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柴油发电机组机油压力低故障怎么解决 |
摘要：柴油发电机组在运用中出现柴油机润滑系统故障非常常见，最常见的情形是机油压力表突然波动或下降。准确判断柴油机润滑系统故障发生的位置和原因，不但能提高柴油机检修的效率和质量，提高设备供电运用率，而且也可以减少因为检修不当引起的附加故障。本文主要对康明斯系列柴油机的机油压力偏低的故障问题，进行油压低原因进行分析，然后提出相应的解决措施。
一、机油的作用和低油压现象
1、润滑油的作用
柴油机机油的作用首先是润滑功能，在相互运动的零件表面间建立一层足够厚度的润滑油膜，形成流体润滑，减少零部件的摩擦和磨损，从而确保柴油机各部件正常运转工作；其次是冷却的功能，循环流动的润滑油可以不断地把机械摩擦产生的热量与燃烧室燃气燃烧产生的部件热量一起带走，确保柴油机内部热平衡，使得柴油机的各个零件在温度控制范围内正常工作；机油还有防锈防腐的保护作用，机油在金属表面形成一层保护膜来防止零部件受到腐蚀；此外还具有清洁的作用，流动的润滑油可以洗涤和清除摩擦表面，带走零件磨损、磨削产生的杂质和燃烧形成的积碳，带到机油滤清器进行过滤拦截；机油还有密封的作用，有些运动部件的间隙如果得不到很好的密封就会产生泄露，机油通过其粘性在间隙处形成密封作用；最后机油还有减震作用，冲击载荷经过轴承传递时，轴承间隙里的机油承受了冲击载荷，起到了缓冲作用。正确选择和使用机油，可以提高柴油机使用寿命，确保柴油机长时间安全稳定的运行。
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图1 柴油机润滑油的作用 |
图2 机油对柴油机的润滑过程 |
2、发电用柴油机对机油的要求
对于发电用柴油机而言，和其他用途柴油机比较具有特殊性。首先发电用柴油机运行负荷与空转的时间较长，使得气缸壁温度较低，燃油有硫析出，会对燃烧室的零件产生腐蚀作用。其次，经常性的启动、停机和怠速运转会出现燃烧不充分的现象，易产生积碳形成油泥，导致油路、滤清器被堵塞。此外，在降低成本的经济环境下，柴油机的使用强化程度在提高，机油更换的周期在逐渐延长，柴油发电机检修周期也在延长。由于发电用柴油机的使用特殊性，对机油也提出了更高的要求，比如清洁性、热稳定性，如果这两种性能较差，就会使得油膜难以形成无法起到保护的作用，特别是柴油机曲轴在高转速、重负荷运行下，主轴承瓦、连杆瓦存载受力加大，如果油膜形成状态不良，轴瓦温度上升而出现拉伤、烧损、柴油机功率下降、曲轴轴颈磨损等故障问题。对机油的抗磨和抗腐蚀性也有一定要求，能起到保护运动部件不受损坏、延长部件使用寿命的作用。此外，还要具有较好的氧化稳定性、较好的分散性，分散性较好的机油使得机油粘度适中，机油冷却效果较好，有利于控制机油温度，氧化稳定性较好的机油不易变质和生成沉积物，可以延长滤清器寿命和换油的周期。
3、低油压现象的表征
柴油发电机组油压低的现象主要特征是机油表无指示或指示低于规定值。一般发电机组机油压力的正常范围为0.15-0.4MPa（1.5~4kgf/cm2）。刚启动柴油发电机时机油压力表指示正常，然后下降，甚至为零（如图3所示）。一般检查机油压力显示装置，采用置换法检查，即是分别更换好的机油压力表（以康明斯柴油机为例，结构如图4所示）和传感器。若置换后机油压力显示正常，说明机油压力显示装置有故障。
机油压力传感器安装在发动机的主油道上，当发动机运行时，压力测量装置检测机油的压力，将压力信号转变为电信号送至信号处理电路，经过电压放大和电流放大，通过信号线将放大后的压力信号连接至油压指示表，改变油压指示表内部两个线圈通过的电流之比，从而指示出发动机的机油压力。经过电压放大和电流放大的压力信号，同时还与报警电路中设定的报警电压进行比较，当低于报警电压时，报警电路则输出报警信号，并通过报警线点亮报警灯。
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图3 柴油机机油压力表“0”显示 |
图4 康明斯柴油机机油压力表外观图 |
二、机油压力偏低的原因分析
在检修柴油发电机时，经常要对润滑系统的机油压力进行检测，以确定机油压力是否正常。柴油发电机上一般没有专门的机油压力测量孔，在检测机油压力时，先在柴油发电机熄火状态下将机油压力开关卸下，再将专用的转换接头旋入机油压力开关的螺孔内，接上机油压力表即可进行测量油压值。
