摘要： 柴油发电机正常运转时，其声音是有节奏的，并符合一定的规律。即在不同的工况时，其声音的大小和频率分布是一定的。当发生噪声异常时，有以下几种情况：敲击声、铛铛声、嚓嚓声、喝喝声。柴油发电机发生声音异常一般有燃烧过程恶化造成的燃烧噪声异常；进排气系统漏气造成的空气动力噪声异常；零件磨损过大和机械零部件损坏、松动，造成的机械噪声异常。本文按故障现象、原因分析、诊断方法与排除措施四个方面，梳理燃烧噪声、空气动力学噪声、机械零件磨损噪声与运动件松脱卡住损坏噪声的成因与判断依据，并给出听诊法、工况变化法、声振仪器诊断法与部分停止法等诊断手段。
一、故障现象
柴油发电机正常运转时，其声音是有节奏的，并符合一定的规律。即在不同的工况时，其声音的大小和频率分布是一定的。当发生噪声异常时，有以下几种情况：
1. 敲击声
（1）声音特征
这种声音钝哑沉闷，且常伴有柴油发电机振动加剧。
（2）可能的指向
敲击声多与轴承间隙过大、活塞与缸套间隙过大等磨损类问题相关。由于轴与轴承间有润滑油，此类声音不像金属直接撞击那样清脆，而是呈钝哑的撞击声。
（3）伴随现象
出现敲击声时，往往可在机体相应部位触摸到明显的振感，机油压力或温度也可能出现异常变化。
2. 铛铛声
（1）声音特征
这种声音清脆，有节奏。
（2）可能的指向
铛铛声多与燃烧粗暴、气门间隙过大或气门碰活塞等问题相关。其中燃烧粗暴引起的铛铛声通常随负荷增大而增强，而气门间隙过大引起的铛铛声在怠速时更为清晰。
（3）区分要点
判断时可结合工况变化法：若声音随供油量或负荷变化明显，多指向燃烧问题；若声音随转速变化、与负荷关系不大，则多指向气门机构问题。
3. 嚓嚓声
（1）声音特征
这种声音连续，刺耳。
（2）可能的指向
嚓嚓声多与齿轮啮合间隙增大、飞轮或风扇松动等问题相关。
（3）伴随现象
齿轮啮合间隙增大引起的嚓嚓声通常随转速升高而加剧；飞轮或风扇松动引起的则可能伴随运转不平衡产生的摆动感。
4. 喝喝声
（1）声音特征
这种声音连续嘶叫，或有节奏的拍拍声。
（2）可能的指向
喝喝声多与活塞环和缸套密封不严造成漏气相关，往往伴随曲轴箱废气增大。
（3）伴随现象
出现喝喝声时，可检查曲轴箱通风口是否有明显窜气，机油加注口是否有脉动气流，以辅助判断漏气程度。
5. 异常噪声的共同特征
（1）与正常声音的对比
正常运转时声音有节奏并符合一定规律，异常噪声则表现为节奏、响度或频谱的明显改变。
（2）突发性与渐进性的区别
运动件松脱、卡住、损坏引起的噪声多为突发性；燃烧噪声与磨损类噪声则多为渐进性，随运行时间逐渐加重。
（3）故障的早期信号价值
异常噪声是柴油发电机内部故障的早期信号，及时发现并判断可避免故障扩大。
二、原因分析
当柴油发电机出现噪声异常时，实际是发生了故障的外观反映。此时将导致柴油发电机可靠性和寿命下降，甚至更大的恶性事故。柴油发电机发生声音异常一般有燃烧过程恶化造成的燃烧噪声异常；进排气系统漏气造成的空气动力噪声异常；零件磨损过大和机械零部件损坏、松动，造成的机械噪声异常。
1. 燃烧噪声
（1）供油提前角过大的影响
柴油发电机的燃烧噪声由柴油发电机燃烧过程决定。反映在柴油发电机的工作过程变化，就是柴油发电机的爆发压力和压力升高率及最高爆发压力出现的时刻的变化，而引起噪声变大。当柴油发电机供油提前角过大时，滞燃期延长，在此期间内积存大量燃油，燃油始燃量增大，一旦燃烧，便显得燃烧特别粗暴，产生了高的燃烧噪声，呈铛铛的敲缸声。
（2）负荷与供油量的影响
因为噪声与负荷呈正比，负荷越大，噪声越大。所以如果某个缸供油量过大，该缸作功大，燃烧噪声大。
（3）喷油压力过高的影响
当某缸喷油压力过高时，由于油雾穿透度增加和空气混合不良，滞燃期增大，燃烧粗暴，使噪声增加。
（4）柴油质量的影响
当柴油质量不好，十六烷值太低或残炭量大，使柴油发电机的滞燃期增大，燃烧粗暴，引起噪声增大，也是铛铛的敲缸声。
（5）雾化不良的影响
当油嘴雾化不良、漏油、滴油时，此时柴油发电机燃烧时刻、滞燃期、始燃量均发生不规律的变化，使燃烧噪声的节奏响度都发生变化。特别噪声的频谱发生明显变化。
2. 空气动力学噪声
