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柴油发电机常见故障维修案例四则 |
摘要：柴油机实际工作过程中，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，是排除柴油机故障的关键。当柴油发电机工作异常，说明柴油发电机产生了故障，必须找出异常工作现象产生的原因，排除后才可继续使用。康明斯公司根据多年来对柴油机故障排除经验，对冷却液温度高、机油油面升高、机油消耗量大、排气管冒白烟四种柴油发电机常见异常工作现象进行了分析，配备相应故障特征图片，并总结出柴油机运行中常见故障相应的检查方法，以供大家参考。
一、机油油面升高的故障处理案例
1、故障现象
一台康明斯发电机组工作一段时间后，机油油面不降反而上升，油面呈黄色泡沫状或机油被稀释，也称之为乳化现象（见图1）。油面增高的现象表明在工作中有外表的液体侵入，而且进入量大于消耗量，所以导致油底壳内油面增高，表明油底壳中已渗入了水、柴油或机油，它们会降低润滑效果，甚至会引起发动机“飞车”，还会加速零件的磨损或引起烧瓦、抱轴等故障。
2、故障原因
（1）冷却水渗漏到油底壳
① 气缸盖通往摇臂润滑油路螺栓松动
柴油机气缸盖通往摇臂润滑油路螺栓松动，当发动机停止工作时，润滑油无压力，冷却水沿此处流入润滑系统，使油底壳油面增高。
② 气缸套阻水圈老化、损坏
由于柴油机工作中严重缺水或其他原因使柴油机过热，会使阻水圈受热老化变质，从而出现渗水；安装阻水圈过高，强行压入被剪破，造成漏水；机体配合凸肩有拉毛、毛刺，安装时因切破阻水圈而造成漏水。
③ 气缸垫烧损
气缸垫烧损时，水箱冒气泡，冷却水表面有黑色的油花，冷却水会从气缸垫烧损部位漏出，经气门推杆孔进入油底壳。
④ 气缸套、气缸盖、机体产生裂纹
造成柴油机气缸套、气缸盖、机体产生裂纹的原因是柴油机在缺水、过热的情况下骤加冷水；冬季停车后未放或未放净冷却水；水垢过厚受热不均等，有时铸件上有气孔、砂眼，冷却水会直接渗入油底壳使油面增高。
⑤ 气缸盖水道孔闷头松动或损坏
使用的冷却水如不清洁，水套水垢结积过厚，闷头被腐蚀损坏，此时水从闷头漏出，经气门室推杆孔进入油底壳，拆下气缸盖罩可观察到。
⑥ 齿轮室纸垫在水道处损坏
柴油机齿轮室纸垫在水道处损坏，水经齿轮室漏入油底壳。
（2）柴油渗漏到油底壳
① 气门摇臂固定螺栓松动
如气门摇臂固定螺栓松动，使某一缸气门不能打开，喷入气缸内的柴油不能燃烧，沿气缸套流入油底壳，使油底壳油面增高，此时发动机工作“缺腿”。
② 柱塞套定位螺钉松动或漏装小铜垫
柴油从喷油泵内腔经固定螺钉处漏出，从齿轮室流入油底壳。
③ 喷油器工作不正常
发动机个别气缸不工作，多属喷油器工作不良，这样喷进燃烧室的柴油未燃烧就通过活塞、活塞环、气缸壁之间的间隙流到油底壳，而使油面增高。
④ 喷油泵的泵壳底座支承面有崩边崩角、微小裂纹或夹有脏物
在这种情况下，当柱塞装入后，柱塞套凸肩下平面不能与泵壳底座支承面密封，柴油从贴合面缝隙漏出，经齿轮室至油底壳。
3、检查与排除
机油质量检测方法如图2所示。
（1）如油面呈黄色泡沫状，则表示水进入油底壳，可以慢慢旋松油底壳放油螺塞，放出一部分油液，观察是否含水。进水的原因有：
① 汽缸垫损坏、汽缸盖不平或有裂缝，使水道与气门推杆室相通，水漏入油底壳。
② 缸套下部的水封圈损坏或缸套、缸体有铸孔而渗漏，使水漏入油底壳，如油底壳有水则应拆下缸盖等进行排除。
