流經過一定封閉面積的濾紙來實現。通過額定空氣流量可以計算出濾紙過濾面積。濾紙過濾面積A可由下式求得：

A=Q'/μ.................（公式2）

A——濾紙過濾面積，m；

Q'——額定空氣流量，m/min；

μ——空氣流經濾紙的速度。

（3）濾紙的表面積

      濾紙表面積是決定濾芯使用壽命的重要參數，用計算出的濾紙表面積和濾紙過濾面積相比較，如果濾紙表面積大于濾紙過濾面積，則說明濾紙表面積合適。反之，必須從新選擇濾紙尺寸。按下式可計算濾紙的表面積：

A'=2bnh.................（公式3）

A'——濾紙的表面積，m；

b——濾紙折寬，cm；

n——濾紙折數；

h——濾紙高度，cm。

（4）濾紙的長度

      因為濾紙折數為81，每折之間的間隙s為3mm，則濾紙的長度L可以由下式計算：

L=n•s

L——濾紙的長度，mm；

n——濾紙折數；

s——毎折之間的間隙，mm.

      濾芯上端包有發泡材料，不僅保證了空氣濾清器的密封性，而且濾芯通過發泡材料安放在殼體凸臺上。

2、進出口面積計算

      為了提高進氣速度，常將空氣濾清器進口面積設計的略大于出氣口面積，同時，進氣口位置盡可能低，出氣口位置盡可能高，以充分利用腔體的容積。

（1）進氣口的面積

     由下式計算進氣口的面積A：

A=Q’/V

A——進氣口面積，m；

Q'——額定空氣流量，m/min；

V——空氣在進氣口速度，這里取29m/s。

（2）進氣口直徑

      進氣口直徑d可由下式計算：

d=√4A/π

d——進氣口直徑，m；

A——進氣口面積，m。

3、殼體容積計算

      根據空氣濾清器額定空氣體積流量的計算結果，估計空氣濾清器容積。采用下式計算：

V=2.5Vh

V——空氣濾清器容積，L；

V_h——柴油機排量，L。

 

二、空氣濾清器安裝要點

 

      空氣濾清器是發動機非常重要的配套產品之一，它保護柴油發電機，濾除空氣中的硬質灰塵顆粒，向柴油機提供清潔空氣，防止灰塵造成發動機磨損，對柴油發電機組的可靠性和耐久性起關鍵作用。因此，正確地安裝空氣濾清器是非常重要的柴油機維護要點之一。

1、空氣濾清器安裝工具

      小型康明斯發電機組僅用人工手動安裝即可；對于大型康明斯柴油發電機組（1600KW以上），以康明斯QSK60系列為例，空氣濾清器零件構成如表1所示，而完成此安裝需要以下工具。

（1）鉤鏈起吊力達292Kg（643磅）的吊裝帶；

（2）適合高空作業的平臺；

（3）扭矩扳手最小值0-400牛米（0-295英尺-磅）；

（4）白板筆；

（5） 6、10、13毫米扳手；

（6）5、6、10、13、20毫米氣動套筒；

（7）氣動棘輪扳手或12伏/18伏充電鉆。

2、空氣濾清器安裝說明

（1）起吊不當可能會導致嚴重的事故或設備損壞。必須使用合適的起吊設備、鉤鏈以及平壓機起吊空氣濾清器組件或改變其位置，且須由經過培訓且富有經驗的人員操作，并遵循當地的準則和法規。

（2）安裝人員負責確保遵守安全工作規程。建議使用高置提升裝置和腳手架，以便安全地進行安裝。務必在平臺或腳手架上工作，不要置身于康明斯柴油機、基架或交流發電機上。如果不這樣做，可能會導致人身傷害或柴油發電機組損壞。

（3）為防止安裝期間臟物或碎屑進入渦輪組件或空氣過濾系統，在空氣濾清器總成準備進行安裝之前，應將運輸護罩保持在原位。

（4）用白色記號筆標記螺栓頭，以指示已設置所需扭矩。

（5）卸下渦輪增壓機中的所有堵塞器。

（6）涂抹軟管潤滑劑至彎頭和軟管連接器以幫助安裝。

表1  康明斯QSK60系列柴油機空氣濾清器零件組成

 

 三、空濾總成安裝步驟

 

      康明斯發電機組的濾清系統采用了OptiAir™專利技術，使得康明斯在空氣過濾設計方面取得了領先的突破。 這項技術可滿足所有主機廠的關鍵設計要求，如空濾系統外型縮小，適合發電機組日益變小的趨勢；更長的濾清器壽命，從而能延長保養時間間隔；配置的預濾器，能減少系統的阻力，從而最大程度地提高柴油機的性能同時降低故障率。康明斯公司在本文中詳細介紹了空氣濾清器更換的安裝步驟。如下所示：

