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柴油发电机水箱散热器的故障排查

 

摘要：柴油机工作中，汽缸内可燃性混合气体燃烧时温度可达2000℃以上，其中一部分热能转化为动能输出，一部分随废气排出，还有一部分需通过机体冷却系统传导出去。散热器是柴油发电机冷却系统的重要组成部件之一，在使用中容易发生故障，影响冷却系统的正常工作，使柴油发电机温度过高。因此，研究冷却系统的功用，冷却的方式，冷却系统故障对发动机工作的影响，以及常见的冷却系统故障和处理方法对发电机生产厂家非常重要。根据理论和维修经验，康明斯公司在本文叙述了散热器的检修方法及如何通过散热器排查故障。

 

一、水箱散热器工作原理

 

      柴油机的水箱是发动机冷却系统的一部分，外形如图1、图2所示。工作原理如下：

1、冷却液循环

      柴油机的水箱内装有冷却液，通常是水加上防冻液的混合物，该冷却液通过一系列的管道和泵被循环引导进入发动机，冷却发动机中的高温部件，然后返回水箱。

2、 热交换

      冷却液在进入发动机之前需要通过散热器或者热交换器，这是一个具有许多散热片的金属器件。当车辆行驶时，冷却液通过散热器，散发出热量，使冷却液的温度下降。

3、压力控制

      水箱通常还包括一个压力控制系统，以确保冷却液的压力在安全范围内。当冷却液受热变得扩大时，过多的压力可能会造成冷却系统的泄漏或损坏。因此，水箱安装了一个压力放散阀，它会在压力过高时允许冷却液逸出。

4、补充冷却液

       柴油机使用的冷却液会因为蒸发或泄漏而减少，因此水箱还配有一个冷却液补充装置，允许用户在必要时向冷却系统中添加冷却液。

      总而言之，柴油机的水箱通过循环冷却液来控制发动机温度，确保发动机能够在安全和高效的温度范围内运行。

 

图1  柴油发电机散热器45度视图

图2  水箱散热器侧视图

 

二、散热器的检修

 

1、检查输水管

      检查输水软管是否损伤、裂纹、松脱或者折断。如有，应及时更换水管。

2、散热器漏水的检修

① 散热器密封性能的检查方法

      将散热器浸没水中，然后用胶皮管向散热器内充入压力为（49～98）×103 Pa的压缩空气，观察散热器有无冒气泡的地方，如有就是漏水之处。

② 漏水处的修理方法

      可以采用锡铅焊料，用烙铁钎焊。此法适用于焊接上下贮水室、主散热片、冷却管和冷却片。烙铁的加热，可以使用煤气火焰喷嘴或者喷灯。焊剂采用氯化锌溶液或者氯化锌与氯化按的混合液。辅料采用苛性钠溶液或者碳酸钠溶液除去油污，用盐酸或者硫酸溶液除去锈迹。

3、上下贮水室的修理

      先用烙铁使上下贮水室与主片分离，如果贮水室有少量腐蚀，可以用烙铁热镀一层。对于上下贮水室的碰伤塌陷，燃气接头可以在凹坑底部焊一个钩环，然后将凹坑处拉起来，同时用锤子修整四周。

4、冷却管的更换方法

      水箱散热器冷却水管分布如图3所示。

① 加热法

      用电阻加热片（直径×宽×厚＝3mm×10mm× 0.6mm）插入冷却管，然后通电加热，至焊料完全熔化，停留0.5分钟，迅速断电，再用力拉出冷却管。换入新管时，在管外浸镀一层焊料，在管内衬以通条，借助通条插入芯体，在新管贯通全长后，将通条抽出，再插入电阻加热片，通电焊合，用小烙铁将冷却管与主片焊合。

② 镶管法

      先用末端带扩张锥体的拉条在旧管内部拉过，使内管的内径扩大，并将新管插入旧管中，然后把两端焊牢在散热器上。

③ 接管法

       剪下破损的冷却管，选一段比破管长5～10 mm的接管，将截断的管口稍加扩张，并且与接管的外径相配合，将两管接在一起，并且焊牢。

5、进行压力试验

      散热器修复后，应当进行压力试验。其方法是：在（49～80） ×103 Pa的水压下，散热器应当没有漏水现象。或者将散热器浸没在水中，充入98 ×103 Pa的压缩空气，试验1分钟，不允许有漏气现象。