（2）如机油变稀，则表示有燃油进入油底壳。油底壳进燃油的原因有：
① 柴油发电机的喷油泵漏油，使柴油经齿轮室直接流入油底壳。
② 活塞环粘住或磨损严重，致使未燃烧的燃油沿缸壁流入油底壳。
③ 喷油嘴严重磨损后滴油或喷油压力过低、燃油雾化不良等，使部分燃油不能燃烧，而沿缸壁流入油底壳。如机油交稀，则必须检查喷油器和喷油泵。如燃烧系正常，则要结合曲轴箱中废气量的情况，如漏入曲轴箱的废气量大，而且机油温度偏高，则表示活塞环密封有问题，必要时需拆缸盖和油底壳等，抽出活塞检查活塞环。
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图1 柴油发电机油底壳内机油乳化 |
图2 机油质量检查与分析 |
二、排气管排白烟的故障处理案例
1、故障现象
一康明斯OEM生产厂家对柴油发电机进行试车，发现大部分柴油发电机的尾气都排出浓浓的白烟（见图3）。白烟是指排气烟色为白色，它与无色不同，白色是水蒸气的白色，表示排烟中含有水分或含未燃烧的燃油成分。白烟呈液珠状态，和蓝烟相比较直径稍大，一般大于1μm。在光的折射下呈白色，柴油机的白烟是未燃烃(含燃油和润滑油)、水蒸气以及不完全燃烧的中间产物(如含氧碳氢)，除水蒸气外，它们也都属于微粒范畴。
2、故障原因
柴油机在刚起动时或冷机状态时，排气管冒白烟，是因为柴油机气缸内温度低油气蒸发而形成，冬季尤为明显。柴油机在寒冷天气运行时，柴油机温度低，排气管温度也低，有水蒸气排气凝结成水气形成白色排烟，是正常现象。若当柴油机温度正常，排气管温度也正常时，仍然排出白色烟雾，说明柴油机工作不正常，诊断方法如图4所示。
（1）气缸套有裂纹或气缸垫损坏，随着冷却水温度和压力的升高，冷却水进入气缸。排气时形成容易形成水雾或水蒸气。
（2）喷油器雾化不良，喷油压力过低，有滴油现象。在气缸中燃油混合气不均匀，燃烧不完全，产生大量的未燃烃，排气时容易形成水雾或水蒸气。
（3）供油提前角过小。活塞上行至气缸顶前喷入气缸的燃油过少，形成较稀的可燃混合气，过迟的喷油减少了预混燃料量，预混合量减少。预混合气减少，降低了燃烧速度，燃烧结束较晚，燃烧形成大量的水气烟雾。
（4）燃油中有水份和空气。水和空气随着燃油喷射入气缸形成不均匀燃油混合气，燃烧不完全，产生大量的未燃烃排出机外。
（5）活塞、气缸套等磨损严重引起压缩力不足，造成燃烧不完全。
（6）柴油机刚启动时，个别气缸内不燃烧(特别是冬天)，未燃烧的燃油混合气随其它工作缸的废气排出形成水气烟雾。
3、检查与排除
该厂请来特约维修站的人员，经初步诊断为喷油器针阀卡滞。更换掉有问题的喷油器后，大部分康明斯发电机组正常了，但仍有部分康明斯发电机组尾气仍然为浓烈的白烟。经过进一步查找，发现排气管尾气中有水珠。于是判定，冒白烟的原因是柴油里有水。加注了不带水的柴油之后重新试车，所有的康明斯发电机组均不再冒白烟了。后来知道每年秋冬换季时，有的加油站的柴油里含有水。冷车启动时，水弄湿了柴油滤清器滤网，使柴油中的杂质通过滤清器进入喷油器。由于喷油器针阀为偶件，工作间隙非常小，杂质造成喷油器针阀卡滞，破坏柴油的雾化，就出现了康明斯发电机组排气管冒浓烈的白烟。经过加装油水分离器，此类故障没有再发生。
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图3 柴油发电机冒白烟现象 |
图4 柴油机冒白烟诊断方法框图 |
