康明斯动力设备（深圳）有限公司

 

零件装配与结构组成

更换康明斯空气滤清器的安装流程

 

摘要：空气滤清器的作用是滤清进入气缸空气中的杂质，以减轻压缩系相关零件的磨损。试验表明，不带空气滤清装置的柴油发电机，其缸套、活塞等零件的磨损速度将提高20～30倍。因此，空气滤清器是柴油发电机进气系统的一个重要组成部分，空气滤清器匹配是否合理直接影响柴油发电机的动力性和经济性。空气滤清器的质量，特别是滤芯质量的好坏，是影响柴油发电机早磨的最主要原因之一。为保证柴油发电机可靠运行，避免早磨，敬请用户熟悉和遵守康明斯柴油发电机组随机说明书的规定。

 

一、滤芯的结构设计与公式

 

      空气滤清器工作原理是空气经防雨帽进入旋流管式粗滤器，将大部分粒径较大的灰尘通过引射管抽出去，粗滤效率可达90%以上，粒径较小的灰尘进入精滤器，通过主滤芯的过滤，干净空气通过出气口及连接管进入增压器。康明斯柴油发电机组通常都是采用这种结构的空气滤清器，其过滤能力的总效率≥99.5%。空气滤清器纸质滤芯属于表面过滤，表面积愈大，它的通过能力就愈大，使用寿命就愈长，过滤阻力就愈小，因此力求在有限的空间内，增大滤芯的过滤面积。

1、滤芯过滤面积计算

（1）最大空气量

      计算过滤面积的前提要知道柴油机运转时所需的最大空气量Q，Q可由下式求得：

Q=V•N•η₁•η₂/n.................（公式1）

V——柴油机排量，L；

N——柴油机最高转速，r/min；

η₁——进气效率，柴油机取0.85；

η₂——气缸数效率，4缸及以上为1；

n——为燃烧方式系数，四冲程取2。

      根据柴油机运转时所需最大空气流量可以确定额定空气流量。选用空气滤清器时，其额定空气流量Q'一般取1.1Q~1.15Q。

（2）滤纸过滤面积

      额定空气流量由空气流经过一定封闭面积的滤纸来实现。通过额定空气流量可以计算出滤纸过滤面积。滤纸过滤面积A可由下式求得：

A=Q'/μ.................（公式2）

A——滤纸过滤面积，m；

Q'——额定空气流量，m/min；

μ——空气流经滤纸的速度。

（3）滤纸的表面积

      滤纸表面积是决定滤芯使用寿命的重要参数，用计算出的滤纸表面积和滤纸过滤面积相比较，如果滤纸表面积大于滤纸过滤面积，则说明滤纸表面积合适。反之，必须从新选择滤纸尺寸。按下式可计算滤纸的表面积：

A'=2bnh.................（公式3）

A'——滤纸的表面积，m；

b——滤纸折宽，cm；

n——滤纸折数；

h——滤纸高度，cm。

（4）滤纸的长度

      因为滤纸折数为81，每折之间的间隙s为3mm，则滤纸的长度L可以由下式计算：

L=n•s

L——滤纸的长度，mm；

n——滤纸折数；

s——毎折之间的间隙，mm.

      滤芯上端包有发泡材料，不仅保证了空气滤清器的密封性，而且滤芯通过发泡材料安放在壳体凸台上。

2、进出口面积计算

      为了提高进气速度，常将空气滤清器进口面积设计的略大于出气口面积，同时，进气口位置尽可能低，出气口位置尽可能高，以充分利用腔体的容积。

（1）进气口的面积

     由下式计算进气口的面积A：

A=Q’/V

A——进气口面积，m；

Q'——额定空气流量，m/min；

V——空气在进气口速度，这里取29m/s。

（2）进气口直径

      进气口直径d可由下式计算：

d=√4A/π

d——进气口直径，m；

A——进气口面积，m。

3、壳体容积计算

      根据空气滤清器额定空气体积流量的计算结果，估计空气滤清器容积。采用下式计算：

V=2.5Vh

V——空气滤清器容积，L；

V_h——柴油机排量，L。

 

二、空气滤清器安装要点

 

      空气滤清器是发动机非常重要的配套产品之一，它保护柴油发电机，滤除空气中的硬质灰尘颗粒，向柴油机提供清洁空气，防止灰尘造成发动机磨损，对柴油发电机组的可靠性和耐久性起关键作用。因此，正确地安装空气滤清器是非常重要的柴油机维护要点之一。

1、空气滤清器安装工具

      小型康明斯发电机组仅用人工手动安装即可；对于大型康明斯柴油发电机组（1600KW以上），以康明斯QSK60系列为例，空气滤清器零件构成如表1所示，而完成此安装需要以下工具。

（1）钩链起吊力达292Kg（643磅）的吊装带；

（2）适合高空作业的平台；

（3）扭矩扳手最小值0-400牛米（0-295英尺-磅）；

（4）白板笔；

（5） 6、10、13毫米扳手；

（6）5、6、10、13、20毫米气动套筒；

（7）气动棘轮扳手或12伏/18伏充电钻。

2、空气滤清器安装说明

（1）起吊不当可能会导致严重的事故或设备损坏。必须使用合适的起吊设备、钩链以及平压机起吊空气滤清器组件或改变其位置，且须由经过培训且富有经验的人员操作，并遵循当地的准则和法规。

（2）安装人员负责确保遵守安全工作规程。建议使用高置提升装置和脚手架，以便安全地进行安装。务必在平台或脚手架上工作，不要置身于康明斯柴油机、基架或交流发电机上。如果不这样做，可能会导致人身伤害或柴油发电机组损坏。

