|
故障检查与技术维护 |
柴油发电机组积碳和水垢的正确清理方式 |
摘要：冷却水维护和处理不好会形成水垢，若不及时清除会造成发动机高温、零部件损坏、油耗增加，功率降低。而柴油发电机使用一段时间后，气缸盖、活塞顶、活塞环槽、气门头部、进排气歧管等零件表面会牢固地附着一层积炭。积炭减少了燃烧室的容积，并在燃烧过程中形成许多炽热点，易发生早燃现象，破坏柴油发电机的正常工作。此外，积炭还会黏结在活塞顶形成新的磨料，加速机件磨损。康明斯公司在本文阐述了水垢和积碳的形成原因，并通过探索与实践总结出水垢和积碳的预防和几种清洗方法。
一、水垢的形成和清除方法
发动机水箱生锈、结垢是容易的问题。锈迹和水垢会限制冷却液在冷却系统中的流动，降低散热作用，导致发动机过热，甚至造成发动机损坏（危害如图1所示）。因此日常保养中，要根据具体情况选择合适配比的冷却液。而且添加冷却液时，达到最大值和最小值之间即可。
1、水垢的形成和影响
冷却系水垢的形成原因有两种：物理变化和化学变化。物理变化主要是指随着发动机的温度升高，硬水中的大量矿物质诸如硫酸钙之类呈过饱和状态析出，粘附在冷却系内壁上而形成水垢；化学变化主要是指硬水中某些矿物盐和杂质随温度的升高而发生化学反应，形成难溶解物质而沉积于冷却系内壁上。
（1）水源的硬度对水垢的形成有着重要的影响。
水垢形成过程如图2所示。硬水是指含有大量钙、镁离子的水质，而软水则相对钙、镁离子含量较低。在水源硬度较高的情况下，水中的碳酸氢根、硫酸根等阴离子与钙、镁等金属离子结合生成的盐类物质更多，因此容易形成水垢。
（2）水温对水垢的形成也有一定的影响。
一般来说，水温升高会加速水垢的形成。这是因为高温下水中的溶解度较低，导致金属离子和阴离子结合生成的盐类物质更容易沉淀下来，从而形成水垢。水温对水垢附着速度的影响曲线如图3所示。
（3）水流速度也是影响水垢形成的因素之一。
水流速度较慢时，水中的溶解物质容易积累和沉淀，进而形成水垢。 流速对水垢附着速度的关系曲线如图4所示。
（4）水中盐类离子的浓度也会影响水垢的形成。
当水中含有大量的钙、镁离子等金属离子以及碳酸氢根、硫酸根等阴离子时，反应生成的盐类物质更多，水垢的形成也会更明显。
|
图1 柴油机散热器水垢的危害 |
图2 柴油机水垢的形成过程 |
|
图3 水温对水垢附着速度的影响曲线图 |
图4 流速对水垢附着速度的关系曲线图 |
2、水垢的清洗方法
对使用中的发动机，清洗水垢前先拆去节温器，将水从正常水循环相反的方向压入（即从出水管压人）冷却系，直到放出的水清洁为止。此方法极为简单，但很难把水垢清洗干净。
（1）用化学反应来予以消除。
① 苏打（Na₂CO₃）和水玻璃（Na₂SiO₃）混合清洗法。
按每升水中加入40g苏打和10g水玻璃配好清洗液，然后灌入冷却系，发动机运转到出水温60℃以上，两小时后停车，放出清洗液。待发动机冷却后用清洁水清洗两次，排净后再灌人冷却水，发动机运转使出水温度达到75℃以上，停车放掉污水，最后灌入新的冷却水使用即可。
② 磷酸三钠清洗法。
先拆下节温器，向水箱加入事先配好的磷酸三钠溶液（按每升冷却水加10%的磷酸三钠溶液50~80ml比例）,然后启动发动机，运转十几分钟后停机不用；经过一晚上后放掉冷却液；再加同样用量的磷酸三钠溶液（做法同前）,如此重复几次，最后将冷却系溶液放出，并用清水冲洗两次，水垢即可消除。
