重康动力（深圳）有限公司

 

故障检修与技术维护

柴油发电机飞车现象的原因、危害及应对措施

 

摘要：柴油机飞车是指柴油发电机组在运行过程中转速失控，急剧上升并超过额定转速的现象。这种情况通常发生在柴油机调速系统失效、燃油供给失控、进气系统和突然卸载时，可能导致机械损坏、安全隐患、环境污染和经济损失。因此，康明斯公司告诫用户应通过定期维护、安装保护装置和加强培训，可以有效预防飞车发生。

 

一、“飞车”现象和危害

 

1、故障现象

      在调速器的控制下，柴油发电机在某工况运转时，转速是稳定的。即使当工作机械突卸全部负荷时，柴油发电机的转速也不会太高，一般只能超过卸载前转速的8%以下。当发生"飞车"时，是指柴油发电机失去控制，转速迅速增高，大大超过标定转速。此时还伴随着以下现象∶

（1）声音异常

      由于转速突升，带来柴油发电机燃烧噪声、空气噪声和机械噪声均迅速增大，甚至使人无法承受。

（2）振动异常

      由于转速突升，柴油发电机惯性力的不平衡大大增加，因此，使些油机振动急剧增加。此时还往往伴随着机件损坏。

2、后果危害

 （1）机械损坏

① 发动机损坏：超速运转会导致活塞、连杆、曲轴等部件承受过大应力，可能引发断裂或变形。

② 涡轮增压器损坏：转速过高可能使涡轮增压器超速运转，导致叶片断裂或轴承损坏。

③ 其他部件损坏：飞车还可能损坏燃油系统、冷却系统等。

（2）安全隐患

① 设备失控：飞车时发动机动力输出不稳定，可能导致设备失控，增加事故风险。

② 火灾风险：超速运转可能使发动机过热，甚至引发火灾。

（3）环境污染

① 排放增加：飞车时燃烧不完全，导致有害气体排放增加，污染环境。

② 噪音污染：发动机超速运转会产生巨大噪音，影响周围环境。

（4）经济损失

① 维修费用高：飞车造成的机械损坏通常需要高昂的维修费用。

② 停机损失：设备因飞车损坏而停机，可能导致生产中断，带来经济损失。

（5）操作人员风险

① 心理压力：飞车发生时，操作人员可能因紧张而操作失误，进一步加剧危险。

② 人身伤害：严重飞车可能导致发动机爆炸或火灾，威胁操作人员安全。

 

二、主要原因分析

 

1、调速器故障

      调速器是控制柴油机转速的关键部件。如果调速器失效（如弹簧断裂、卡滞等），柴油机将无法正常调节转速，导致飞车。

① 当调速器运动件卡滞时，此时转速升高应将齿条拉回小油量位置，但由于卡滞无法控制喷油泵油量，故造成飞车。

② 当调速弹簧断裂、离心力和弹簧拉力失去平衡，也会造成调速失灵，无法控制喷油泵油量，造成柴油发电机飞车。

③ 调速器飞铁的作用是当柴油发电机转速升高时，飞铁离心惯性力推动推杆移动，通过杠杆将喷油泵齿条拉向供油量小的位置，使柴油发电机转速降低。如调速器飞铁松脱，就失去了这个作用，从而导致柴油发电机飞车。

④ 调速器内机油太多，或温度低、粘度大，使调速器飞铁运动受阻，减少了飞铁的离心惯性力，使减少喷油泵供油量的作用受到影响，从而导致柴油发电机飞车。

2、燃油供给失控

      燃油泵或喷油器故障可能导致过量燃油进入气缸，使柴油机转速急剧上升。

① 喷油泵齿条卡死在大油量的位置，喷油泵柱塞卡死在大油量位置，此时无论调速器怎么控制它都无济于事，所以造成因喷油过多而飞车。

② 康明斯系列柴油发电机左右排两喷油泵的齿条靠一根拉杆连接。这样调速器就可以同时控制这两个油泵了，当连接拉杆松脱时，调速器便无法对另一个喷油泵进行控制，当齿条在大油量时便会发生柴油发电机飞车。

③ 喷油泵弹簧断裂往往造成柱塞油量调节齿圈卡死。此时，调速器无法对它进行控制，造成柴油发电机因供油量过大而飞车。

④ 康明斯系列柴油发电机，其喷油泵柱塞的螺旋槽是左旋的。如果拆装过程中误装了右旋向旋槽的柱塞，这样在运转中，当转速过高.调速器控制需减油时，而恰恰是加油使转速会更高造成柴油发电机飞车。