（3）为防止安装期间脏物或碎屑进入涡轮组件或空气过滤系统，在空气滤清器总成准备进行安装之前，应将运输护罩保持在原位。

（4）用白色记号笔标记螺栓头，以指示已设置所需扭矩。

（5）卸下涡轮增压机中的所有堵塞器。

（6）涂抹软管润滑剂至弯头和软管连接器以帮助安装。

表1  康明斯QSK60系列柴油机空气滤清器零件组成

 

 三、空滤总成安装步骤

 

      康明斯发电机组的滤清系统采用了OptiAir™专利技术，使得康明斯在空气过滤设计方面取得了领先的突破。 这项技术可满足所有主机厂的关键设计要求，如空滤系统外型缩小，适合发电机组日益变小的趋势；更长的滤清器寿命，从而能延长保养时间间隔；配置的预滤器，能减少系统的阻力，从而最大程度地提高柴油机的性能同时降低故障率。康明斯公司在本文中详细介绍了空气滤清器更换的安装步骤。如下所示：

 

1.安装4台维修指示器（22）至4台空气滤清器（1）。
2.在适配器（36）中插入钢管（14），然后安装端盖 （35）。
3.使用16M20×35螺栓（26）、32M12平垫圈（25）、M20平垫圈（27）及M12螺钉（28）安装8条固定带至带基座的空气滤清器（2）。将螺栓紧固到80牛米（59英尺-磅）的扭矩。
4.使用4个配备M20平垫圈（29）及M20弹簧垫圈（30）的M20×2.5mm×35的六角螺栓（31），将空气滤清器水平支架 （6） （7） 安装于飞轮外壳两侧，确保支架位于水平位置，然后将螺栓紧固到 388 牛米（286英尺-磅）的扭矩。 5.使用12个M8×18的凸缘螺栓（33），将空气滤清器支撑（3）安装至支撑支架（6）（7）上，然后将螺栓紧固到23牛米（17英尺-磅）的扭矩。 6.使用4个MB×30凸缘螺栓（32），将左（4）右（5）空气滤清器支架安装至支撑支架（6）（7）上，然后将螺栓紧固到23牛米（17英尺-磅）的扭矩。 7.在其他人的协助下，使用4个M8×30凸缘螺栓（33），将空气滤清器基座（2）安装至空气滤清器支架（4）（5）上，然后将螺栓紧固到23牛米（17英尺-磅）的扭矩。
8.使用2个软管夹（18）将2个软管减压器（13）装配至2个空气滤清器（1），然后将软管夹紧固到5.7 牛米（4英尺-磅）的扭矩。接着再将2个软管夹（20）松散安装在软管连接上方，在此阶段请勿完全拧紧。
9.在空气滤清器基座（2）上的固定带（8）中插入2个空气滤清器（1），然后拧紧带夹螺栓至23牛米（17磅-英尺）。 ● 安装防雨盖（9）（此阶段可选）。
10. 请使用以下组件为前涡轮增压机装配2个前软管连接。请勿在此阶段拧紧管夹。 ● 8×软管夹（20）。 ● 4×软管夹（19）。 ● 4×弯头90° 177.8mm（7英寸）（15）。 ● 4×弯头-90°177.8mm×139.7mm（7英寸×5.5英）（12）。 ● 4×钢管177.8mm×369mm（7英寸×14.5英寸）（16）。
11. 请使用以下组件为后涡轮增压机装配2个后软管连接。此阶段请勿拧紧夹子。 ● 4×软管夹（24）。 ●  4×软管夹（20）。 ● 2×弯头90°177.8mm（7英寸）（12）。 ● 2×弯头-90° 177.8mm×139.7mm（7英寸至5.5英寸）（10）。 ● 2×钢管177.8mm×534mm（7英寸×21英寸）（11）。 12.请连接2套前软管连接组件至前涡轮增压机。请勿在此阶段拧紧软管夹。
13.在2根钢管（14）之间滑动2个软管夹（37）。 14.在其他人的协助下，在软管连接（15）（20）之间插入2根钢管（14w），以确保前软管连接位于90度位置。将软管夹紧固至5.7牛米（4磅-英尺）。 15. 使用 2 个软管夹 （37） 将支架 （17） 安装至钢管 （14） 之间。将软管夹紧固至 5.7 牛米（4 磅-英尺）。
16.在空气滤清器基座（2）上的固定带（8）中插入2个空气滤清器（1），然后拧紧带夹螺栓至23牛米（17磅-英尺）。 17. 连接 2 套后软管连接组件至空气滤清器和后涡轮增压机。将软管夹 （20） （23） 紧固至 5.7 牛米（4 磅一英尺）。 18.安装2个防热罩（21）至弯头连接（12），其中一个防热罩安装至右侧后涡轮增压机上，另一个安装至左前涡轮增压机上。

 

总结：

   选择空气滤清器的基本原则是其额定空气流量必须大于柴油机在额定转速及额定功率下的空气流量，即柴油机的最大进气量。同时，在安装空间允许的前提下，适当采用大容量和大流量的空气滤清器是必要的，这有助于减小空气滤清器的阻力，增大储尘能力和延长保养周期。目前康明斯系列柴油发电机上主要采用上海弗列加滤清器有限公司生产的空气滤清器。虽然国内其他厂家生产的空气滤清器也能满足康明斯系列柴油发电机的性能要求，但是康明斯公司仍建议和忠告广大用户：为了保护您的柴油柴油机，使其达到最佳工作性能，请务必使用上海弗列加滤清器有限公司生产的空气滤清器。

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