|
新闻主题 |
柴油发电机的起动机空转和难以起动的案例分析 |
摘要：柴油发电机组起动故障为最为常见的故障之一，电动起动所涉及的部件较多。常见故障有打开起动开关，起动机运转时会有受控的敲击声，不能带动柴油发电机运转；起动开关打开时，起动机只转动空，小齿轮无法咬合飞轮齿圈带动柴油发电机转动；起动机转动缓慢、无力，使柴油发电机难以驱动；当起动开关打开时，起动机只发出咔嗒声，不会起动。康明斯公司提醒工作人员应遵守在维修时要坚持更换为辅、修理为主的核心原则。
一、柴油机起动原理和方式
1、起动原理
柴油发动机借助于外力由静止状态转入工作状态的全过程称为柴油机的起动过程。完成起动过程所需要的一系列装置称为起动系统或起动装置。它的作用是提供起动能量，驱使曲轴旋转，可靠地实现柴油机起动。柴油机起动系统的工作性能主要是指能否迅速、方便、可靠地起动；低温条件下能否顺利起动；起动后能否很快过渡到正常运转；起动磨损占柴油机总磨损量的比例以及起动所消耗的功率等。这些性能对柴油机工作的可靠性、使用方便性、耐久性和燃料经济性等有很大影响。在起动系统中，动力驱动装置用于克服柴油机的起动阻力，起动辅助装置是为了使柴油机起动轻便、迅速和可靠。
柴油机起动时，起动动力装置所产生的起动力矩必须能克服起动阻力矩（包括各运动件的摩擦力矩、驱动附件所需力矩和压缩气缸内气体的阻力矩等）。起动阻力矩主要与柴油机结构尺寸、温度状态及润滑油的黏度等有关。柴油机的气缸工作容积大、压缩比高时，阻力矩大；机油黏度大，阻力矩也大。为保证柴油机顺利起动的最低转速称为起动转速。起动时，起动动力装置还必须将曲轴加速到起动转速。起动转速的大小随柴油机型式的不同而不同。对于柴油发动机，为了保证柴油雾化良好和压缩终了时的空气温度高于柴油的自燃温度，要求有较高的起动转速，一般为150～300r/min。
2、起动方式
柴油发电机组的起动方法通常有以下四种。
（1）人力启动
小功率柴油机广泛采用人力起动，这是最简单的起动方法。常用的人力起动装置有拉绳起动和手摇起动。
小型移动式柴油机（1～3kW）广泛采用拉绳起动。起动绳轮装在飞轮端，或在飞轮上设有绳索槽，绳轮的边缘开有斜口。起动时，将绳索的一头打成结勾在绳轮边缘的斜口上，并在绳轮上按曲轴工作时的旋转方向绕2～3圈，拉动后，绳索自动脱离起动绳轮。
手摇起动一般用于3～12kW的小型柴油发动机。手摇起动装置利用手摇把直接转动曲轴，使柴油机起动。这种方法比较可靠，但劳动强度大，且操作不便。手摇起动的小型柴油发动机通常设有减压机构，以减小开始摇转曲轴时的阻力，减压可以用顶起进气门、排气门或在气缸顶上设一个减压阀的方法来达到。功率大于12kW的柴油发动机，难以用手摇起动的方法起动，所以也没有手摇装置。
（2）电动机启动
直流电动机起动广泛应用于各种车用发动机和中小功率的柴油发电机组。这种起动方法是用铅酸蓄电池供给直流电源，由专用的直流起动电动机拖动柴油机曲轴旋转，将柴油机发动。这种起动系统具有结构紧凑、操作方便，并可远距离操作等优点。其主要缺点是起动时要求供给的起动电流较大（一般为200A以上），铅酸蓄电池容量受限，使用寿命较短，重量大，耐振性差，环境温度低时放电能力会急剧下降，致使电动机输出功率减小等。GB/T 1147.2-2017《中小功率内燃机第2部分：试验方法》中规定，起动电机每次连续工作时间不应超过10s，每次起动的间隔时间不少于2min，否则有可能将直流起动电机烧坏。