1、主机油泵自身的原因
主机油泵安装不当就会导致传动轴与主机油泵主动轴同心度产生轴度差，在长时间运行后齿轮与齿套偏心面接触或倾斜线接触，受力不均的情况下就容易出现传动齿套剃齿或传动轴断裂的问题，从而使主机油泵出口压力变低或没有压力。主机油泵轴承损坏后齿轮和泵盖、齿轮与腔体互相磨损使得齿轮与齿轮、齿轮与腔体、端盖之间的配合间隙变大，也会导致机油压力下降。
2、主机油泵调压阀的原因
主机油泵调压阀一般在主机油泵的左边，阀门内设置调压弹簧，下部是回油通路，调压阀的作用是限制主机油泵最高出口压力值，当超出调压阀设定值时阀门开启，部分机油通过回油通路流回到油底壳中，但是在调压阀出现卡滞问题或调压阀弹簧断裂的问题后，调压阀体不能回落，出口腔部分机油直接回到油底壳，从而使主机油泵出口压力降低。
3、机油油路内部泄油量增大
在对柴油发电机进行检修时，如果部件装配间隙过大就会使油路泄油量增大，进而影响主机油泵的出口压力。当辅助机油泵与启动机油泵的逆止阀出现故障，启动后主机油泵机油就可能有一部分直接通过逆止阀门回到油底壳而使得机油压力下降。在机组检修时需要打开或拆开回油阀，但是重新投入使用时忘记关闭或关闭不严也会导致机油回泄而压力低。
4、各机械部件漏气、堵塞的问题
机油管路堵塞、泵前管路漏气、主机油泵吸油口滤网堵塞、粗滤器滤芯质量差堵塞、油压传感器管路堵塞等情况都可能会显示机油压力偏低。当机组振动过大时各个管路的振动也变大，从而也会导致接头泄漏或管路裂损泄漏。当主机油泵泵前管路漏气时，主机油泵形成的负压使空气吸入会导致主机油泵的真空度降低，主机油泵吸入油量不足，主机油泵出口压力会降低。油底壳油位低油量不足，机组运行幌动时，油底壳内机油波动变大也会引起主机油泵吸入空气，从而使得机油压力呈波动下降趋势。当主机油泵吸油口滤网被堵塞时就会使得主机油泵进油口供油严重不足。机油粗滤器滤芯质量差也会造成滤芯容易被堵塞导致粗滤器前后压差大。
5、机油稀释的问题
机油在长时间工作后会被雾化不良的燃油稀释，且机油中的杂质会不断增多，在长期高温环境下本身也容易氧化变质。特别是长时间启动柴油机时会有部分燃油没有经过燃烧就泄露进入到曲轴箱导致机油稀释。油环、气环的气密性太差导致油气泄漏也会引起机油稀释，泵下体滑块0型圈密封不严、泵下体燃油回油管接头松、回油管破损、堵塞均会引起机油稀释，从而导致机油压力降低。
6、冷却水漏入曲轴箱导致机油被乳化
冷却水漏入到曲轴箱中就会引起机油乳化的现象，为此需要定期检查水箱的水质、水位和机油油质、油位等，如果发现水内有油或水位下降且油底壳油位上升的情况时，说明已发生油水互窜的故障，如果交换器铜管断裂、脱焊，就会发生油水互窜的问题，必须及时进行处理。如果缸套内壁有水流下就要仔细检查气缸盖有无漏水故障，如果缸套与水套装配底部有水流下就要仔细检查缸套有无漏水故障，如果增压器回油管有水流出就要检查增压器有无漏水故障，及时采取措施以防止机油乳化，造成更大的损坏。
7、机油温度高
机油温度过高的情况下，柴油机内部和各个辅助零件之间的橡胶密封元件密封性下降，密封效果变差后容易导致机油泄漏而使得机油压力下降明显，而且机油温度过高会使机油粘度下降，各个运动部件之间的油膜难以形成。此外也容易使得机油老化加快，缩短机油使用寿命，增加运输成本。引起机油温度高的原因有很多，常见的有低温水泵自身故障导致冷却水循环不畅水温温度过高；中冷散热器组的冷却单节中存在空气，影响低温水系统正常循环使冷却水温度过高；还有冷却风扇不转或转速不够；冷却间百叶窗未打开，空气不流通；交换器管路堵塞，交换能力差；柴油机超负荷运行以及主机油泵工作能力不足，导致机油循环散热流量不足影响散热效果等诸多原因都会导致机油温度偏高。为此，在机组日常运行管理中要注意控制机油的温度在85℃以下，发现温度较高的问题应及时处理。
8、机油品质不佳
机组在使用环境较差的情况下，杂质也会通过柴油机的进气系统进入到燃烧室中，然后在油环作用下进入油底壳使机油杂质过多。机油杂质过多会加快运动部件配合面的磨损，还会引起机油粗滤器阻力增大，影响柴油机进口机油的压力，当机油粗滤器前后压差超过300kPa时应考虑更换滤芯。如果使用了低劣的油品，机油粘度太大会使机件运行阻力增大，而机油粘度太小则不容易形成油膜，加剧轴瓦合金层的损伤；而且机油变质变脏以后还容易造成油路堵塞，使烧瓦的故障发生明显增多。
