摘要：柴油发电机组调速系统为闭环负反馈系统，使用中可能出现无法启动，启动困难，游车，超速等典型故障。而因调速系统复杂，导致故障定位困难，调试周期长。为提高调试水平，缩短调试周期并快速准确地定位和排除故障，康明斯公司在本文中根据近年调速系统出现的典型故障，对产生故障的原因进行了初步探讨，介绍了调速器主要零件常用修理方法，为后续柴油发电机组调速系统的保障和维修提供了技术储备和参考。
一、调速器的原理、功能及调整
1、调速器的工作原理
目前，广泛应用的机械式调速器是直接利用飞锤旋转时产生的离心力与调速器弹簧回位力之间的平衡的原理来实现调速过程的，如图1所示。当转速变化时，飞锤的转动即转变为滑套及与其相连接的喷油泵齿杆的移动，以达到调节喷油泵循环供油量的目的。由于飞锤旋转时产生的离心力是反映转速的最直接信号，再加上这种机械式调速器结构比较简单（如图2所示），工作也十分可靠，且已积累了长期的使用与维修经验，目前仍在柴油发电机组特别是中小功率柴油发电机组上得到广泛的应用。
由于飞锤所产生的调节力在低速时较小，故这种调速器只适用于高速的中小功率柴油发电机组，对大型柴油发电机组，由于油量调节机构摩擦阻力较大，加之柴油发电机组转速不高，若再采用纯机械式飞锤，势必要增加调速质量与尺寸，使调速器的结构十分笨重而导致灵敏度降低。为此，在大型柴油发电机组上都是采用电子式调速器来实现调速的。
2、调速器的主要功能
（1）柴油机要能维持在任一转速下稳定运转，对转速的这些要求，柴油发电机组本身因其特性等原因而不能满足，也就是说柴油发电机组运转时可能会出现“飞车”和“自行熄火”等问题，这就要在柴油机上安装调速器，使它不仅能保持柴油机的怠速稳定运转和限制最高转速，而且还能使柴油机在其全部转速范围内的任一转速下稳定运转。调速器还能随外界负荷的变化自动调节供油量，使柴油机在所选定的转速下稳定运转，并保证柴油机运行的安全可靠。
（2）柴油机转速不能超过一定的限度，否则有“飞车”的危险。这是由于转速过高时，柴油机曲柄连杆机构等运动件的惯性力过大，使零件承受过大的载荷而造成损坏，甚至会捣毁整个柴油机。当柴油机未装调速器而满载工作时，如突然卸去载荷，则柴油机转速就会突升而失去控制，造成“飞车”，这是非常危险的，所以要限制柴油机的最高转速。
3、调速系统的检查与调整
柴油发电机组调速系统是以转速为感应量，通过调节供油量，使柴油发电机组发出的功率与外界负载相适应。每台新柴油发电机组出厂试机时，调速器都已经调整好了。当调速把手拉到最大位置时，柴油发电机组就能发出铭牌上标定的功率和达到标定转速，故一般情况下，用户不得自行调整调节螺钉，更不能为提高转速而私自扎紧调速拉簧，或私自取掉钢珠。柴油发电机组使用一段时间后，有可能出现最高转速下降或转速不稳等现象。这时应该进行检查与调整。
（1）空负荷最高转速检查与调整方法
将调速把手拉到最大位置，用机械式数字转速表测量曲轴转速，观察柴油发电机组是否达到空负荷最高转速。柴油发电机组如果达不到最高转速规定值，一般是由于调速拉簧变形或弹力下降所至。
（2）转速不稳定的检查与调整方法
将调速把手从低拉到高，或从高拉到低，并用手持式转速表测速，观察指针。如果在某个转速时出现大范围的摆动，且柴油发电机组常发出“呜呜”的响声。说明在这一段转速范围内，转速不稳定。转速不稳定的一般原因是在柴油发电机组使用一段时间之后，调速系统传动链中的运动零件发生了磨损(如调速杠杆与推力球轴承接触的两只脚磨损等)，从而造成间隙增大或者调速滑盘斜面上出现凹坑剥落，使飞转中的钢球产生跳动，造成滑盘摆动。
一般的调整方法：在调速滑盘和单向推力轴承之间添加1mm左右的纸型垫，以消除增大的间隙。如调速滑盘斜面出现凹坑剥落现象，则必须予以调换。如发现调速杠杆与轴承接触的两只脚不均匀磨损，造成一高一低接触，必须更换新件。此外，还应检查整个系统中各运动零件动作是否灵活，是否受到干涉，不应有任何卡滞现象。
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图1 机械式柴油机调速器工作原理图 |
图2 机械式柴油机调速器结构图 |
二、柴油机调速系统常见故障与维修方法
1、机械式调速器常见故障
（1）柴油发电机转速不稳。
调速器方面原因：一是调速器弹簧刚度小或永久变形；二是调速器钢球因润滑油过多或滑道磨损等造成运动阻力大。
（2）供油量不是随负荷而变，而是不断地自行变化。
