|
新闻主题 |
柴油发电机的机油预润滑系统原理和故障案例 |
摘要：康明斯公司在本文中针对应急柴油发电机出现的预润滑油泵压力低缺陷，分析柴油发电机润滑 油系统设置、工作原理，找出了导致柴油发电机预润滑油泵压力低缺陷的根本原因；通过对损坏部件进 行更换升级，消除了应急柴油发电机预润滑油泵压力低故障，确保了柴油发电机组的安全稳定运行。
柴油发电机组启动的条件之一是机油压力需达到特定的数值才可以启动，润滑油系统必须保证润滑油的可靠供应，发动机的ecu中设置有保护功能，在主油道润滑油压力低于150kpa以下时无法启动。柴油发电机在启动之前，需要机油预润滑的时间，传统的柴油发电机组启动是通过直流预供油泵进行预供油，在平常不启动时，直流预供油泵不进行供给，而在实际开机启动时，需要较长的预润滑时间；对于康明斯系列的柴油发电机预启动时间为60s，数据中心项目的柴油发电机组要求15s快速启机带载，无法满足该项指标。
一、预润滑系统工作原理
当柴油发电机热备用时，预润滑油泵从油底壳中抽出润滑油，其中一部分润滑油通过一个过滤器送至 调速器的执行机构，另一部分润滑油进入柴油发电机润滑 油循环系统。柴油发电机启动后 （转速达到 350 r/min）， 预润滑油泵停运，改由柴油发电机自身的机带泵供油。 当柴油发电机停运时 （转速降至 90 r/min），预润滑油泵自动启动，向柴油发电机本体内部供润滑油。预润滑油泵入口及出口管道均设置有一道止回阀，防止在柴油发电机正常运行 （此时预润滑油泵停运 ） 时，机带泵产生的高压将预润滑油泵进出口管道内的润滑油反压回油底壳。预润滑回路如图 1 所示。预润滑回路压力传感器 150MP 位于柴油发电机本 体预润滑回路上，由于存在管阻损失，正常显示的压力为 0.5— 1.5 bar （根据润滑油温度变化）；若压力低于 0.5 bar，则会产生压力低报警。
|
预润滑油系统原理图 |
二、预润滑系统的分类
柴油发电机都具有滑油循环系统，包括由自己的动力带动的润滑油泵、管路、过渡器和冷却器等。在运行时，能自行建立一定的滑油压力，保证自身的滑油循环，使各主要润滑部位都有良好的润滑；停机后，滑油系统也停止工作。因此，经较长时间停机后，应有启动前的预润滑程序，确保在启动时，各相互接触的运动部件有必要的滑油，避免发生干摩擦。自动控制预润滑有周期性自动润滑和一次性注入式预润滑两种方式。
1、周期性自动预润滑
周期性自动预润滑是在柴油发电机滑泵之外，另设一电动油泵，作为柴油发电机润滑油循环系统的另一个动力源。该电动油泵，应能实现自动控制，当柴油发电机停机后，就开始工作，保证每隔一定时间（例如4h）接通电源泵油工作一段时间（如10min），周期性地实现预润滑，以待随时启动。当柴油发电机投入运行后，自动预润滑油泵的控制电源立即断开，由柴油发电机自动润滑。
2、一次性注入式润滑
一次性注入式润滑是在柴油发电机润滑系统中，接入一个柱塞式滑油泵，其中储满滑油，当机器接到启动指令时，压缩空气先作用到柱塞式油泵，推动活塞，将其中所储滑油，通过滑油管系，注入到机器需要润滑的各部位，然后才开始启动。启动时燃油的控制。柴油发电机的喷油量是由调速器和控制手柄控制的。启动时，调速油机将运行在高于最低稳定转速上，称为点火转速，以尚未正常工作，这时的燃油量可用手枘来限制。
在自动电站中，通常是将各台柴油发电机的冷却淡水管系连成一个整体，运行发电机组的冷却水（约65℃）也循环于备用机的冷却系统中，使备用发电机组处于预热状况，当备用发电机组启动成功后，可以较快地加速（甚至无需暖缸）直到额定转速运行，这对于增强自动电站功能，保证供电连续性、可靠性是很有帮助的。
|
预润滑油泵结构图（周期性自动循环） |
三、预润滑系统故障案例
1、故障现象
某数据中心3，4号发电机组自商运后，应急柴油发电机多次执行柴油发电机组低负荷试验。试验结束，柴油发电机停运，预润滑油泵153PO启动后，多次发生预润滑回路油压低报警，主控触发柴油发电机机械故障报警，导致柴油发电机不可用，发电机组产生第1组IO。现场在PLC上检查柴油发电机预润滑油泵出口压力传感器150MP，显示只有0.1—0.2 bar（1 bar=0.1 MPa，低于0.5 bar报警），且该压力值无上升趋势；而正常情况下，此时的压力应该在0.8 bar左右。3，4号发电机组应急柴油发电机预润滑油泵压力低缺陷频发，严重影响了应急柴油发电机的可靠性，也对发电机组反应堆的安全稳定运行产生不良影响，亟需找到造成该缺陷的原因，并制定相应的纠正措施。
