康明斯动力（深圳）有限公司

 

故障检查与技术维护

柴油发电机转速忽高忽低的原因

 

摘要：柴油发电机组转速不稳定通常外部负载造成的，专业术语即是发动机游车，也就是转速不稳的意思。大部分出于调速器的问题，调速不灵敏，调速器壳体里机油加多了或者是机油粘稠会造成这种情况，齿条卡滞不灵活也会造成。柴油发电机在出现严重的运转不稳故障时，将会对柴油发电机的可用寿命产生不良影响。康明斯公司在本文中就柴油发电机出现运转不稳故障的规律性，从多个方面（调速器、燃油系统、工作器械的传动等方面）对其发生故障的相关因素以及维修对策进行探讨。

 

一、转速不稳的故障表现及后果

 

      现代柴油机分为直喷和电喷机型，其转速不稳的原因几乎相同，故障诊断方法分别如图1、图2所示。

1、转速不稳时的故障表现

      柴油发电机在出现转速不稳的现象时，具有以下特点：

（1） 柴油发电机在转速时忽高忽低，且具有一定的规律性，也就是俗称的喘气、频率不稳。此类情况在柴油发电机采取低速运行措施时常会出现。

（2） 柴油发电机在转速时忽高忽低，且无规律性。

（3）当柴油发电机的油门处于一定特定的位置时，机械会出现异常情况，例如转速不稳定、机身摆动、机身发抖等。

2、转速不稳时的不良后果

      柴油发电机若出现转速不稳的情况，将会引起多种不良后果。

（1） 柴油发电机的转速不稳使其在功率发挥上也受到一定的影响，并间接增加了柴油发电机的耗油量，增加经济负担。

（2）转速不稳一定程度上使柴油发电机和其相配套的相关工作机械之间的稳定性出现问题，尤其是在柴油发电机担当发电动力时，由于转速不稳，将会到时其发出的电压、电源频率等存在不稳定的情况，如此一来，不仅会对用电设备以及用电仪器的正常运行产生影响，还阻碍了电网、机组等与柴油发电机的并网运行情况。

（3）转速不稳障碍情况严重时，将会缩短机械的可用寿命。

3、转速稳定性的主要条件

      在柴油发电机运行时，保持转速稳定性的主要条件有：

（1）确保柴油发电机喷油器的雾化质量以及各循环系统之间的供油量等相同；

（2）由于调速器对于柴油发电机的转速可起到自动调节作用，当外界的负荷情况发生改变时，调速器会根据其变化情况会对柴油发电机的供油量进行调整，以保证柴油发电机在转速时的稳定性，因此需确保柴油发电机中调速器的灵敏性。

（3）需确定柴油发电机的飞轮足以贮藏惯性力，以确保柴油发电机转速的稳定性。

 

图1  直喷柴油机转速不稳故障原因示意图

图2  电喷柴油机转速不稳故障诊断框图

 

二、转速不稳的原因

 

      一台柴油发电机若处于正常运转的状态时，只要工况稳定，其各个循环做功时均是相同的，因而在转运方面也应该为稳定状态。当若各循环做功存在差异性，则会导致机械在转速上具有忽快忽慢的情况。

1、燃料系统方面的原因

      以康明斯柴油机为例，燃油系统组成如图3所示，喷油泵结构如图4所示。

（1） 燃油系统进空气

      燃油系统中存在空气与水时，会引起气阻现象与水阻现象，导致柴油发电机在供油时出现断断续续、时多时少的不良现象，使各个循环做功之间存在差异性，转速时快时慢，达不到柴油发电机保持稳定转速所要求的主要条件。

（2） 偶件卡滞

      柴油的喷油偶件（例如喷油泵齿条、喷油泵柱塞、喷油器针阀等）出现卡滞时也会导致才柴油发电机的各个循环出在供油方面、雾化质量方面出现不均匀的情况，达不到柴油发电机保持稳定转速所要求的主要条件，因而产生转速不稳定的故障。

