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故障检修与技术维护 |
柴油柴油发电机异响的分类与维修示例 |
摘要：柴油发电机实际工作过程中，经常会出现各式各样的问题和故障，这些故障和问题给使用者造成许多麻烦。柴油发电机出现故障或问题后，如何正确及时地判断出现故障和问题的位置，是排除故障的关键。康明斯公司根据多年来对柴油发电机故障排除经验，总结出柴油发电机运行中常见故障维修方法。因此，本文简要介绍了发动机异响产生的原因及异响的影响因素和诊断条件，探讨了柴油发电机异响故障诊断的方法和维修案例，以供大家参考。
一、柴油机异响现象的分类
技术状况良好的柴油发电机，在以不同的转速运转时，虽然发出的频率、波长、声级和衰减系数不同，但都有一定的规律和范围，如果柴油发电机在运转过程中，伴随有其他声响，如发出间歇或连续的金属敲击声、连续的金属摩擦声等，即表明柴油发电机运转不正常，所伴随的声响为柴油发电机异响。柴油发电机异响的种类很多，根据柴油发电机异响的产生原因主要可分为四类：机械异响、燃烧异响、空气动力异响和电磁异响。
1、机械异响
主要由运动副配合间隙过大或配合面有磨损所致，如图1所示。因磨损或调整不当造成运动副配合间隙过大时，运转中会引起冲击和振动，产生声波，如曲轴主轴承响、连杆轴承响、凸轮轴轴承响、活塞敲缸响、活塞销响、气门响、正时齿轮响等，多是因配合间隙过大造成。但有些异响可能是因配合面磨损较大造成（如正时齿轮齿面）或其他原因造成的。还有些异响可能因为在装配的过程当中存在一些问题，如螺栓拧的不到位未达到规定力矩、或者在装配中没有按维修手册中的顺序来进行装配使得装配达不到要求、还有就是有些装配要求在一定的条件下进行而修理厂没有相关设备从而使装配达不到要求产生异响。
2、燃烧异响
主要是由于柴油发电机燃料不正常燃烧造成的。如点火过早，会造成爆震，活塞上行受阻，效率降低，热负荷、机械负荷、噪声和振动加剧，这是应该防止的；点火过迟，气体做功困难，油耗大，效率低，排气声大。产生燃烧异响的主要原因有使用柴油的品质，柴油发电机的压缩比，柴油发电机工况以及可燃气混合比等。
3、空气动力异响
主要是柴油发电机进排气口和运转中的风扇处由于于零部件老化磨损等引起泄露而产生异响，进气和排气所在位置如图2所示。
① 排气异响：
最主要的原因是节气门或怠速阀等部位出现积碳，从而导致的怠速不稳，产生异响。还有就是排气管衬垫损坏，排气管因涉水，年久失修氧化而产生排气泄露导致排气异响。
② 进气异响：
进气歧管在柴油发电机上方，长期处于高温的状态。导致真空阀的膜片老化失效。进气歧管内的活板处于活动状态，由于吸力，导致活板打到进气歧管上，嗒嗒作响。怠速运转时在柴油发电机上部会听到一种“咝、咝”的漏气声，随转速提高逐渐消失，冷车、热车响声没有变化；同时柴油发电机怠速运转时伴有个别缸工作部稳定现象，部分附件因缺真空而不工作。该类故障的产生一般是由于真空胶管松动，脱落后，因柴油发电机运转产生真空，在真空软管接头处较大的吸力而产生气流的响声。
③ 散热风扇：
由于设计不合理或长年失修导致故障时散热风扇转动产生的气流不稳定而导致干涉产生异响。
4、电磁异响
主要是发电机和某些电磁元件内，由于磁场的变化，引起某些部件或某一部分产生振动而形成的异响。
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图1 柴油机配气机构导致的机械异响 |
图2 柴油发电机空气动力异响 |
二、柴油发电机异响的诊断方法
柴油发电机异响常见故障主要集中在曲柄连杆机构和配气机构，其基本诊断方法如图3所示。
1、用听诊方式诊断
听诊方式是指采用或不采用某种简单器具，进行异响诊断的方法和形式。通常包括外部听诊和内部听诊两种。
（1）外部听诊。
使用听诊器具（金属棒或旋具等）或不使用听诊器具在柴油发电机外部进行听诊的方式，称为外听。有实听和虚听之分，实听是用听诊器具抵触在柴油发电机机体上进行诊断的一种听诊方法，虚听是不用听诊器具直接凭听觉诊断异响的一种听诊方法（如图4所示）。
（2）内部听诊。
内部听诊是相对于外部听诊而言的，它是利用导音器材从柴油发电机内部抬音进行听诊的一种方式。如使用听音管从加油口或机油尺插口中插入曲轴箱中（不能插入机油池内）进行听诊。这种听诊方式可以排除外部噪声的干扰，尤其是对于较为弱小和在外部难以辨别的异响的诊断，内部听诊比外部听诊的效果好。