三、温度过热的故障处理案例
1、故障现象
一台康明斯发电机组运转过程中，水温表指针始终指示在红刻线的位置或水温警报指示灯点亮，使用检测仪读取康明斯发电机组的实际水温与仪表指示一致，并伴随有冷却液沸腾现象，康明斯发电机组功率明显下降。柴油发电机冷却液温度不在规定范围（83℃左右），会有很多负面影响。比如：温度过低会引起缸套、活塞摩擦副早期磨损；润滑油对强制润滑部位不能达到理想的润滑效果；喷入燃烧室的油雾不能很好地和空气混合，使燃烧不完全、爆发力减弱、油耗上升，同时加剧气门、活塞顶及环槽处的积炭。温度高不仅会引起缸套活塞摩擦副早期磨损，温度太高还会造成拉缸；温度高会使润滑油粘度下降，油膜被破坏，不管是强制润滑还是飞溅润滑，其效果都显著下降。从另一个角度分析，柴油机温度过高会造成工作的热效率降低，动力严重不足。因此，控制柴油机冷却水温度在给定区间，显得十分重要。
2、故障原因
（1）柴油机水温高的原因可能是因为冷却水不足。在长时间使用后，冷却系统中的水分会逐渐减少，如果不及时添加水，就会导致水温升高。此外，冷却水中的杂质和沉淀物也会影响冷却效果，因此在更换冷却水时，需要将清洗冷却系统。
（2）柴油机水温高也可能是因为散热系统出现故障。散热系统中的散热器、风扇、水泵等部件如果损坏或者失效，就会使冷却效果降低，导致水温升高。此时需要及时更换或修理故障部件。
（3）柴油机水温高还有可能是因为润滑系统出现问题。机油在引擎中起到润滑和散热的作用，如果机油不足或者机油泵失效，就会使引擎过热。因此，定期更换机油和检查润滑系统也是保持柴油机正常运行的重要步骤。
3、检查与排除
运行中，发现康明斯发电机组过热时，应先考虑可能是超负荷低速挡运行时间过长，此时应停车休息，待康明斯发电机组降温后再运行。检查康明斯发电机组有无漏水之处，再检查风扇皮带是否过松，检查水泵泵水情况。如上述检查未发现故障，用手指从水箱的加水口盖处触碰冷却水，感到水温温热，说明节温器主阀门关闭不严，使冷却水过早大循环。可将节温器取出，启动康明斯发电机组。若水温恢复正常，说明节温器确已失效，要及时换装新节温器。用手触摸汽缸体，感到冷热不均，可能是分水管不起分水作用或汽缸体内污垢过多。
四、机油消耗量大的故障处理案例
1、故障现象
从机油标尺刻度判断（查看方法见图5），近期柴油发电机都出现机油消耗量特别大，康明斯规定为不超过0.5%，高于此值皆属于机油消耗率过大，而柴油发电机各接合面无机油渗漏现象，排气管也不冒蓝烟。机油在柴油机内的有效循环是保证柴油机效率和寿命的关键。机油消耗分为两种：一种是机油泄露在柴油机的外部，一种是机油泄露在柴油机的内部(泄露在燃烧室并烧损，即所谓“烧机油”)。下文所述及的主要是机油内部消耗，即所谓“烧机油”。机油消耗量大会加剧气缸与活塞组件的磨损。同时还会使气缸内的积碳增多，影响柴油机功率输出。还有，机油的价格远高于燃油，当然也希望使用中消耗量尽可能少，而且要求在两个保养周期之间不要添加机油。国标要求机油和燃油消耗比在0.3%以内。
2、故障原因
柴油发电机技术状态正常，机油的实际消耗量并不多，柴油发电机机油消耗率为柴油的0.5%～2%。机油消耗过多，不仅浪费能源，增加环境污染，还会使柴油发电机因缺少机油发生机械事故。
（1）机油加注量过多导致烧机油。不是柴油机油底壳内的机油加注量越多越好，机油加注量过多一方面会导致机油的搅动加剧而引起机油温度偏高，另一方面机油飞溅到气缸壁面的机油量过多导致活塞环的刮油负担加重，而同时由于气环的泵油作用致使泵入燃烧室的机油过多，导致机油的过量烧损。