康明斯系列柴油发电机来说，由于空气经复合式空气滤清器进入增压器，而燃烧后的废气经废气涡轮排出机外。所以进排气噪声基本是连续的。当发生下列情况时，便会有不正常的噪声出现。
（1）涡轮前排气管法兰漏气
涡轮前的排气管法兰漏气，如垫片破裂等，因高温高压废气的冲出会出现与工作循环相同节奏的“怕、怕”声。
（2）气缸垫片破裂
气缸垫片破裂，高温高压燃气突然冲出造成的与工作循环相同节奏声。此时即使停缸也会出现因压缩气体冲出造成的“吡、吡”声。
（3）进气管法兰垫片漏气
当进气管法兰垫片漏气时，一定压力冲出造成的“嘶、嘶”声。
（4）气门密封不严或气门杆卡住
当气门密封不严或气门杆卡住，造成工作中气体从缸内倒灌进气管，而造成“铛、铛”的响声，此时往往还有进气管发热现象。
（5）活塞环和缸套密封不严
当活塞环和缸套密封不严造成漏气时，在压缩过程和燃烧冲程气体回窜曲轴箱，出现呈一种空洞的“喝、喝”声。此时往往伴随曲轴箱废气增大。注油器垫片压不紧或漏装时，也会造成“吡、吡”声。气缸密封性的压力测试如图1所示。
3. 机械零件磨损噪声
柴油发电机零件磨损，造成摩擦副配合间隙增大，使摩擦副之间的撞击声增加。由于轴与轴承间有润滑油，此声音不像金属直接撞击而造成的那种清脆的声音，而是呈一种钝哑的撞击声。
（1）主轴承与连杆轴承间隙过大
主轴承和主轴间隙过大造成的撞击声比较沉重、钝哑，连杆轴承和连杆轴间隙过大造成的撞击声比其轻而响，音调清脆。而连杆小头和活塞销因间隙过大造成的敲击声，音调最高，更清晰。测量方法如图2所示。
（2）活塞与缸套间隙过大
活塞和缸套间因间隙过大造成撞击声。由于发生在活塞摆动平面，且在燃烧膨胀冲程，活塞换向过程中，所以在机体侧呈“铛、铛”声。测量方法如图3所示。
（3）气门间隙过大
气门间隙过大，造成气门杆和摇臂及气门和气门座之间的撞击声增大，呈明显的“铛、铛”声。
（4）齿轮啮合间隙增大
齿轮的啮合间隙增大，就造成齿轮啮合噪声增大，呈连续的“沙、沙”声。测量方法如图4所示。
4. 运动件松脱卡住损坏的噪声
柴油发电机运动件松脱卡住损坏引起的噪声，是突发性的，因此噪声异常也比较明显。
（1）气门碰活塞
由于配气定时的变化，或者气门杆卡滞、缸盖余隙太小造成的气门碰活塞声非常清脆，呈有规律的“铛、铛”声。
（2）气门弹簧断裂
既造成配气定时的错乱，使气门碰活塞，出现碰撞声。又有断裂弹簧的运动中的“拍拉、拍拉”声。
（3）摇臂轴和轴承烧损
摇臂轴和轴承因供油不足、烧损而造成的声音异常，是一种由于摩擦而发出的有节奏的连续的不沉重的清晰的“吱、吱”声。
（4）齿轮断齿
齿轮断齿造成的噪声，则是不连续的“沙、沙”声，呈有规律的“嚓咔、嚓咔”声。
（5）缸内进入异物
在活塞和缸盖间呈不规律的撞击，所以声音杂乱。
（6）飞轮螺栓松动或风扇松动
造成飞轮或风扇运转中运转不平衡，从而出现一种沉闷的甚至呈“嚓、嚓”的撞击摆动声。
（7）油泵柱塞弹簧断裂
出现弹簧运动中“拍啦、拍啦”声。
（8）油泵柱塞卡住
则出现一种因运动不畅和干摩擦造成“吱、吱”的异声。
（9）连接件松脱和旋转运动件相碰
连接件松脱和旋转运动件相碰出现的金属摩擦声，是一种明显的异声，往往伴随摩擦火花出现。
（10）油调压阀卡滞
造成回油无规律，从而造成管路振荡声。
（11）出油阀弹簧断裂
会出现闷机声和断裂声，伴随着冒黑烟和机器无力。
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图1 气缸密封性的压力测试
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图2 柴油机主轴承与连杆轴承间隙测量
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图3 柴油机活塞与缸套间隙示意图 |
图4 柴油机齿轮啮合间隙测量方法 |
三、诊断方法
诊断声音异常时，首先用听诊法或声振仪器法判断声音异常部位，然后结合工况变化法或部分停缸法，详细判断造成声音异常的部位和原因。
1. 听诊法
（1）操作方法
即用一根金属棒放在柴油发电机的有关部位，根据声音的大小、高低、轻重、性质，结合经验，予以判断。
（2）适用范围