 

1.安裝4臺維修指示器（22）至4臺空氣濾清器（1）。
2.在適配器（36）中插入鋼管（14），然后安裝端蓋 （35）。
3.使用16M20×35螺栓（26）、32M12平墊圈（25）、M20平墊圈（27）及M12螺釘（28）安裝8條固定帶至帶基座的空氣濾清器（2）。將螺栓緊固到80牛米（59英尺-磅）的扭矩。
4.使用4個配備M20平墊圈（29）及M20彈簧墊圈（30）的M20×2.5mm×35的六角螺栓（31），將空氣濾清器水平支架 （6） （7） 安裝于飛輪外殼兩側，確保支架位于水平位置，然后將螺栓緊固到 388 牛米（286英尺-磅）的扭矩。 5.使用12個M8×18的凸緣螺栓（33），將空氣濾清器支撐（3）安裝至支撐支架（6）（7）上，然后將螺栓緊固到23牛米（17英尺-磅）的扭矩。 6.使用4個MB×30凸緣螺栓（32），將左（4）右（5）空氣濾清器支架安裝至支撐支架（6）（7）上，然后將螺栓緊固到23牛米（17英尺-磅）的扭矩。 7.在其他人的協助下，使用4個M8×30凸緣螺栓（33），將空氣濾清器基座（2）安裝至空氣濾清器支架（4）（5）上，然后將螺栓緊固到23牛米（17英尺-磅）的扭矩。
8.使用2個軟管夾（18）將2個軟管減壓器（13）裝配至2個空氣濾清器（1），然后將軟管夾緊固到5.7 牛米（4英尺-磅）的扭矩。接著再將2個軟管夾（20）松散安裝在軟管連接上方，在此階段請勿完全擰緊。
9.在空氣濾清器基座（2）上的固定帶（8）中插入2個空氣濾清器（1），然后擰緊帶夾螺栓至23牛米（17磅-英尺）。 ● 安裝防雨蓋（9）（此階段可選）。
10. 請使用以下組件為前渦輪增壓機裝配2個前軟管連接。請勿在此階段擰緊管夾。 ● 8×軟管夾（20）。 ● 4×軟管夾（19）。 ● 4×彎頭90° 177.8mm（7英寸）（15）。 ● 4×彎頭-90°177.8mm×139.7mm（7英寸×5.5英）（12）。 ● 4×鋼管177.8mm×369mm（7英寸×14.5英寸）（16）。
11. 請使用以下組件為后渦輪增壓機裝配2個后軟管連接。此階段請勿擰緊夾子。 ● 4×軟管夾（24）。 ●  4×軟管夾（20）。 ● 2×彎頭90°177.8mm（7英寸）（12）。 ● 2×彎頭-90° 177.8mm×139.7mm（7英寸至5.5英寸）（10）。 ● 2×鋼管177.8mm×534mm（7英寸×21英寸）（11）。 12.請連接2套前軟管連接組件至前渦輪增壓機。請勿在此階段擰緊軟管夾。
13.在2根鋼管（14）之間滑動2個軟管夾（37）。 14.在其他人的協助下，在軟管連接（15）（20）之間插入2根鋼管（14w），以確保前軟管連接位于90度位置。將軟管夾緊固至5.7牛米（4磅-英尺）。 15. 使用 2 個軟管夾 （37） 將支架 （17） 安裝至鋼管 （14） 之間。將軟管夾緊固至 5.7 牛米（4 磅-英尺）。
16.在空氣濾清器基座（2）上的固定帶（8）中插入2個空氣濾清器（1），然后擰緊帶夾螺栓至23牛米（17磅-英尺）。 17. 連接 2 套后軟管連接組件至空氣濾清器和后渦輪增壓機。將軟管夾 （20） （23） 緊固至 5.7 牛米（4 磅一英尺）。 18.安裝2個防熱罩（21）至彎頭連接（12），其中一個防熱罩安裝至右側后渦輪增壓機上，另一個安裝至左前渦輪增壓機上。

 

總結：

   選擇空氣濾清器的基本原則是其額定空氣流量必須大于柴油機在額定轉速及額定功率下的空氣流量，即柴油機的最大進氣量。同時，在安裝空間允許的前提下，適當采用大容量和大流量的空氣濾清器是必要的，這有助于減小空氣濾清器的阻力，增大儲塵能力和延長保養周期。目前康明斯系列柴油發電機上主要采用上海弗列加濾清器有限公司生產的空氣濾清器。雖然國內其他廠家生產的空氣濾清器也能滿足康明斯系列柴油發電機的性能要求，但是康明斯公司仍建議和忠告廣大用戶：為了保護您的柴油柴油機，使其達到最佳工作性能，請務必使用上海弗列加濾清器有限公司生產的空氣濾清器。

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