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康明斯柴油发电机水温、油温和排气温度过高的原因
发布时间:2022-07-10 10:19:17  ▏阅读:

 

故障检修与技术维护

康明斯柴油发电机水温、油温和排气温度过高的原因

 

摘要:柴油发电机温度异常,是指柴油发电机水温、油温、排温、轴承温度等超过正常值,也就是的柴油发电机过热的表现。柴油机工作过程中,燃料在气缸内燃烧所产生的热量,一部分转化为有效功,一部分随着废气排到大气中去,另有一部分的热量则通过与燃气接触的零件,传递给冷却介质被带走,如果没有冷却介质及时地把受热零件的热量传递出去,将使零件温度急剧升高,造成许多严重后果,柴油机也就无法在允许的温度条件下正常地工作。通常情况下,可以直观地从水温表、油温表上观察柴油机的温度,也可以用手触摸机体,其次就是观察水箱口或机体侧面呼吸器口所散发出的热气。如果柴油机的温度过高,应根据具体情况进一步分析造成温度过高的原因。


一、故障现象

 

      以康明斯系列柴油发电机为例,对高速大功率柴油发电机来说,正常的机油温度和出水温度在70--85℃之间,正常的排气温度在600℃以内,正常的轴承温度在 80℃以内。当出现温度异常时,有以下现象∶

1、机油温度指示表如图1所示。机油温度超过 90℃,此时还往往伴随着机油压力下降和从呼吸器冒油气。

2、冷却液温度指示表如图2所示。水温超过 85℃或者进出水温差超过10℃。有时短时间成蒸汽状态,超过 100℃。此时伴随着从膨胀水箱加水口处向外冒蒸汽。甚至会在冷却系统中产生局部气障。

3、排气温度超过 600℃,此时伴随着排气管发红,甚至从排气管喷出火苗。

4、轴承温度超过 100℃,此时往往伴随着轴承烧损,从呼吸器向外冒出烟雾。

 

机油温度表.png

图1  机油温度表

水温表指示图-柴油发电机组.png

图2  水温表指示图

 

二、后果危害

 

      发生温度异常会带来以下危害∶

1、 当发生水温异常时,破坏正常配合,那将导致活塞拉缸、甚至抱缸,缸盖裂纹、.气门磨损大等。还会造成缸内空气充量减少使柴油机功率下降,也会增加缸套穴蚀。

2、当发生油温异常时,将导致油压不足,轴承、缸套等零件异常磨损,甚至烧瓦、拉缸。

3、当发生排气温度异常时,将导致活塞、缸盖.、气门、燃气涡轮受热零件热负荷大,强度下降,磨损增加,甚至裂纹、损坏。

4、当发生轴承温度异常时,将导致轴承异常磨损或烧损。

      很多危害,对发动机非常有害,绝对不可以。比如冲坏气缸垫、烧坏轴瓦,发生机械故障。温度过高还会造成充气量下降、功率降低、水箱开锅、冷确水沸腾蒸发,会使发动机各部件间隙变小、磨损加剧,直至发动机停止工作。

 

三、 原因分析

 

1、水温异常

      冷却系统如图3所示。既然水温异常表现为出水温度过高或进出水温差过大,因此分析原因时,这两方面均应予以考虑。柴油发电机超负荷运转或供油角太早太晚,是由于柴油发电机产生的热量多,而冷却系统不适应要求,所以造成水温高。水温过高应主要从传热和散热两个方面去分析原因。从散热方面分析,当热量散不出去时,必然引起的柴油发电机水温过高。

(1)由于偶合器的故障使风扇因滑差大,或汽囊离合器打滑使风扇转速达不到要求,因而风量减小,散热不足造成柴油发电机水温过高。

(2) 高温水泵因故障造成水量不足,或因管路中有空气,产生气障,造成水量不足;或管路泄漏造成水量不足;或者冷却系统管路和部件阻力大造成水量不足;以及散热器内水量不足,均使通过冷却水带走的热量减小,造成柴油发电机水温过高。

(3) 高温水泵(或散热器)的故障,使散热量减小,造成柴油发电机水温过高。

(4)柴油发电机水道(机体.缸盖)污堵,或铸造质量不佳,使水道通流能力太小,均使水的流量减小,从而柴油发电机热量向外传出受到影响,造成柴油发电机水温过高。

(5)从传热方面分析,当热量交换有问题,热量传不出去,也引发的柴油发电机水温过高。散热器结垢、污堵或散热片间脏污,造成水的热量向空气散热受阻。造成柴油发电机水温过高。

(6)凡是由于水的流量小造成水温高的原因,也是柴油发电机进出水差大的原因。因为柴油发电机的传热量是水的流量和温差、比热的乘积,比热和总传热量一定,所以水的流量越小,温差就会越大。

2、机油温度异常

      柴油机润滑系统如图4所示。柴油机正常技术状态时,燃烧所产生的热量,一部分变成有用功,一部分由废气带走,还有一大部分热量及摩擦生热,由冷却水和机油带走。而温度升高的机油通过机油冷却器,将热量再传给冷却水,从血使温度始终保持在 85℃以下。所以出现温度过高时。 主要从生热和传热途径进行分析。