2、利用异响随转速变化的特性进行诊断
由于柴油发电机异响机件的构造形式、承受的负荷、所处的位置、润滑条件以及松旷的程度等的不同，因而产生异响时的转速也各有差异。柴油发电机的各种异响本身都有其特定的振动频率，当运动速度频率是异响频率的整数倍时，会产生共振现象，异响加剧。即每种异响在其响声最明显时都对应一个运动速度段（速度范围），一般将音量、节奏、音调等暴露得最为明显的转速或转速区域称为最佳诊断转速。
3、利用异响随负荷变化的特性进行诊断
柴油发电机运转过程中的某些异响与柴油发电机的负荷有关。一般情况下，负荷越大，异响越大，其表现是异响与缸位有明显的关系。在诊断过程中，可以通过改变柴油发电机的负荷，使异响的声音大小发生改变，从而有助于异响的定性和定位诊断。改变柴油发电机负荷的方法有增加负荷和解除负荷两种做法。应用较多的是解除负荷。解除负荷的方法通常是逐缸断火或断油。
4、利用异响的最大振动部位进行诊断
柴油发电机有异响时，柴油发电机某部位就会产生振动，其振动频率与异响声频率往往是一致的。由于不同的发响机件所处的部位不同，所以在柴油发电机上的振动强烈程度亦不一样，通常将在柴油发电机机体上振动量最大的区域称为最大振动部位，各种异响在柴油发电机体上都对应着各自的最大振动部位。根据此道理，就可以大致判明异响机件的部位，这是诊断柴油发电机异响的重要辅助手段。因此，通过实听最大振动部位，根据最大振动部位在缸体上的区域和振动频率与异响的关系，就可以大致判明发响机件的部位。
5、利用异响随温度变化的特性进行诊断
柴油发电机工作温度的变化，能使柴油发电机机件的润滑条件和配合间隙发生变化。温度越高，润滑油的黏度越低，产生异响机件间的润滑油膜就越薄，机件间的冲击力就会增大，异响声也就更加明显；有些异响在柴油发电机温度升高后，由于配合机件的材料不同，受热后膨胀量不同，异响因柴油发电机温度升高而减轻，甚至消失；这表明柴油发电机的某些异响与温度有着密切的关系。因此，在诊听柴油发电机异响过程中，密切注意异响与温度变化的关系，进行冷、热车对比，往往是判断某些异响的关键依据之一。
6、根据其他参考因素诊断
柴油发电机的某些异响常伴随有机油压力降低、加机油口脉动冒烟、排气管冒烟的烟色不对、功率降低、燃料消耗过甚等其他故障出现。例如曲轴轴承松旷过甚发响时，往往伴随机油压力降低、柴油发电机抖动等异常现象。因此，这些伴随现象成为辅助诊断异响故障的依据。
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图3 柴油柴油发电机异响诊断直观法 |
图4 柴油机异响故障听诊判断 |
三、缸体异响的故障案例
康明斯柴油发电机启动后，听到第一、二两汽缸机体上部有一种非常尖锐、音调较古且为明显的金属敲击声；柴油发电机转速从高速突然降到低速时，能听到一种“噹、噹”的金属敲击声。
1、故障分析
柴油发电机启动后，听到机体上部有一种非常尖锐、音调较高而明显的金属敲击声，柴油发电机转速从高速突降到低速时，能听到一种“噹、噹”的金属敲击声，这种故障一般是由于柴油发电机供油提前角过小或连杆铜套磨损过甚所造成。
2、故障原因
（1）活塞销与连杆小头铜衬套配合间隙过大；
（2）活塞销与销座孔配合过松。
3、故障排除方法
（1）取下一、二两汽缸的机体侧盖板，转动柴油发电机飞轮，使一、二两缸的活塞分别转动到处于压缩冲程的下止点；
（2）用手握住连杆的中间位置来回晃动，观察是不是在活塞销部位有晃动的感觉，结果发现第二汽缸活塞销部位有晃动的感觉，且有一种金属碰撞声；
（3）拆卸汽缸盖，取出活塞连杆组件，发现连杆铜套磨损严重导致异响；
（4）更换连杆铜套后，按装配要求和次序分别把活塞连杆组件、汽缸盖等装配完毕，然后调整气门间隙；
（5）柴油发电机启动前的各项准备工作完毕后，启动柴油发电机进行检查，检查中发现金属敲击声消失，柴油发电机运转平稳，故障即被排除。
总结：
发动机异响特性分析方法和诊断程序是诊断发动机常见异响的基础理论与方法，只要掌握了这些基本知识，并在实践中不断总结、积累经验，就一定能够对发动机常见异响做出与时、正确的诊断，从而保证发动机与柴油发电机组良好的技术状况。发动机异响表明发动机存在不同性质和不同程度的故障，异响只是现象，而故障才是本质，对发动机异响的诊断就是要透过现象找本质，它是柴油发电机组故障诊断的一个非常重要的方面。
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