（3）压缩空气启动
缸径超过150mm的大、中型柴油机常用压缩空气起动。目前主要采用将高压空气经起动控制阀通向凸轮轴控制的空气分配器，再由空气分配器按柴油机工作顺序，在做功冲程中将高压空气供给到各缸的起动阀，使起动阀开启，压缩空气流入气缸，推动活塞、转动曲轴达到一定转速后，停止供气，操纵喷油泵供油，柴油机就被起动。贮气瓶输出空气压力对低速柴油机为2～3MPa，对高速柴油机为2.5～10MPa。此起动方法的优点是起动力矩大，可在低温下保证迅速、顺利地起动柴油机，缺点是结构复杂、成本高。康明斯KTA-2300C型柴油机采用另一种压缩空气起动方法，它利用高压空气驱动叶片转子式电机，通过惯性传动装置带动柴油机飞轮旋转。
（4）用小型汽油机启动
某些经常在野外、严寒等困难条件下工作的大、中型工程机械及拖拉机柴油机，有时采用专门设计的小型汽油机作为起动机。先用人力起动汽油机，再用汽油机通过传动机构起动柴油机。起动机的冷却系统与主机相通，起动机发动后，可对主机冷却水进行预热；起动机的排气管接到主机进气管中，可对主机进气进行预热。此法可保证柴油机在较低环境温度下可靠地起动，且起动的时间和次数不受限制，有足够的起动功率，适用于条件恶劣的环境下工作。但其传动机构较复杂，操作不方便，柴油机总重及体积也增大，机动性差。
对于不同类型的柴油机，GB/T 1147.1-2017《中小功率内燃机第1部分：通用技术条件》中规定，不采取特殊措施，柴油机能顺利起动的最低温度为：电起动及压缩空气起动的应急发电机组及固定用柴油机不低于0℃；人力起动的柴油机不低于5℃。
3、起动系统组成和过程
柴油机的起动系统主要由起动电机、蓄电池、充电发电机、调节器、照明设备、各种仪表和信号装置等组成。其中，起动机的结构组成包括电动机、齿轮传动机构、电磁铁、开关和电线等，如图1所示。
工作流程如图2所示。当电钥匙（电锁）JK拨向“右”位并按下起动按钮KC时，起动电机D的电磁铁线圈接通，电磁开关吸合，蓄电池B1的正极通过起动电机D的定子和转子绕组与蓄电池B2的负极构成回路。在电磁开关吸合时，起动电机的齿轮即被推出与柴油机起动齿圈啮合，带动曲轴旋转而使柴油机起动。柴油机起动后，应立即将电钥匙拨向“左”位，切断起动控制回路的电源，与此同时，硅整流充电发电机L的正极通过电流表A，一路通过电钥匙JK和硅整流发电机的调节器P，经硅整流发电机L的磁场回到硅整流发电机L的负极；另一路经蓄电池B1的正极，再通过蓄电池B2和起动电机的负极，回到硅整流充电发电机L的负极，构成充电回路。当柴油机转速达到1000r/min以上时，硅整流充电发电机L与调节器P配合工作开始向蓄电池B1和B2充电，并由电流表A显示出充电电流的大小。柴油机停车后，由于硅整流发电机调节器内无截流装置，应将电钥匙拨到中间位置，这样能切断蓄电池与硅整流发电机励磁绕组的回路，防止蓄电池的电流倒流至硅整流发电机的励磁绕组。
|
图1 柴油机起动机结构示意图 |
图2 柴油发电机启动系统起动过程 |
二、起动机空转故障案例
1、故障现象：
康明斯柴油发电机起动时，起动机空转。
2、故障分析：