(1)柴油机超负荷运转时,燃烧热量高,机油吸热多,所以导致机油温度过高。

(2)当中冷水泵流量小或低温散热器散热效果不女好, 或机油冷却器冷却效果不好,或风扇转速低,均使机油的热量传不出去,从而造成油温过高。

(3)油底壳油不足或机油泵泵量小, 均使参加循环换热的机油量不足,散热效果差,也造成机油温度过高

(4)当轴承烧损时,有大量摩擦热散发到机油中,或者活塞环漏气,高温燃气加热机油,这一切均导致油温过高。

3、 排温异常

      影响排气温度过高的原因,主要是由燃烧系统、燃油系统、.进排气系统造成的。柴油发电机排气温度是指柴油发电机燃烧后排出的废气的温度。正常的排气温度取决于柴油发电机正常的燃烧。正常燃烧的基本条件是一定数量的燃油,在雾化良好的状态下和足够的空气良好的混合。在燃烧室内完全燃烧。所以任何不满足这些条件的因素,均会造成排温过高。

(1)进气系统的阻力大的因素均导致进入柴油发电机的空气量不足,使油气海合质量不好。扫气效果差,从而引起排温升高。

(2)进气系统中的管路漏气,将使空气进不到气缸中;而排气系统管路漏气,将使排气能量减小导致增压器作功减小,压气后气压降低,减少了向缸内供气,排气系统的阻力加大。使柴油发电机排气背压增大,降低了涡轮膨胀比和增压压力,也减小了进入缸内的空气;而增压器的任何故障都使增压压力降低,减少了向缸内供气和影响扫气效果,从而引起排温升高。

(3)气门间隙不对,导致配气相位不对。如排气门间隙小,则排气门开的早,使缸内燃烧气体膨涨不充分即被排出;如排气门间隙大,则排气门开的晚,关闭早,排气时间截面变小,排气不充分;如进气门间隙过大,则进气门开的晚,关闭早。进气时间截面变小,进气不允分和扫气效果不佳∶如进气间隙过大, 又会因产生气门重叠期间的废气倒灌。使进气充量中废气含量高,这一切均造成燃烧不充分,排气温度过高。

(4)供油角过晚,产生过后燃烧,排温升高;喷油器雾化不良,燃烧不充分,排温升高。

(5)燃油品质,特别是十六烷质,残炭、胶质等指标不符合要求,也造成燃烧不充分引起做排温升高。

(6)至于气缸压缩压力低,造成排温高是因为此时柴油发电机的指示热效率降低,燃烧不完全所致。

(7)柴油发电机的排温与负荷成比例,负荷越大,排温越高。所以柴油发电机超负荷运行造成排温过高是在情理之中的事情。

(8)中冷进水温度过高,使中冷器后的空气温度就高;还有环境温度高;环境气压低,均造成进入气缸的空气量减少,燃烧不完全,排气效果不佳,从而排温升高。

 

冷却系统图-柴油发电机组.webp.png

图3  柴油机冷却系统循环图

机油润滑示意图-柴油发电机组.png

图4  柴油机机油润滑示意图

 

四、排除措施

 

      对温度异常的诊断,可用热工仪表监测法诊断出温度异常的程度和原因。当然也可用触模法或比较法诊断水温和油温异常,用观察法诊断排温异常。针对诊断出的原因,有的放矢的排除故障。

1、机油温度过高

① 首先加足机油,放掉管路中的空气,消除气障。

② 如是冷却系统原因造成,则应清洗或更换机油冷却器,恢复其冷却效果∶修理或更换水泵,保证水的流量足够;调整偶合器和皮带松紧度,使风扇转速达到正常;清洗或修理低温散热器,恢复其冷却效果。

③ 如系润滑系统造成,则应修复或更换机油泵,使其泵量达到要求。

④ 如系超负荷引起,则应减载运行。

2、水温过高

① 如系冷却系统散热效果差引起,则应视情况调整和修理偶合器,调整风扇的松紧程度,使风扇转速达到要求放掉水路中之空气,消除气障修理或更换水泵,使泵量达到要求;清洗散热器,使其良好的散热;清理冷却系统和机体、缸盖水道的水垢。

②如系供油角不对引起水温过高,则应重新调整供油提前角;

③如系超负荷运行引起,则应降载运行。

3、排温过高

① 首先保证进排气系统工作正常,清洗空滤器∶清洗压气机叶轮流道;清洗进气道∶清洗排气消声器;修理或更换漏气处之垫片,保证密封良好∶调整气门间隙;修理或更换有故障之增压器,使之供气正常。

② 调整供油提前角,使之符合要求;检查和修理喷油器,使之雾化良好;调整各缸供油量,使之一致更换不合格之柴油修理和更换活塞环,使之密封良好研磨气门,使之密封良好。

③ 检查和修理冷却系统,使中冷水温保持在要求范围∶检查和修理低温冷却系统,使之冷却正常,保持中冷水温在规定范围内。

④ 如系超负荷运转,则应降载运行。

⑤ 如环境温度太高,或大气压力太低,则应降载运行。

 

总结:

      由于冷却系统的各种因素导致的水温高会造成柴油机过热。此时,过热的零件强度和刚度会降低,正常的配合间隙会被破坏,运动件间的润滑油会变质和焦化,结果使得受力零件可能损坏,运动零件的摩擦和磨损加剧,进入气缸的空气由于强烈受热,比容增大,使得实际进入气缸中的空气质量减少。最终使柴油机工作不可靠、使用寿命下降、动力性和经济性变差。油温高会使摩擦副间的润滑油膜遭到破坏,出现干摩擦现象,使摩擦力增大,结果是柴油机内部的功率损耗增大,影响动力输出。严重的将导致摩擦副表面熔化,这又进一步造成油温升高,造成恶性循环。对以上所述造成水温高、油温高的各种原因,应根据不同的情况,逐个采取相应的措施予以排除。谨记履行迅速、快捷的原则,抓住问题的本质,及时排除故障所在。

 


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