6、检查散热器盖上阀门的开闭特性

      散热器盖蒸气阀结构如图4所示，开启压力为（24.5～37.3） ×103 Pa，进气阀的进气真空度为（0.98～11. 8） ×103 Pa时开启。如果不符合，应当更换新件。

 

图3  柴油机水箱散热器冷却液出水管

图4  散热水箱盖结构图

 

三、散热器故障排查

 

      通过观察柴油发电机散热器的种种表现，不仅可以判断冷却系统本身的工作状态，而且可以分析、判断柴油发电机其他系统的工作状况。下面举几个例子加以说明。

1、冷却系统各部分的温差明显

      用手分别触摸散热器和柴油发电机机体，如果机体的温度明显高于散热器，说明节温器有故障，冷却液达到85℃时，节温器的主阀门仍然打不开或者开度很小，造成冷却液无法进行大循环，原理如图5所示。此时应当拆检或者更换节温器；如果散热器的上贮水室烫手，下贮水室冰凉，说明冷却水在散热器内没有流动，属散热管被杂物或水垢堵塞、水泵轴折断或叶轮卡死；如果上贮水室冷而下贮水室很热，说明节温器卡死在半开位置，冷却液不能进行小循环。

2、冷却液内有气泡冒出

      当冷却液内有气泡冒出时候，可以往散热器内加满水，然后启动柴油发电机，并且以800 r/min左右的速度旋转，如果在散热器的水面上能看到气泡窜出这种反常现象，主要有3种产生原因：

① 气缸盖产生裂纹，其部位往往在排气门一侧。

② 气缸套有裂纹。

③ 气缸垫在气缸口与水套孔之间被冲坏，于是气缸内的高压气体经过损坏处进入冷却液内，并且逸出。

       水面冒出的气泡越多，说明上述损坏越严重。这种气与水窜通现象甚至引发散热器喷水事故，其特点是先喷水，后过热，有时在柴油发电机刚启动、冷却液温度较低时也发生喷水现象。

3、冷却液液面有油迹漂浮

      产生原因主要有气缸套破裂、气缸垫严重损坏、水泵损坏、机油散热器密封垫损坏，导致润滑油进入冷却系统。

4、上贮水室出水口的水流异常

      水箱散热器冷却液流动循环如图6所示。当上贮水室出水口的水流异常时，可以放出一部分冷却液，使散热器上贮水室的进水口露出来，然后观察此处的水流情况。如果柴油发电机刚启动，水温表显示70℃以下，此处有大股冷却液窜出，说明节温器的主阀门不能关闭；如果柴油发电机的水温达到80℃以上，此处仍然没有冷却液流出，说明主阀门不能开启，或者水泵的叶轮不转动，应当查明冷却液不能流动的原因。

5、冷却液的容量越来越小

      这是由于冷却系统内的水垢太厚，使水道变狭窄，或者水道有被堵塞之处。此时应当对柴油发电机的冷却系统进行认真的冲洗，彻底清除水道内的杂质和水垢。

6、散热器过早“开锅”

      如果柴油发电机运转不到10 min，冷却液即沸腾，说明柴油发电机过热，可能存在气与水相互窜通现象。其产生原因主要有气缸垫被冲坏、柴油发电机的负荷过重、水泵或风扇不转、水垢太厚、节温器卡死在关闭位置、供油时间过早或过迟等。

 

图5  双阀膨胀筒式节温器工作原理图

图6  柴油机冷却系统流动示意图

 

总结：

      上文所述的一些故障易造成误判，一般不要盲目地拆卸，而是经过仔细观察、认真检查度难和综合分析判断得出了正确的结论、快速、准确而顺利地排除了故障。解决水箱散热器最重要是对日常的维护，重视冷却液的选用，好的防冻液不仅有低凝点，而且有其它各种功能的添加成分，能抑制防锈、泡沫、防电解和防水垢等作用，降低冷却系统故障率；定期使用水箱高效清洗剂清洗水箱，清除锈迹和水垢，再添加合适的防冻液和净水，避免使用有矿物盐和其他矿物质的水。这样才能保证发动机正常工作，延长水箱和发动机的整体寿命。

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