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柴油发电机组的机油泵故障分析和维修方法 |
摘要：机油泵是柴油发电机润滑系统的核心部件，而柴油发电机出现故障的原因多数由于机油泵异常磨损造成的，机油泵提供的机油循环润滑保证了柴油发电机的正常运行，机油泵若出现异常磨损或损坏，将直接导致柴油发电机烧瓦甚至损坏，后果非常严重。所以说机油泵的正常工作才能有效地保证柴油发电机正常运行，本文主要针对柴油发电机机油泵的异常磨损现象进行分析，根据出现的问题提出具体的维修方法，以保证柴油发电机持续地、稳定地工作。
一、机油泵工作原理
柴油发电机机油泵主要作用是通过强制具有一定压力的、温度适宜的清洁机油在柴油发电机内部进行往复循环，从而润滑和冷却柴油发电机各运动机件。当柴油发电机在工作时，通过曲轴带动机油泵主动轴旋转，主轴再带动主动齿轮或内转子转动，随着机油泵主动轴旋转，机油泵进油口的容积腔开始逐渐变大并产生真空，机油在压差作用下被吸入进油口，在机油泵主动轴的继续转动的过程中，机油泵的齿轮或转子容积腔内充满机油，容积腔开始变小且压力增加，机油在受到压力挤压作用下被排出，机油便实现了往复循环流动。
机油泵的工作主要是保证润滑油在润滑系统中能够不断地循环流动。在润滑油循环流动的作用下，不仅能够减少运动机件的摩擦阻力，还能够有效带走各运动机件在工作中产生的热量。其次机油泵在完成机油循环润滑的同时还能起到清洗的作用，机油的循环能带走零件因高速旋转摩擦产生的各种粉末。最后还在零件表面形成一层油膜，对零件起到保护的作用，所以机油泵是柴油发电机的润滑系统核心部件。机油泵按内部结构如图1和图2所示，按安装方式主要分为平装式安装、倒卧式安装和插入式安装。其主要零件主要包括外转子、内转子（齿轮式为主动和从动齿轮）、主动轴、传动齿轮、泵体、泵盖和限压阀等，机油泵是柴油发电机正常工作的重要保障。
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图1 机油泵渲染效果图 |
图2 叶片式机油泵内部结构示意图 |
二、机油泵故障分析
对柴油发电机机油泵的故障进行深入分析，才能快速地且有针对性地找到解决机油泵故障问题的方法。在使用过程中有效的避免柴油发电机机油泵异常磨损故障的出现，提高柴油发电机的运行可靠性。下文就机油泵故障发生的原因展开分析。
1、油封脱落
在客户反馈的故障中，油封脱落在机油泵实际使用过程中时有发生，油封安装位置如图3所示。对柴油发电机机油泵而言，油封的拔脱力主要受油封与油封孔配合过盈量的大小、油封孔圆柱度、油封装配精度等因素影响，这些因素都集中反映在油封的拔脱力上。
（1）油封配合过盈选取
油封与油封孔的过盈公差必须选择合理，过大的配合过盈量会导致骨架油封在装配时压溃或产生切料现象，使油封起不到应有的密封作用。过小的配合过盈量会使油封在受到机油泵内部工作压力时产生松脱现象。合适的过盈量可以借鉴成熟的设计经验加上必要的试验验证。该公差的选定并非一成不变，与机油泵泵体材料、使用工况都是息息相关的。
（2）油封孔的圆柱度
油封孔的圆柱度对油封的过盈配合影响很大，如果有油封孔出现椭圆时，油封与油封孔配合时，会产生局部配合面没有完全贴合的现象，不均匀的配合抱紧力可能使油封在后期使用过程中产生松动现象。
（3）油封的装配
由于装配问题引起的油封脱落失效问题也有发生。压装失效主要时由于油封孔导向结构的设计和压装方法问题。由于油封配合与其它零件配合相比，过盈量会比常规偏大，这就要求机油泵泵体油封孔要有角度小、长度长的导向角，另外上下压装夹具必须中心对正，通过这两点才能保证油封的正确压装。
2、曲轴箱压力过大