（3） 偶件磨损

      柴油发电机的喷油偶件（例如喷油泵柱塞、喷油器针阀、出油阀等）出现严重的磨损情况，会引起柴油发电机的供油故障，例如供油数量忽大忽小、雾化质量不均匀、供油不规律等，达不到柴油发电机保持稳定转速所要求的主要条件，因而产生转速不稳定的故障。

（4） 雾化不良

      喷油器的雾化质量不好，具有出油阀的减压容积不足、高压油管的阻力过大等缺陷，导致柴油发电机在运行期间，喷油器出现多种不良现象，例如滴漏现象、多次喷射、隔次喷射等，影响柴油发电机的转速。

（5） 供油压力不一致

      多缸柴油发电机的柱塞副、出油阀副以及分泵滚轮磨损造成各缸供油压力不一致，而喷油泵调整不当会引起供油量不一致，此时应在试验台上重新调整。此外，多缸柴油发电机某气缸缸垫烧损或气门密封不好、活塞环过度磨损等使气缸压缩不良或不工作，均会使柴油发电机转速不稳定。

（6） 供油量过大

① 一些有频率不稳现象的柴油发电机，当把高压油管接头稍微松一下，让柴油流掉一部分，实际供给柴油发电机燃油的供油量减少了，这时频率不稳现象消除了。

② 把有频率不稳现象的柴油发电机喷油泵拆下来，把喷油泵的齿圈向减少供油量的方向调整，也就是适当地减少了喷油泵的最大供油量，结果同样会使频率不稳现象减小或消除。

③ 多气缸喷油泵使用过久引起磨损不等，造成各气缸供油量不同：喷油器的工作有好有环，使发动机各气缸产生的工作压力有别，从而引起转速不稳。喷油泵和喷油器的工作不良，导致调速器飞锤离心力大小也在不停地变化，连锁反应使油量调节拉杆或控制齿杆也在某一范围内左右往复运动，使各缸供油发生变化。

 

 

图3  康明斯发动机PT燃油系统构成

图4  柴油机燃油泵零件图

 

2、调速器系统方面的原因

（1）调速器存油量过大

      调速器中存油量过大，加大了调速器飞铁或是其他运动配件的工作阻力，而且其在运行上的不稳定，因此使调速器的灵敏性、均匀性等受到影响，使柴油发电机出现转速不稳的故障。

（2）调速器的调速弹簧出现问题（例如弹性变小、断裂以及变形等），导致调速器的灵敏性、均匀性等受到影响，使柴油发电机出现转速不稳的故障。

（3）调速器零件磨损

      调速器飞铁或是其他运动配件出现严重的磨损情况，或是具有卡滞现象，导致调速器的灵敏性、均匀性等受到影响，使柴油发电机出现转速不稳的故障。

3、工作机械传动性方面的原因

      柴油发电机在和工作机械等进行配套期间，柴油发电机之所以出现转速不稳的故障，多是由于柴油发电机在故障时处于一个负荷突变的状态，柴油发电机分别在空车运转以及负荷远转中转变，而调速器处呈动态调节的情况，在此情况下，柴油发电机无论是在运转上还是声音上，均是为不稳定的状态”。

 

三、转速不稳的处理措施

 

      在诊断柴油发电机的转速故障时，同时是通过2个方法进行诊断，分别为听诊法与仪器法。在诊断中，若柴油发电机忽快忽慢的表现具有规律性，通常是调速器系统引起的故障。而在诊断中，若柴油发电机转速波动多的表现无规律性，通常是燃油系统引起的故障。

1、确保燃料系统处于正常状态

（1）排除燃油系统中的水与空气，并清洗其柴油滤，以确保供油的通畅性。

（2） 若喷油系统具有污堵、漏油、滴油等不良情况，应对相关的配件进行检修或是更换；

（3）对喷油器进行检修，保证其雾化情况。

（4）对柴油发电机的喷油配件（例如喷油泵齿条、喷油泵柱塞、喷油器针阀等）进行检修，若配件存在问题应及时修理或是更换.

