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技术维修与康明斯知识 |
康明斯柴油发电机的动力不足原因和诊断方法 |
摘要：所谓动力不足，就是通常说的柴油机无力、没有劲的意思，从而导致工作时不能发出应有的功率，严重影响供电工作，同时会产生燃油消耗增多现象。柴油机无力故障较常见，但是原因较多，比如主要有油、气和机器自身故障，所以应有准确性的分析，并及时更换故障零件和进行维护保养。康明斯公司本文中通过分析形成柴油机动力不足的原因，针对性地提出柴油机动力不足故障的排除方法，使其能稳定完成电力输出任务。
一、功率足额输出的条件
柴油发电机的工作条件是指在规定的使用环境条件下能输出额定功率，并能可靠连续地进行工作。JB／T10303-2020《工频柴油发电机组技术条件》规定的电站（发电机组）工作条件，主要按海拔高度、环境温度、相对湿度、有无霉菌和盐雾以及放置的倾斜度等情况来确定的。确定发电机组的额定功率应采用标准的工作环境条件。由于组成发电机组的柴油机、交流同步发电机和控制系统在国家标准中都有各自的规定和标准，重点应以发动机的标准环境条件为基础。
1、柴发输出额定功率的条件
（1）标准基准条件：大气压力，Pr=100kPa；环境温度；Tr=398K(tr=25℃)；相对湿度Φr=30%；倾斜度：对柴油电站而言，电站纵向前、后水平倾斜度不大于10°或15。
（2）现场条件：发电机组应能在合同规定的现场使用条件下输出额定功率。发电机组若有可能在特殊的危险条件（如爆炸大气环境、易燃气体环境、化学污染环境、放射环境）下运行和海运环境或沿海地区运行，必须特殊考虑。
2、柴发输出规定的功率（允许修正）的条件
① 海拔高度：不超过4000m。
② 环境温度：上限值分别为40℃、45℃、50℃；下限值分别为-40℃、-25℃、-15℃、-5℃。
③ 相对湿度：空气相对湿度60%。
④ 长霉：发电机组电气零部件经长霉试验后，表面长霉等级应不超过GB／T2423.16-2008《电工电子产品环境试验》中规定的2级。
3、设备质量本身的功率输出基本条件
柴油发电机的功率指标是其技术状态的综合反映。技术状态良好，柴油发电机就能发出足够的功率。当动力不足时，往往是各系统故障的综合反映。从柴油发电机工作原理得知，柴油发电机发出足够有效功率的基本条件是∶
① 有足够数量的雾化良好的燃油，按一定的规律、在一定的时刻喷入气缸。
② 有足够数量的新鲜空气，按一定规律、在一定时刻进入气缸，并将燃烧后的废气按一定的规律、在一定时刻排出气缸。
③ 空气和燃油良好地混合，完全的燃烧。
④ 摩擦功率和附件消耗功率要尽量小，即机械效率要高。
因此，分析动力不足的原因时，可以从以上基本条件出发，针对不足故障现象，按系统分析原因。
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图1 柴油发电机动力输出状态示意图 |
图2 柴油发电机动力不足的现象 |
二、诊断方法
由于高速大功率柴油机有的作为发电动力，有的作为机车动力，还有的作为钻机动力和舰船动力，所以对不同用途的柴油机在现场的诊断动力不足的方法不同。
1、发电用柴油机诊断
对于柴油发电机组，可用发电机作为最大功率的检测手段。此时将柴油机的油门置于最大油量位置，设发电机最大的电功率为Pe1，则柴油发电机组的最大功率，功率P公式∶
P=Pe1/ηD+Pe2+Pe3
式中∶ηD——发电机效率，一般为0.93。
Pe2——风扇耗功，由柴油发电机制造厂提供。
Pe3——空滤器耗功，由制造厂提供。对康明斯系列柴油发电机，一般为10~30kW，空滤器越脏，取大值，新空滤器，取小值。
2、非发电用柴油机诊断
不作为发电动力的柴油机，可用无外载测功法求出最大有效功率。此时应将柴油机和后面配套的工作机械脱开，突加油门，用无外载测功仪测试柴油机从怠速到标定转速所用的加速时间，根据加速时间和最大功率的关系，可方便的求出该时的最大功率。
3、其他诊断方法
对于诊断柴油发电机动力不足原因的方法，可用比较法找出影响动力不足的零部件。如喷油泵、喷油嘴偶件等；用析检法找出影响动力不足的零部件。如缸套、活塞环等；用仪器诊断法找出影响动力不足的参数和部件。如用曲轴箱漏气仪诊断活塞环密封情况，压力表或压差计诊断各种滤清器是否污堵，增压器工作是否正常，润滑系统是否工作正常等。
三、影响隐因素、原因分析及故障排除
1、进排气系统故障引起的动力不足
（1）影响因素：
① 空气滤清器滤芯太脏，进气阻力太大，进气量小；
② 进气管路的堵塞，进气阻力太大，进气量小；
③ 排气管路堵塞，排气阻力太小，排气不干净；
④ 增压器故障。增压器故障表现为回油管阻塞，压力机油会向涡轮室或压气室渗漏，表明有明显的油迹。涡轮的压气机叶轮的叶片烧蚀变形，破坏转轴的动平衡使增压器发出噪声，有明显的噪声。
（2）原因分析：
① 排气不畅或排气堵塞，会使柴油机排气背压增加，严重影响柴油机的输出功率，并可能伴有柴油机过热和冒黑烟等异常现象。如果排气管完全堵死，柴油机也将不能启动；