调速器方面原因：一是拉杆移动不灵活，拉杆直线度偏差过大、拉杆孔同轴度偏差过大、拉杆套松动或拉杆卡块下垂等，都可能使拉杆移动不灵活；二是传动盘和推力盘工作锤面磨出凹坑、飞球座过紧、圆盘支架精度不够、飞球总成运转时歪斜、调节轴歪斜使弹簧和弹簧座不能运动自如；三是传动盘和推力盘的质心不在中轴线上，各飞球总成质量相差过大；四是传动套外圆最外端的径向跳动量过大，对此值影响最大的是传动套锥孔和凸轮轴锥面的配合质量，在装配前最好检查一下这两个锥面之间的贴合面积，并单独检查一下传动套的摆差；五是旋转零件运转不正常，如传动盘和推力盘的质心不在中轴线上，各飞球总成质量相差过大等。
（3）柴油发电机怠速不稳。
调速器方面原因：一般来说，造成柴油发电机负荷下转速不稳的原因都可能导致怠速不稳。另外，怠速弹簧的预紧力过大，弹簧在静止小油门状态下游隙不足，以致在怠速时介入工作，都会影响怠速的稳定性。
（4）柴油发电机启动困难。
调速器方面原因：一是齿轮室盖、调速杆、调速杠杆等零件制造质量差或装配调整不当，齿轮室盖装上机体后，调速杠杆的短臂脚爪卡死在滑盘衬套上，无论油门把手处于何种位置，喷油泵调节臂总是处于停供状态，这时应查出调速杠杆和滑盘衬套卡死的原因，并排除；二是柱塞调节臂球头未装入调速杠杆叉槽，造成喷油泵不供油。
2、机械式调速器主要零件的修理
（1）传动盘的修理。
钢制的传动盘磨损较少，必要时可用油石修磨去磨痕，工程塑料制成的传动盘，如磨损的凹坑不深，可将传动盘拆下，用小刮刀沿传动盘斜面上的弧形滑槽仔细刮削，直到六道滑槽上的小凹坑消除为止，再用零号砂布加少许机油沿滑槽进行修磨，注意保持各滑槽面高度一致，即可使用。手工刮修较为简单易行，如要精确，必须用专用工夹具进行车削，由于凹面最薄处厚度只有4～5 mm，故车削修理只能进行一次。
（2）传动套筒锥孔与凸轮轴锥面的修理。
要求两者之间的贴合面应在80%以上，在装配时应用手加力旋转研合，使锥面贴合；必要时可涂一些细的氧化铬研磨膏互研，使贴合面积达到80%以上，然后用螺母锁紧，装配后的摆差应不大于0.1 mm。
（3）传动套与推力盘配合间隙过大的修理。
推力盘与传动轴套的正常配合间隙应为0.045～0.065 mm，一般正常情况磨损不大。修后装配时，要保证配合面光滑，不得有损伤沟痕，推力盘应能灵活旋转和移动，无卡滞现象。要严防金属屑末等进入配合面，避免增加旋转和移动阻力，引起发动机工作不平稳，严重时烧损，将引起“飞车”。同时应检查调节轴是否弯曲，必要时拆下校直。最大弯曲量在全长中应不大于1.5 mm，调节轴弯曲将增加推力盤的摩擦阻力。
（4）圆盘支架与飞球座的修理。
当圆盘支架与飞球座磨损后应更换新件。如支架不平整，有毛边，可给予修整，钢球脱落，可自制专用冲头给予铆合。圆盘支架可用2.8～3 mm厚钢板自制。自制时支架平面一定要平整研光，其滑槽宽度应较原来的小，这样便于旧的飞球座的选用，同时限制飞球座下垂幅度，以免碰伤壳体。
（5）推力盘的修理。
推力盘出现环状沟痕或圆窝麻点等磨损，可用专用定心夹具夹在车床上，将推力盘按45°工作面车光，消除磨损痕迹。国内有些维修厂采用尼龙喷镀法修理，首先将45°工作斜面拉毛、清洗、除油，然后加热至210～220 ℃，立即将一种尼龙粉均匀撒布在45°工作斜面上，尼龙受热熔化，并粘附在零件表面上，然后将零件放在冷水中冷却。用定心夹具在车床上车削45°斜面，要求刀具锐利，防止脱层，车后即可装复使用。在操作时应注意：加热温度不可过高，过高会使尼龙氧化裂解，产生气泡，使涂层结合不牢，过低则尼龙熔化不透。喷涂层应呈半透明白色，光泽柔润，色调一致，用刮刀试刮时，呈白色卷状物。尼龙厚度不应超过1 mm，为了增加涂层结合强度，45°工作斜面背后也应涂上一层。有的工厂尝试用薄钢板冲压成推力盘斜面形状，然后用粘结剂修补于磨损处，效果尚好。
（6）调速器弹簧失效与损坏后，应予更换。
控制板孔与调整螺母磨损较轻，可在两者之间加一个8 mm的平垫片，继续使用。如磨损严重，则可改制的调整螺母。改制调整螺母，有一个凸缘，增加了接触面积，减轻了两者的磨损。当控制板孔磨损严重时，可用镶套的方法修理。拉杆往复拉动时应灵活而无卡滞或旷动现象。柱塞调节臂与调节叉滑槽的配合间隙为0.06～0.07 mm，如已磨损，应更换新件。
总结：
综上所述， 柴油发电机工作中，外界负荷是不断变化的，如果没有调速器，柴油发电机的转速会随外界负荷的增大而减小；随外界负荷的减小而增大。所以柴油发电机上都安装有调速器，当外界负荷增大时，它会调节喷油泵的供油量多供油，使柴油发电机转速在一定范围内保持稳定，保证柴油发电机既不会产生超速也不会在怠速时停止运转。
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