（5）喷油泵中的油量调节齿具有松动情况时，应对各个缸的油量进行调整，并锁紧螺钉，确保油缸的均匀性以及喷油泵的正常工作。

（6）当齿圈、齿杆等具有严重的磨损情况或是齿杆不灵活时，应更换相关的零件，并对齿杆采取检修措施或是更换措施。

（7）若出油阀的弹簧断了，或是阀卡死，应更换弹簧，并对出油阀的相关配件进行检修。

2、对调速器进行检修

      以康明斯柴油机为例，调速器的结构和原理分别如图5、图6所示。

（1）摩擦力过大

      调速器摩擦阻力过大，不灵活，各连接处“别劲”，这是频率不稳最常见的原因。柴油发电机调速器摩擦阻力过大的处置方法如下：

① 调速杠杆偏上偏下，不在中间位置。这时，可在调速杆上加减垫片进行调整。

② 调速杠杆上下间隙过大或过小。这时可用垫片调整，使间隙为0.2～0.4 mm。

③ 调速滑盘的斜面对中心的不同轴度超差，使滑盘与钢球偏磨。应换合格的调速滑盘。

④ 调速杠杆的两爪φ8 mm圆弧面的高度不一致。这时可敲打一下调速杠杆爪.使高度一致。

⑤ 调速支架上装钢球的六个孔偏小.使钢球活动受阻。这时，锉修一下即可。

⑥ 调速齿轮平面不平，使钢球运动受阻。换合格的齿轮。

⑦ 有的在装配调速齿轮轴时把轴头打毛，使滑盘在轴上有阻力。这时，可把轴头打毛处锉修平整。

⑧ 调速杆与齿轮室盖的长孔配合过紧，使调速器不灵活。这时，可用铰刀铰修φ10长孔。

      为了预防柴油发电机频率不稳，必须提高调速器和喷油泵的制造质量和装配质量，以减小调速系统的摩擦阻力，提高调速性能。

（2）调速器游隙过大

      调速系统各连接处如果配合松旷，游隙过大，也会引起频率不稳。游隙过大的处置方法如下：

① 平面推力轴承的平面至调速齿轮衬套平面的距离要求为50.5mm，如果小于此值易使频率不稳。这时，可在调速滑盘外加铁皮垫片，使该距离增加至50.5 mm。

② 由于柴油机长期使用，使调速杠杆的两个φ8mm圆弧面磨损，与滑盘的游隙增大。这时，可在滑盘外加垫片.或把圆弧面焊高修好，或者敲打调速杠杆均可。

③ 调速齿轮平面被钢球磨出凹坑，造成频率不稳。这时，可在滑盘外加垫片，或更换齿轮。

④ 漏装钢球及平面推力轴承.应及时补装。

⑤ 连接调速杆与调速杠杆的圆锥销松动，应及时敲紧。

⑥ 喷油泵齿杆凸柄与齿杆配合松动.也会引起频率不稳。应修好或换件。

（3）其他原因

① 检修调速器的所有零件，保证其正常运行。

② 将调速器中多余的机油排出。

③ 若调速器的运动件磨损严重，则及时更换。

④ 检修或是更换出现问题的弹簧。

⑤ 飞铁衬套若具有严重的磨损情况，需及时更换新的。

3、检修工作机械传动性情况

      严谨严查柴油发电机和工作机械的传动情况，确保两者的连接情况良好，且离合自如。

 

图5  康明斯PT泵VS调速器结构图

图6  康明斯PT燃油泵调速器原理图

 

总结：

      柴油发电机在处于正常运转的状态时，在调速器所具备的自动调节功能支撑下，柴油发电机在转速时是稳定的，其波动率不超过0.5%。然而若在维修、实验以及现场使用中，常有柴油发电机转速不稳定的情况，使柴油发电机无法充分发挥其功率，进而间接增加了在油耗上的经济负担，故障严重时甚至会对机械的可用寿命产生不良影响。因此对柴油发电机出现转速故障的原因进行探讨十分重要，用户可根据现场故障参照本文的预防对策。

 

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