康明斯动力设备（深圳）有限公司

 

故障检修与技术维护

康明斯柴油发电机的机油、进排气、气缸压力异常处理措施

摘要：正确柴油发电机故障诊断方法可加快柴油发电机故障排查效率，对潜在的柴油机故障预测与防范，提前规避不确定故障风险，是当传统柴油机面临的亟待解决问题。本文分析了柴油发电机压力异常问题，针对具体油压异常、进排气压力异常、背压太高、气缸压力太低四方面问题，识别了故障潜在的后果危害，针对不用压力异常故障原因展开分析，提出了柴油发电机压力异常排除措施，解除了柴油发电机典型故障，保证柴油发电机良性运行。

一、故障现象

      柴油发电机压力异常包括机油压力、进气压力、排气压力、气缸压力等运行参数未能保持正常工况阈值参数，威胁到柴油机运行安全的异常故障现象。

1、油压异常现象

      当出现进排压力异常时，表现机油压力表指示的数值远低于技术要求（如图1所示），或者是滤清器前后压力相差很大，超过150KPa。

2、进排气压力异常现象

（1）当出现进排压力异常时，表现为中冷器前（后）的气体压力太低，在全负荷时，低于150KPa（正常值170--180KPa）或无右排缸压力差别太大，超过30KPa；

（2）涡轮前排气压力太高，全负荷时，大于160KPa（正常值140—150KPa），或左右排缸压力差别太大，超过30KPa；

（3）涡轮后排气压力太高，大于3KPa，即所谓背压太高。

3、气缸压力太低现象

      所谓气缸压力太低，指压缩过程中气缸压缩压力太低。任何一缸的最小压力不应低于最大压力气缸的70％，任何气缸压力读数不应低于690KPa，曲线如图2所示。例如，如果任何一缸的最高压力为1035KPa，则其它缸的最低容许压力为725KPa。

图1  油压表显示低于20PSI

图2  柴油机气缸压力曲线

 

二、后果危害

            柴油发电机在日常使用中，出现压力异常时比较普遍的问题，压力异常时若不及时处理，会导致柴油发电机润滑失效、功率下降、油耗升高和冒黑烟，严重情况下造成异常磨损和拉缸、拉瓦现象。

1、机油压力异常的后果

（1）机油压力过低，引起润滑不良，甚至润滑失效。造成零件异常磨损和轴承烧损事故，影响柴油发电机可靠性和使用寿命及正常工作。

（2）当机油滤清器前后压力差太大时，造成机油不经滤清，直接从旁通阀进入主油道，使不洁之机油进入摩擦付，造成异常磨损和拉缸、拉瓦现象。

2、进排气压力异常的后果

（1）进气歧管压力过高的故障现象会导致柴油机出现抖动、加速不够、油耗增加等问题，甚至还可能导致柴油机无法正常启动；而相反的，进气歧管压力过低就会影响柴油机的性能和燃油经济性，也会导致排放不达标。

（2）排气背压对发动机的动力性、经济性和排放性能有很大的影响。会使排气不畅，倒致气缸内气体无法正常排出，影响进气量，使发动机性能下降。

3、气缸压力异常的后果

（1）柴油机气缸压力过低，会造成柴油机动力下降，燃油或机油消耗量增加，排放超标，起动困难。

（2）柴油机气缸压力过高，会造成柴油机工作爆燃，起动困难。

（3）柴油机各缸压力不均，会造成柴油机运转粗暴或缺缸。

三、原因分析

 

1、机油压力异常原因

① 当控制器出现图3标志，表示油底壳油量不足。从而使油泵流量减小，或者机油管路破裂均造成油压不足。

② 机油滤清器脏污，阻力增大，使机油流通能力减小，造成油压过低同样机油泵故障或管路有气，产生气阻，均造成机油流量减小，引起油压过低。

③ 机油压力与机油粘度成比例关系。当机油内有水或柴油，或者油温太高，均使机油粘度下降，从而引起油压过低∶同样冷却系统有故障，如风扇转速过低，低温水泵泵量小，油冷器脏污均造成油温过高，而使油压过低。轴承间隙过大，泻油太多，保不住油压，也造成油压过低。