以上生成物中钠盐易溶于水，磷酸钙疏松易冲洗掉，磷酸镁则象泥渣一般极易冲击。这种方法对缸体不会有腐蚀，因此适用于一切发动机，且清洗效果较理想。
（2）磷酸清洗法。
在每升水中加入100g磷酸和50g铬酐，搅拌后注入水箱中，浸泡1h后启动发动机，运转20min,放净清洗液并用清水冲洗几次即可。
（3）硅酸钠清洗法。
按每升水加15g硅酸钠（俗称水玻璃）和洗衣粉2g的比例配好溶液，然后将它加入冷却系，使发动机正常运转1h左右，最后放净清洗液并用清水冲洗几次即可。
（4）盐酸清洗法。
取下节温器，将冷却水配成5%-8%的盐酸溶液，再加入3g/L-4g/L的缓蚀剂（乌洛托平）,加热至60℃后加人冷却系，然后启动发动机，怠速运转1h左右，放出清洗液后用清水冲洗3-4次即可。
（5）氢氧化钠清洗法。
清除时间可按10L水加750g烧碱、150g煤油的比例配制清洗液，注入水箱并让发动机运转8-10h后放净，另加清水运转20min,一般情况下水垢便可除去。
（6）盐酸和氢氧化钠交替清洗法。
先用8%的盐酸与水搅拌均匀后加入水箱，启动发动机、温度保持在70℃,运转40min后放出清洗物；关闭水阀，加入8%的苛性钠溶液，重新启动发动机、运转40min后放出全部清洗物；最后用清水进行冲洗，直至放出的水变清后再将汽缸水套挡板拆下，清除沉淀的污垢。
（7）碳酸钠清洗法。
按10L水中加入纯碱1kg、煤油0.5kg的比例配好溶液，加入冷却系中浸泡10h左右，使发动机怠速运转0.5h,直至溶液沸腾时放出，最后用清水冲洗3-4次即可。
（8）用除垢剂清洗。
根据不同机型加入一定数量的除垢剂，启动发动机运转8h后将溶液放出；再用清水反复冲洗，至冷却水手感不滑为止，最后换上新水。
3、预防产生水垢的方法
（1）硬水烧开以后其中的矿物质会沉积下来，取上面的清洁水用作冷却水加注到冷却系统中，就可以减少水垢的形成数量。此方法简单，但不能使水彻底软化。
（2）将一些小块磁铁放进发动机的冷却系统内，磁铁产生的磁场对冷却水有磁化作用，磁化水能减少水垢的形成，并且能使原有的水垢逐渐消失。
（3）使用碳酸氢钠（小苏打）或氢氧化钠（烧碱）,按每升硬水加0.5-1.5g碳酸氢钠或每升水加0.6--0.7g碳酸氢钠的比例添加软化剂。
（4）在冷却液中经常加注重防锈水，既能起到防止水的腐蚀，也能减少水垢的产生。如康明斯发动机规定使用DCA65L防锈水（如图6所示）或者预混型冷却液，能起到防止穴蚀、锈蚀、水垢及防冻作用。
|
图5 清除水垢如同给柴油机洗澡
|
图6 DCA65L康明斯原厂防锈剂（1.89L） |
二、积碳形成和清除方法
积炭是燃料和机油在高温富氧条件下形成的产物。柴油发电机工作时，燃油和窜人燃烧室中的机油，以及未燃烧成分在氧和高温的作用下，形成树脂状胶质黏附在零件表面，又经过高温的作用，进一步缩聚成沥青质、油焦质和炭青质的复杂混合物，即积炭。积炭的清除通常用机械方法或化学方法，二者也可并用。
1、积碳危害
（1）汽缸盖的燃烧室内有了积碳、会降低发动机的冷却效果。因为、积碳的导热性能极差，其导热系数只有铸铁或钢的1/50,这样会引起发动机过热，使发动机的动力性和经济性明显降低。
（2）活塞顶部积碳会形成许多炽热面，引起早燃、爆燃、爆震和敲击，使活塞产生异常磨损，缩短发动机的使用寿命。
（3）气门及其座圈工作面上聚有积碳，会引起气门关闭不严而漏气，出现发动机难启动、工作无力以及气门易烧蚀等不良现象。
（4）气门导管和气门杆部的积碳将加速气门杆与气门导管的磨损.引起气门杆在气门导管内运动发涩、甚至卡死。