曲轴箱内部压力过大也是机油泵出现故障的原因之一。柴油发电机在高速运转过程中必然会产生一定的热量，在柴油发电机运行时气体会通过活塞进入曲轴箱中，这样不仅会对机油造成污染，还会与曲轴箱中的蒸汽混合造成曲轴箱内气体的增加。这种情况如不及时处理就会影响到机油泵的正常运行，比如油封脱落，更严重的是会导致曲轴箱爆炸。同时在对故障柴油发电机修复后进行台架及整车重新复试实验时，再重新监测柴油发电机曲轴箱压力的变化，并通过进行反复实验，最终得出结论：若曲轴箱一直处于负压状态下，就不会发生油封脱落的故障。
3、机油压力异常升高
油封主要是在机油泵工作时起密封作用，它的密封性是至关重要的。如果机油泵转子腔内的机油压力异常升高就可能使油封密封失效产生油封冲出的现象，造成柴油发电机在运行过程中出现漏油，常见泄漏处如图4所示。严重的甚至产生安全隐患，为了保障机油压力不会异常升高，机油泵通常会在机油泵的出油腔上设置限压阀（也称安全阀），限压阀主要由阀芯、弹簧、阀盖组成。当机油泵工作时，若内部压力突然异常升高超过正常值时，在机油压力的作用下，阀芯会推动弹簧动作，迅速释放多余压力，压力达到正常范围后，在弹簧力作用下限压阀迅速关闭。被释放的机油回到机油泵进油腔或柴油发电机油底壳，保证机油泵及柴油发电机始终工作在安全压力范围内。试验表明，异常升高的机油压力不但会造成油封脱失效，还会在机油泵工作过程中加剧内、外转子（或主从齿轮的）的磨损同时工作噪音变大，内、外转子（或主从齿轮）的磨损会直接引起机油泵流量的下降，影响柴油发电机的润滑。
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图3 机油泵油封位置示意图 |
图4 机油泵常见泄漏现象 |
三、维修方法
1、机油压力异常升高的维修方法
机油泵在工作过程中若出现压力异常升高的现象，主要有机油粘度过大、机油泵限压阀卡滞、柴油发电机润滑油路堵塞等原因。
（1）造成机油粘度过大的原因
主要由于用户未按照要求选用规定牌号的润滑油，或是在柴油机刚刚点火处于热车阶段导致。因为润滑油的粘度越大，流动性也就越差，也就无法快速的在润滑油路中进行循环流动，柴油发电机各个运动机件部位也无法得到充分的润滑和冷却。要避免机油粘度过大的问题，这就要求用户必须严格按使用环境选用粘度合适的规定牌号的润滑油，同时在柴油机刚刚启动时，要提醒用户给柴油发电机足够的热车和升温时间，当柴油发电机升温到适宜的温度时（一般85℃~95℃），润滑油温度也会随之升到最合适的温度，在该温度下，润滑油既有良好的流动性，能顺畅地在循环油路中自由流动，同时又具有一定的粘度，足够的机油附着力在润滑同时还能在运动机件表明形成一层油膜用于保护运动机件的摩擦表面，确保柴油发电机得到可靠润滑。
（2）造成机油泵限压阀卡滞的原因
主要是机油泵阀芯卡滞、限压阀孔表面粗糙度差、弹簧失稳等。要避免机油泵阀芯卡滞，必须在机油泵阀芯和阀芯孔设计时选择合理的配合公差和表面粗糙度，并在阀芯孔加工时，选择合适的加工方法，保证阀芯孔的加工精度。最终保障阀芯在机油泵阀芯孔内活动自如。限压阀弹簧失稳、扰度过大也是机油泵限压阀卡滞的又一主因，弹簧失稳则弹簧在工作过程中产生异常弯曲而触碰到阀芯孔壁，这就要求弹簧在设计时要根据限压阀的初始开启压力和截至压力综合考虑计算，选择合适的线径、弹簧刚度、压缩长度和热处理等。在生产过程中，限压阀弹簧进行弹力全检，通过这些措施保证限压阀工作的稳定可靠。
2、曲轴箱压力过大的维修方法
相关实验表明，若曲轴箱力处于负压状态下则不会造成油封脱落的。所以要保证柴油发电机运行过程中曲轴箱的压力不会过高，这样也会延长设备的使用期限，减少零部件的磨损。如果运行时压力超过安全范围可以实行曲轴箱通风的方法。首先就是检查曲轴箱的通风状况，减少阻碍保证自然通风，这样降低压力的同时还能够减少能源消耗，但是如果出现异常高压就必须进行强制性通风来降低曲轴箱压力。其次在柴油发电机设备运行的过程中，也需要提供充足的机油来确保柴油发电机的平稳运行，有效地延长柴油发电机的使用寿命。
总结：
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