⑤ 柴油发电机在出厂前是根据功率大小，将喷油泵齿条予以固定和铅封的。此处不允许任意拆卸的。如果对铅封进行了开封，造成齿条最大供油位置改变，也往往会引起柴油发电机飞车。

3、进气系统问题

      如果进气系统中有额外的可燃物（如机油或燃油）进入燃烧室，可能导致柴油机转速失控。

（1）涡轮增压器故障：

① 涡轮增压器的密封件损坏，导致机油泄漏到进气管道中。

② 机油进入燃烧室后，会作为额外的燃料燃烧，导致柴油机转速失控。

（2）曲轴箱通风系统故障：

      曲轴箱通风系统（如PCV阀）失效，导致过多的机油蒸汽进入进气系统。这些机油蒸汽会参与燃烧，增加柴油机转速。

（3）进气管道污染：

      进气管道中积累过多油污或可燃物（如燃油或清洁剂残留）。这些物质进入燃烧室后，会导致燃烧过量。

（4）空气滤清器堵塞或失效：

      空气滤清器堵塞可能导致进气不足，但同时如果有额外的可燃物进入，也可能引发飞车。

（5）外部可燃气体进入：

      在某些特殊环境中（如油气田、化工厂），外部可燃气体可能通过进气系统进入柴油机，导致飞车。

4、负载突然卸载

（1）负载突然消失：当负载突然卸载，动力系统输出的能量无法被有效吸收，导致转速急剧上升。

（2）调速器失效：调速器无法及时调整燃油或动力输出，导致柴油机超速。

（3）控制系统故障：如传感器或执行器故障，导致系统无法正确响应负载变化。

（4）机械连接问题：如离合器或传动系统故障，导致负载与动力系统脱开。

 

三、应对措施

 

1、立即切断燃油供应

（1）操作：迅速关闭供油泵燃油阀或切断油路（供油泵原理如图1所示），阻止燃油进入柴油机。

（2）目的：减少燃油供给，迫使柴油机熄火。

2、切断进气

（1）操作：用厚布或专用工具堵住进气管。

（2）目的：限制空气进入，降低燃烧效率，迫使柴油机熄火。

3、使用减压装置

（1）操作：如有减压装置，启动以释放气缸压力。

（2）目的：减少气缸压力，迫使柴油机熄火。

5、关闭电源

（1）操作：关闭点火开关或断开电源。

（2）目的：停止点火系统工作，防止继续运转。

6、紧急停机

（1）操作：按下紧急停机按钮（如有），其位置如图2所示。

（2）目的：立即停止柴油机运行。

 

图1  柴油机供油泵原理图

图2  柴油发电机组紧急停机按钮位置图

 

7、疏散人员

（1）操作：确保周围人员远离危险区域。

（2）目的：防止飞车造成伤害。

8、检查与维修

（1）操作：飞车停止后，检查调速器、燃油系统等部件。

（2）目的：找出故障原因并进行维修，防止再次发生。

9、定期维护

（1）操作：定期检查燃油系统、调速器等关键部件。

（2）目的：预防飞车现象。

10、加装保护装置

（1）操作：柴油机超速保护停车系统通常通过监测柴油机的转速来实现其功能，其装置结构如图3所示，原理如图4所示。当转速传感器检测到柴油机转速超过预设的安全阈值时，系统会立即启动停车程序。这个过程可能包括切断燃油供应、关闭进气阀门或采取其他紧急制动措施，以确保柴油机迅速且安全地停车。

（2）目的：柴油机超速保护停车装置能够在柴油机转速超过设定值时自动触发停车机制，从而防止因超速造成的设备损坏。同时，它还能在紧急情况下切断燃油供应，确保柴油机安全停车，降低事故风险。

图3  柴油机超速保护装置结构图

图4  柴油机超速保护装置原理图

 

总结：

      柴油机飞车是一种严重故障，需高度重视并及时处理，以避免设备损坏和安全事故。因此，操作人员应熟悉紧急停机操作，保持冷静，迅速判断并采取措施。同时需要注意确保自身和他人安全，避免靠近旋转部件。通过本文上述这些措施，可以有效应对柴油机飞车，减少损失和风险。

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