这种方法多用于缸盖、缸套、轴承，齿轮系处的诊断。
2. 工况变化法
（1）操作方法
有些声音异常与工况有明显关系。此时可将转速由低到高，负荷由小到大，进行变化，从而判断声音异常变化情况。
（2）适用范围
这种方法多用于判断燃油、燃烧系统故障引起的声音异常的判断。
3. 声振仪器诊断法
（1）操作方法
用振动仪、噪声仪测试有关部位的噪声和振动信号，并对其进行数字处理、分析，并和标准故障进行比较判断。
（2）发展前景
此种方法目前正在研究中，但却是最有前途最准确的方法。
4. 部分停止法
（1）操作方法
由于引起声音异常，往往是某些缸工作不正常引起。所以当停止该缸工作，如异声消除，则可准确地予以诊断。
（2）适用范围
进排气管、气缸垫片破裂漏气，气门碰活塞，弹簧断裂、金属摩擦声等声音异常，容易判断。其它故障，多是各种方法综合运用，并凭经验进行判断。
四、排除措施
针对异声诊断的部位和原因，有的放矢地予以排除。
1. 零件损坏、松脱、卡滞造成异声
（1）紧固类故障
应分别予以修理和更换。如紧固飞轮、风扇固定螺钉，使其运转平稳。紧固后应检查运转是否仍有摆动或异响，必要时重新做动平衡校验。
（2）更换类故障
更换损坏之齿轮；修理和更换气门和活塞，保证运动正常、间隙正常；更换断裂之气门弹簧、柱塞弹簧。更换时应按机型要求选用合格备件，不可用相近规格代用。
（3）修复类故障
修理或更换摇臂轴和轴套、柱塞副；修复或更换喷油嘴，更换破裂之进排气管垫片、气缸垫片等。修复后应复测相关间隙与密封性。
（4）连接件松脱
对连接件松脱和旋转运动件相碰的故障，应查明相碰部位，重新紧固或调整位置，必要时更换已磨损的零件，避免摩擦火花引发更大故障。
2. 间隙过大造成异声
（1）轴承与曲轴
应分别进行修复或更换。如修复和更换轴承和曲轴，使其间隙符合要求。装配时应按规定力矩拧紧，并测量配合间隙是否在标准范围内。
（2）活塞与缸套
修复和更换活塞、缸套、活塞环，使其配合间隙符合要求。更换活塞环时应注意安装方向与开口位置。
（3）气门间隙与供油提前角
调整气门间隙，使其符合要求；调整供油提前角，使之符合要求等。调整后应复测并记录，便于后续对比。
（4）齿轮啮合间隙
对齿轮啮合间隙增大引起的噪声，应检查齿轮磨损情况，必要时成对更换齿轮，以保证啮合精度。
3. 柴油质量问题
（1）处理方式
如系柴油不符合要求，则更换符合要求的柴油。
（2）预防
应从正规渠道采购符合标准的柴油，并定期排放油水分离器积水、更换燃油滤清器，减少因油品问题引起的燃烧噪声异常。
（3）油品与燃烧噪声的关联
十六烷值偏低、残炭量大或含水含杂的柴油都会延长滞燃期，使燃烧粗暴，产生敲缸声。因此，当燃烧噪声异常而机械部件检查正常时，应重点核查油品质量。
4. 排除后的验证
（1）空载验证
排除故障后应先空载运行，观察异常噪声是否消除，各仪表参数是否正常。
（2）加载验证
空载正常后再逐步加载，确认在不同负荷下声音均恢复正常，无新的异响出现。
（3）记录归档
将故障现象、诊断过程、排除措施与验证结果记录归档，为后续同类故障的判断提供参考。
总结
本文围绕柴油发电机异常噪声的故障现象、原因分析与诊断排除展开，说明正常运转时声音有节奏并符合一定规律，出现敲击声、铛铛声、嚓嚓声、喝喝声等异常时，往往是燃烧过程恶化、进排气系统漏气或机械零部件磨损、松脱、损坏的外观反映。燃烧噪声多与供油提前角过大、供油量不均、喷油压力过高、柴油质量差或雾化不良有关；空气动力学噪声多与排气管法兰漏气、气缸垫片破裂、气门密封不严或活塞环与缸套密封不严有关；机械噪声多与轴承间隙、活塞与缸套间隙、气门间隙、齿轮啮合间隙增大有关；运动件松脱卡住损坏引起的噪声则具有突发性。其意义在于：异常噪声是柴油发电机内部故障的早期信号，按听诊法、工况变化法、声振仪器诊断法与部分停止法综合判断，可以缩小故障范围、准确定位故障部位，再按零件损坏、间隙过大、油品问题等不同原因分别采取紧固、更换、修复或调整措施，避免因拖延处理导致可靠性和寿命下降，甚至引发更大的恶性事故，从而保障柴油发电机组的安全运行。
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