三、解决机油压力偏低的措施
柴油发电机组油压低的现象主要特征是机油表无指示或指示低于规定值。一般发电机组机油压力的正常范围为0.15-0.4MPa（1.5~4kgf/cm2）。刚启动柴油发电机时机油压力表指示正常，然后下降，甚至为零。一般检查机油压力显示装置，采用置换法检查，即是分别更换好的机油压力表和传感器。若置换后机油压力显示正常，说明机油压力显示装置有故障。
1、加强启动前的检查，预防漏油故障
在机组启动前要详细确认其油水位，仔细检查主要部件，按照检车顺序逐项检查注意不要遗漏，认真检查油水管路各螺母连接处是否存在松动、胶管有无老化的问题。柴油机运行还要认真确认机油温度，要求油底壳油温低于20℃时不能启动，油温低于40℃时不能加负荷，油温高于50℃时不能停机。运行中机油出口的温度不能超过88℃。如果遇到紧急情况需要停机时，必须立即启动启动机油泵，确保机油有压力，确保润滑和散热。柴油机在标准转速下运行，控制主机油泵的正常出口压力和柴油机进油口的压力、增压器机油进口的压力，必须及早发现问题并处理，禁止机组带病运行。
2、避免机油稀释的措施
在对柴油发电机日常检修检查时应仔细检查油底壳的油位和机油的质量，要及时补充机油、更换质量不佳的机油。其次，减少不必要的启停机，避免使更多未经过燃烧的燃油进入油底壳而导致机油被稀释。此外，注意回手柄速度要慢尽量不一次推到底，可避免突然停机的问题，也起到了对柴油机的保护。在加油补油时最好使用滤网，避免杂质进入油底壳影响机油质量和使用效果。
3、避免机油温度高的措施
为防止油温过高，要求运行中必须仔细观察柴油机机油和冷却水的温度，机油温度过高指示图例如图5所示。尤其在夏季环境温度本身就高的情况下，油水温度增长太快会引起严重的质量安全问题。所以一旦发现油水温过高的现象就要及时反馈情况，及时查找原因并处理。
4、机油压力低应急处理措施
柴油发电机运行中突然出现故障是非常危险的，所以必须及时检查并处理。如果是因为柴油机机油压力过低的原因引起的，则要找准原因然后采取针对性的措施，不能盲目强行运行，否则会造成更大的破损。
比如突然出现冷却水泵等轴承润滑油管路泄漏的问题，可直接拆借使用柴油机气缸盖下的回路管路代替；如果滑油表管裂损漏油，可以将表管砸扁堵漏，待回段以后再进行修整即可。如果出口油压正常，末端压力低，在回段后要对滑油滤清系统进行彻底清洗，根据机油压力表显示的数据，清洗或更换机油粗滤器与增压器机油滤清器等部件。如果出现了油压偏低的情况，则要首先检查机油是否有泄漏的情况，再检查各个逆止阀、回油阀是否完全关闭；其次检查油底壳剩余油量，观察是否因为剩余油量过低或机油品质不佳引起的。回段后通过添加或更换机油的方式使油压增高，若其他都没有问题，则可以打开泵支撑箱检查孔盖，检查主机油泵连接齿套轴向活动是否灵活，有必要也可以进一步检查确认，是否是因为主机油泵或调压阀出现了故障而引起的。
5、更换油压传感器
康明斯可以提供一种易于更换的机油传感器，结构如图6所示。这种结构就是为了解决传感器壳体损坏时，拆卸更换不便的问题，提高拆装和更换的效率；连接头不使用时，不利于起到对连接头的防护问题。其结构包括传感器壳体和稳固机构，传感器壳体的一端设置有连接线、且连接线的端部设置有连接头，稳固机构包括稳固座、凸柄、抵杆、插槽、穿孔和伸缩弹簧，传感器壳体的一段置于稳固座内，传感器壳体的表面开设有插槽，稳固座的表面开设有供抵杆插入的穿孔，抵杆插入插槽内，抵杆的端部设置有凸柄，伸缩弹簧的一端和稳固座连接、另一端和凸柄连接。
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图5 柴油机机油温度高指示图例 |
图6 机油压力传感器结构示意图 |
总结：
综上所述，柴油发电机在运行过程中，因工作环境复杂，容易出现各种各样的故障问题，而引起机油压力低的故障比较常见。分析机油压力低故障，主要还是与主机油泵自身故障、调压阀泄油故障等引起的供油不足有关，在检查时需要准确找准发生故障的位置和原因，然后采取针对性的解决措施以快速彻底地排除故障，确保柴油机正常运行，进而保证柴油发电机组运行的安全稳定。
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