2、故障原因分析和确认
（1）在排除了一些系统方面的原因后，将故障点定位到泵体上安装的泄压阀上。若预润滑油泵出口泄压阀密封不严或回座不好，当预润滑油泵启动后，泵出口的润滑油通过泵体泄压阀回流至泵入口，只有少量的润滑油进入柴油发电机本体，导致压力传感器150MP显示压力低。泵体泄压阀的结构如图3所示。
（2）对发生缺陷的泵进行解体检查，检查齿轮情况良好，无明显的磨损现象。泄压阀阀芯及阀座密封面良好，弹簧弹性无明显变化；若阀门正常回座后，不会出现内漏的情况。
（3）在将阀芯导向杆从导向套中取出的过程中，发现有明显的卡涩现象，阀芯导向杆很难从导向套中拔出；且将弹簧压缩后，阀芯导向杆很难恢复到正常位置。检查发现，阀芯导向杆表面有明显的磨痕（见图4左）。解体另一台同样运行了1个循环周期但未发生过压力低缺陷的泵，也在阀芯导向杆同样的位置发现了磨痕；但磨损程度较轻，弹簧压下后，阀芯导向杆能回到正常位置。检查新备件的情况，阀芯导向杆上并无磨痕存在（图5），且阀芯导向杆与导向套之间动作灵活，无卡涩现象。
（4）通过观察安装在泵本体上的出口压力表可知，在柴油发电机试验结束停运瞬间，预润滑油泵出口的压力最高达到8.5 bar，超过了泄压阀的开启压力（5.5 bar）。所以当每次执行柴油发电机试验后，已开启的泄压阀由于阀芯导向杆磨损卡涩而不能正常回座，导致油泵出口的大部分润滑油通过泄压阀回流至泵入口，只有少量的润滑油进入了柴油发电机本体， 造成了预润滑油泵出口压力低故障。
（5） 根据试验现象可以判断，在每次柴油发电机低 负荷运行试验过程中，预润滑油泵泄压阀都会动作。 为确认导致阀芯导向杆磨损的根本原因，模拟柴油 机预润滑油泵的现场实际布置，制作了试验装置。将某数据中心大修期间柴油发电机检修时更换下来的 旧润滑油作为传输介质，启泵后多次手动关闭出口 止回阀 160VH，人为迫使泵出口超压泄压阀动作。 试验结束后检查泄压阀阀芯导向杆，未发现磨损的 痕迹 。泄压阀频繁动作导致磨损的可能性被排除。
（6） 在将阀芯导向杆从导向套中拔出检查过程中，发现导向杆表面附着有少量磨损产生的金属屑， 卡在导向杆和导向套之间，造成阀芯卡涩，阀门动 作后无法正常回座。
（7） 根据导向杆上 2 个磨损点的位置，结合阀 芯的结构形式 。查询相关文献资料，分析 了导致磨损的根本原因。
由于导向杆和导 向套之间的间隙很小 （约 0.1 mm）, 受弹簧力影响，2 个部件之间有 2 个位 置始终紧密接触，且预润滑油泵常年运转，受振动 影响，接触面上会发生微动磨损。
微动是指机械零部件中紧密配合的接触表面在 机械振动等交变载荷作用下产生微米量级振幅的微小相对运动。微动磨损是指承受局部接触载荷或固定作用力的接触副因外界振动引起的微小相对移动而使接触表面产生的磨损。磨损产生的金属屑仍附着在导向杆表面，卡在导向杆与导向套之间，无法排出。在柴油发电机停运的瞬间，泵出口压力高于泄压阀开启压力，泄压阀动作后，由于导向杆卡涩，且此时泵出口压力较大，抵消了部分弹簧力，导致阀芯无法正常回座，一直卡在一个小开度状态。大部分的润滑油通过泄压阀回流至泵入口，致使柴油发电机停运后出现预润滑油泵压力低缺陷。
|
预润滑油泵阀芯结构图 |
3、处理方法
经过分析、试验并与柴油发电机厂家反复沟通，制定了如下处理方案。由于泄压阀阀芯上的插接结构始终存在磨损卡涩的风险，结合阀芯密封面结构为锥形、自带导向作用，并参考其他厂家的齿轮泵结构，提出了阀芯的改进方案——取消阀芯上的插接结构，将弹簧直接套在导向杆与导向套上。将改进后的阀芯安装到试验台架上进行试验，启泵后多次手动关闭预润滑油泵出口止回阀，迫使泄压阀多次动作，运行均正常。
----------------
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