（5）活塞环槽内积碳会使活塞环边隙、背隙变小，甚至无间隙，极易造成活塞环胶结失去弹性、汽缸密封不严，甚至折断活塞环而拉缸。
（6）喷油嘴聚有积碳，极易卡死喷油嘴，造成发动机缺缸或突然熄火；预燃室起动喷孔聚有积碳，将堵塞喷孔，使发动机启动困难。
（7）排气管消声器内壁积碳严重时，排气阻力增加，排气不净，造成发动机温度上升，功率下降。
2、清除方法
（1）机械法
积炭根据零件的形状和部位，利用专用的优质钢丝轮刷装在手电钻上对积炭零件进行刷洗，并带上护目镜。如图8所示。不要使用劣质的钢丝轮刷，因为在操作中钢丝会从钢丝轮刷上掉落，造成额外的污染。
（2）化学法
积炭利用化学溶剂与积炭发生化学和物理作用，使积炭层结构逐渐松弛变软，软化的积炭后使用细纤维研磨垫，如 Scotch-Brite™ 7448（零件号 3823258）去除积碳，步骤如图9所示。清洗用的化学溶液与除油所用的碱溶液作用原理基本相同。
① 积碳必须清除掉，但不必使表面看上去光洁如新。
② 不要用砂布或砂纸去除气缸套上的积碳，砂布或砂纸中的氧化铝或硅颗粒会造成严重的发动机损坏。
③ 不要在活塞环行程区域使用任何研磨剂，否则会损坏缸套。
（3）浸泡法
把活塞浸在装有对球墨铸铁适用的清洗溶剂的容器中至少30分钟。用热肥皂水和非金属刷子清除积碳。此外，可使用零件号为3822735的胡桃壳或塑料喷丸对活塞环槽和活塞顶进行喷丸处理。用最小的有效压力，并且不要长时间集中喷射一个区域。塑料喷丸的推荐工作压力是276 kPa [40 psi]。
注意：不要使用金属刷，钢刷会损坏活塞环槽；不要用玻璃喷丸清洁活塞环槽。如图10所示。
（4）燃油添加剂
很多人说燃油添加剂没有效果，也有说用的还可以，这个也都对，因为每台柴油发电机组的积碳程度不同，所以得到的反响也肯定不一样，最主要的是燃油添加剂便宜，10几块就可以买的到，自家加进去就行，也不存在工时费。
（5）拆洗法
人工拆洗是完全拆下来清洗，也是洗的最干净的，当然也是最费时间和精力的，那么价格肯定也是最贵的，但是完全拆洗有个毛病就是装的时候比较麻烦，因为发动机的各螺丝、螺母的扭矩都是规定好的，拆完再装肯定是有差距的，所以后期对发动机也是有影响的。
（6）氢氧除碳机清洗
该设备一般在大型康明斯柴油机修理厂才会有，除了燃油添加剂的方法就是氢氧除碳机清洗最方便了，效果没有清泡和完全拆除那么彻底，但是要比以上浸泡法和添加剂方法好很多。
|
图7 积碳清理措施 |
图8 柴油机气缸积碳清理方法（钢丝轮刷） |
|
图9 气缸套积碳清洁方法（研磨） |
图10 活塞积碳错误清除方法 |
总结：
除了上述方法外，应该还要留意一些注意事项。例如给发动机除垢时应注意所选的溶液一定要适合水垢的性质，且不会对缸体产生腐蚀。因此铝合金缸体、缸盖不能采用盐酸、碳酸钠、氢氧化钠清洗法，以免其表面遭受腐蚀。水套和散热器水垢的清洗最好分开进行，以免缸体水套内的铁锈或水垢堵塞散热器水管、芯子。此外，除非积碳非常严重，用其它方式解决不了，就不得不采用拆解发动机的方法来解决，一般谨慎选择拆机来清理积碳。总而言之，只要对水垢和积碳有一个正确的认识，采用正确的清理方法，就不至于被别人误导，甚至被套路，花一些不必要的冤枉钱。
----------------
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