（2）“拉缸”导致烧机油。如果柴油机出现“拉缸”故障，气缸套与活塞受到机械刮伤，直接影响到气缸的密封，不仅会导致柴油机燃烧室漏气量增加，功率下降，柴油机敲缸，而且还会出现过量机油泵入燃烧室导致机油的过量烧损。柴油机气缸漏气量检测方法如图6所示。
（3）活塞与气缸壁间的间隙过大，将导致留存于气缸壁上的机油量增多，造成机油的过量烧损。
（4）活塞环磨损严重，或其弹力不足。由于柴油机长时间在高温、高速及超负荷下工作，活塞环严重磨损使泵油现象加重，活塞环弹力不足使得活塞环与气缸壁间的间隙过大，导致机油窜入燃烧室出现烧机油。
（5）活塞环抱死，或其开口转到同一处。活塞环边间隙过小，活塞环会因受热膨胀而卡死在环槽中，使活塞环失去弹性，不起密封和刮油作用。活塞环在安装时要求开口必须相互错开，如果是三道气环，则须相互错开120°，而如果是两道气环，要求开口错开180°，而且避开活塞销孔方向。如果活塞环在安装时错口不符合规定，则在运动过程中就有可能出现几道活塞环对口，从而导致活塞环只有布油的功能而刮油功能失效造成烧机油。
（6）活塞环装反。目前活塞第二道气环广泛采用扭曲环或锥形环，它们在安装时都有正反面之分，如果装错，则活塞环在环槽内上下窜动时会导致泵油加剧，机油泵入燃烧室造成烧机油。
（7）活塞环粘环。由于燃料和机油不完全燃烧产生的胶质和碳的颗粒沉积在环槽内，导致活塞环和环槽完全粘死，使活塞环的刮油功能失效。
（8）活塞环的“三隙”过大。活塞环的“三隙”是指端间隙、侧隙及背隙，如果“三隙”过大，则不能形成有效的密封面，活塞环的泵油作用加剧，造成烧机油。
（9）气门导管磨损严重且气门导管油封损坏。气门导管磨损，气缸盖上的机油通过气门导管及气门杆间的间隙漏入燃烧室导致烧机油。若气门导管的油封损坏，导致气门杆与气门导管之间吸入过多的机油漏入燃烧室导致烧机油。
（10）机油粘度过低。机油粘度过低，在高温、高压下，不易形成足够厚度的油膜，加上气门杆与气门导管间的间隙较大，机油很容易渗漏入燃烧室导致烧机油。
3、检查与排除
这几台柴油发电机既无蓝烟（说明不烧机油），又不漏油，曲轴箱的机油哪里去了？我带着这个问题对几台柴油发电机进行观察。这几台柴油发电机的散热片大多被泥土、杂草等物粘糊着，有一台上面还盖着麻袋，有一台没装导风防护罩，有的供油时间过迟，造成柴油发电机散热不良，机体温度过高，使曲轴箱的机油长时间受高温作用，一部分机油被蒸发成油蒸气，通过气门罩盖上的通气孔向外喷出。清除散热片上的杂物，装上导风防护罩后，柴油发电机温度明显下降，机油消耗量也减少了。由此可见，风冷式柴油发电机冷却不良引起的机温过高，也是导致机油消耗量大的一个原因。
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图5 柴油机机油标尺刻度查看方法 |
图6 柴油机气缸漏气量检测方法 |
总结：
故障现象是一定的故障原因在一定工作条件下的表现，不同的工作条件，柴油机故障都会有不同的表现。这些表现一般都具有可听、可嗅、可见、可摸或可测量的性质。柴油发电机故障千变万化，很难有一个固定的故障检查与排除方法。但是，从某种意义上讲，柴油机故障也有一定的规律性，只要我们注意经验的积累和现场用心的观察，任何疑难故障都是可以排除的。
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