② 增压器故障，如果增压器轴承磨损，压力机及涡轮的进气管路被污物堵塞或漏气，也可使柴油机的功率下降。
（3）故障排除：
检查空气滤清器滤芯是否太脏，如果太脏就清洗空气滤清器，没有问题就检查进、排气管路是否出现堵塞或太脏，出现堵塞或太脏进行清洗进气管路，外壳，清洁叶轮，随便拧紧合面螺母看是否有松动现象和卡箍等。听一听是否有高频噪声，如果有漏气或漏油就检查空气滤清器和管道，检查增压器表明是否有漏油现象，如果有就检查两叶轮和浮动轴承之间的密封环的好坏，好的涂点密封胶继续使用，坏的就更换。再检查轴承，如果长期不换机油或空气滤清器失效造成太多沙尘进入增压器，严重磨损浮动轴承，造成轴承间隙过大和伴随着噪声，没有明显的噪声就继续使用。
2、供油系统故障引起的动力不足
（1）影响因素：
① 燃油滤清器滤芯太脏，通过量太小；
② 燃油油路系统漏气或堵塞；
③ 喷油器故障；
④ 喷油泵故障；调速器故障；
⑤ 回油溢流阀故障；
⑥ 输油泵故障。
（2）原因分析：
① 燃油滤清器滤芯问题。
燃油滤清器太脏或使用了劣质的燃油滤清器滤芯，减少燃油的通过量，导致大负荷是的柴油机动力不足，并伴有严重的转速下降。
② 燃油油路系统空气问题
如果燃油油路系统密封不严，有漏气问题，会使空气进入油路系统中，柴油机因供油不足而导致动力不足，转速下降，排气无烟，严重时可能柴油机熄火。
③ 喷油嘴问题
比如喷油嘴雾化不良，严重滴油，喷油嘴卡死或弹簧断裂等等，这些都可能使该缸因雾化不良，混合气形成不佳而导致燃烧不完全冒大量黑烟。这现象是柴油机冒烟，开始冒白烟，随温度上升而冒黑烟，使得柴油机动力不足。
④ 柱塞和出油阀故障
柱塞和出油阀严重磨损，会使喷油泵油压力下降柴油机供油量及供油压力不足，喷油嘴雾化不良，将导致柴油机输出动力不足，如果柱塞严重磨损，可能造成柴油机进入机油而导致机油油面上升并使柴油机严重冒黑烟，导致整体供油不足，如果是供油量不足，也会导致柴油机动力不足，现象是空旷下柴油机表现正常，但是在大负荷工作中明显的动力不足，转速下降，排气无烟。
（3）故障排除
如果排气冒黑烟，则说明气缸内油多气少，燃烧不完全，就检查是不是喷油嘴或喷油泵的问题，如果是喷油嘴或喷油泵就检修或更换。如果柴油机停机一段时间后启动困难，而且运行过程中动力不足，就检查回油溢流阀的密封性和是否损坏和输油泵是否损坏。如果都正常就继续使用。若均正常，应检查喷油器有无泄漏，调速器弹簧弹力是否符合规定标准。
3、气缸盖组故障引起的动力不足
（1）影响因素：
① 气门间隙不正确。
② 气门密封不严。
③ 气门弹簧故障。
④ 汽缸垫漏气。
（2）原因分析：
① 气门间隙不正确
气门间隙不正确，直接影响柴油机的进、排气，进而直接影响柴油机的输出。还有伴随着强烈的机械噪声。我们知道气门间隙过大，会产生气门晚开早关、进气不足、排气不净，噪声过大等问题;而气门间隙过小又会造成气门关闭不严.烧蚀气门或漏气等故障。
② 气门密封不严
气门密封不严，由于排气漏气漏气引起进气量不足或进气中混有其他废气，而影响燃烧不充分动力不足。
③ 气门弹簧故障，
气门弹簧损坏会造成气门回位困难，气门漏气，燃气压缩比减少，从而造成柴油机动力不足。
④ 汽缸垫漏气
因为气缸盖与机体的结合面漏气会使气缸体内的器进入水道或油道，造成冷却液进入柴油机体内，若发现不及时会导致冒黑烟，从而使柴油机动力不足，由于汽缸垫损坏，变速时会有一股气流从汽缸垫冲出，柴油机运转处会有水泡冒出。
（3）气缸组故障排除：
① 量压法
用压力表测量气缸的压力，如果测到缸压在16-20个大气压力为正常，如果那缸气压不符合就检查那个缸的密封性和垫片，密封性和垫片没有明显的磨损就涂点密封胶继续使用，有明显的磨损就更换。
② 听诊法
仔细倾听，看是否能听到机械严重的摩擦声，如果有就检查气门弹簧和气门间隙，看看气门弹簧表明是否有明显的缺陷和严重的磨损，如果气门弹簧有问题就进行更换。如果气门正常就检查气门间隙气门，气门间隙的进气间隙是0.25mm排气间隙0.30mm，不在这个范围内有问题见调整，调整气门间隙的方法有逐缸调整法和两次调整法。
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柴油机动力不足的影响和危害 |
柴油机动力不足的解决方法 |
总结：
综上所述，柴油机动力不足的原因多种多样，需要根据具体情况进行诊断。在诊断过程中，可以通过检查供油系统、进气系统、气缸压力和控制系统等方面来确定问题所在。对于复杂问题，应结合柴油发电机的使用情况和维护记录，全面分析可能的原因，并采取有效的诊断方法。同时，定期对柴油机进行维护和保养，也是预防柴油机动力不足的重要措施。对于电喷柴油机功率不足问题，建议寻求专业柴油机维修厂的帮助，并使用诊断电脑读取机上的故障码，以更准确地找出问题并解决。
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