④ 调压阀弹簧断裂，使系统内压力失去平衡，造成回油量大，而使主油道内机油压力过低。同样当调压阀卡滞或调节不当，均使机油回油太多，引起主油道油压过低。

2、进排气压力异常原因

      由于康明斯系列柴油发电机是增压中冷进气系统，所以除从进排气系统分析外，还要充分考虑增压器和中冷器的因素。进排气压力来源如图4所示。

① 空气滤清器污堵，进气真空度大，造成压气机后气压低。

② 压气机污堵，既使压气机效率降低，又使空气流阻增大，造成增压压力降低。

③ 增压器任何故障，如喘振、叶轮和壳体间隙过大，喷嘴环面积变大，均导致增压压力降低。

④ 进气管漏气、中冷器污堵，均使进入气缸的进气压力不足。

⑤ 排气消声器污堵，柴油排气背压增大，增压的效率下降，造成压气机后压力降低。

⑥ 配气相位错乱，影响柴油发电机的性能和排气脉波的效率。使增压器作功能力下降，造成进气压力不足。

3、气缸压力过低原因

      影响柴油发电机气缸压缩压力的因素。

① 缸套活塞环的密封及气门的密封直接影响缸内压缩压力。密封不严，将导致气体从活塞环窜入曲轴箱和从气门座处漏掉。

② 压缩比过低，造成气体压缩程度不足，引起压缩压力过低而进气压力过低时，尽管压缩程度足够，也因压缩始点压力低，导致压缩终点压力低。

图3  当出现此图标志即代表机油压力低

图4  进排气压力来源示意图

 

四、诊断方法和排除措施

     对于压力异常的诊断主要靠仪器仪表法诊断。并用拆检法找出造成压力异常的原因和部位。对压力异常的不同表现形式和不同的原因，应分别采取措施。

1、油压异常解决方法

（1）首先应对造成供油不足的润滑系统方面的因素予以排除。

① 更换破裂之管路和修理管路连接面，使之不漏油。

② 放掉管路中之空气，消除气障。

③ 向油底壳加足机油。

④ 通过化验，对油中有柴油、有水予以确认。当机油粘度下降（小于11min2/s）、闪点降低（小于200℃）和水分增加，都说明油中有柴油或水分。此时应当予以更换。

⑤ 清洗污堵机油滤清器滤芯。

⑥ 通过在试验台上试验，对供油量不足之机油泵进行修理调整，使其恢复流量。

⑦ 对卡滞或弹簧断裂之调压阀予以更换，修理调整。

（2）然后对冷却系统进行修理，使其提高冷却能力。

① 清洗或修理机油冷却器。

② 修理低温散热器和低温水泵。

③ 调整或修理风扇传动皮带和传动液力偶合器，使风扇达到规定的转速。

（3）对因轴承间隙过大或烧瓦引起油压降低，则应更换、修复轴承，使之达到技术要求。

2、进排气压力异常解决方法

      对气压过低，则应主要从进排气系统的零部件上予以排除。

（1）首先排除漏气因素，更换进排气管漏气处法兰垫片或胶圈，密封处如图5所示。

（2）然后清洗讲排气系统流通部件，如清洗空气滤、中冷器、压气机及排气消声器等。

（3）检查和调整配气相位，原理动态图如图6所示。

（4）修复增压器，如调整叶轮和涡壳间隙，喷油环面积及涡轮端面间隙等。

3、缸压异常解决方法

      对气缸压缩压力过低，主要从燃烧和进气系统予以排除。

（1）保证进气压力在规定范围内。

（2）更换活塞环，修复或更换缸套、活塞，使之密封良好。

（3）研磨气门，使气门与座密封良好。

（4）调整气缸垫片厚度，保持气缸盖与活塞间最小余隙在1~1.5mm之间。

 

图5  排气管与增压器密封连接

 总结：

      柴油发电机需要运行效率及运行过程的可靠性，如果发生故障，一方面会影响使用效率，另一方面会给用电安全性造成影响，甚至造成重大财产损失。因此，柴油发电机潜在故障要提前诊断与排除，保证运行工况的可靠性。本文分析柴油发电机压力问题，针对故障现象、后果危害、解决措施三部分展开论述；主要阐述了柴油发电机压力异常问题，针对柴油机存在的油压、气压、缸压问题展开分析，并对问题产生因素全面剖析，针对具体故障情况做出了具体解决措施，帮助柴油机排除与解除故障，促进柴油发电机良性运行，满足经济效益的同时，确保柴油发电机使用过程中的安全性能。

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