柴油发电机起动时，听到磁力开关有吸合的动作响声和起动机空转的声音，但柴油发电机不转动。这可能是起动机驱动齿轮与飞轮齿圈没有啮合或者是由于起动机单向接合器打滑，不能把转矩传给柴油发电机飞轮，致使柴油发电机无法起动。
3、故障原因：
（1）起动机甩轮与柴油发电机飞轮的牙齿损坏或发生顶齿；
（2）起动机的电磁开关闭合过早；
（3）电磁开关吸力不足；
（4）起动机内拨权损坏；
（5）单向结合器打滑。
4、故障排除方法：
（1）用螺丝刀调整电磁开关左下端的调节螺钉，使齿轮与齿圈距离接近且容易啮合，反复调整几次后，按压起动按钮，故障不能排除；
（3）拆下起动机，对起动机内部进行检查，发现起动机内拨杈的一侧损坏，经焊接、装配后，重新起动柴油发电机，起动机工作正常，故障即被排除。
（4）断开接地开关，再合上，再起动柴油发电机。如果起动机还是不能转动，则用万用表电阻挡，测试接地开关。根据起动系统电路图逐步测试（如图4所示），发现接地开关接触不良。修理后，柴油发电机可以正常起动，故障即被排除。
|
图3 柴油机曲轴飞轮组啮齿位置 |
图4 柴油机起动系统的线路连接图 |
三、起动困难故障案例
1、故障现象：
柴油发电机难以起动，且起动后排气管排出大量的黑烟。
2、故障分析：
柴油发电机难以起动，且起动后排气管排出大量黑烟，是柴油喷入燃烧室后柴油不能完全燃烧所致。
3、故障原因：
（1）喷油器喷入燃烧室内的柴油燃烧时，产生的压力太小或气门密封不良；
（2）喷油嘴偶件工作不良；
（3）空气滤清器或进气管部分堵塞；
（4）高压油泵喷油正时过早；
（5）高压油泵各分泵供油量过大；
（6）空气温度太低。
4、故障排除方法：
这类故障的排除应从燃油系统的组件查起：
（1）对低压油路进行检查，没发现有漏油等现象：
（2）卸掉高压油泵侧盖板，然后用一平口螺丝刀撬动油泵各分泵柱塞，使6个缸的高压油管内充满燃油；
（3）接通接地开关，打开电锁，按压起动按钮，10s内没有起动的迹象，重复4次后，柴油发电机被起动，但排气管排出大量的黑烟，运转3min后，黑烟继续从排气管排出，用手触摸第一、第二两汽缸的排气管温度，发现温度较高，在触摸三汽缸时，发现排气管温度较低，触摸第四汽缸、第五汽缸、第六汽缸时，发现排气管温度更低，这说明在柴油发电机以800r/mm运转时，第四、五、六汽缸不工作，第三汽缸工作异常；
（4）停机后，取出三、四、五、六汽缸的喷油器，然后接在三、四、五、六缸的高压油管上，起动柴油发电机，对其4个汽缸的喷油嘴进行喷油试验，在检查中发现四、五、六汽缸喷油器的喷嘴向外窜油，第三汽缸滴油，这说明柴油发电机难以起动是由于三、四、五、六汽缸内的喷油嘴喷油不雾化所造成；
（5）对4个汽缸的喷油嘴偶件进行更换、调整和装配后，重新起动柴油发电机，机器工作正常，起动困难和排黑烟现象消失，故障即被排除。
----------------
以上信息来源于互联网行业新闻，特此声明！
若有违反相关法律或者侵犯版权，请通知我们！
温馨提示：未经我方许可，请勿随意转载信息！
如果希望了解更多有关柴油发电机组技术数据与产品资料，请电话联系销售宣传部门或访问我们官网：https://www.11fdj.com
- 上一篇：柴油发动机气门弹簧断裂症状与原因
- 下一篇：康明斯PT燃油泵对供油量调整和控制过程
