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柴油发电机润滑系统故障原因诊断和检修 |
摘要：柴油机润滑系统的常见故障有机油压力过低、机油压力过高、机油消耗量过大、机油油面增高以及机油泵噪声等，一般是由于发动机润滑系统出现机油量少、机油泵工作不正常、油道堵塞引起的，甚至润滑不良会导致发动机抱轴，严重的会造成发动机的报废。因此，可以说润滑系统是柴油发电机组的重要组成部分，其正常运行对于发电设备的性能和使用寿命具有重要影响。本文将详细介绍柴油发动机润滑系统故障原因和维修方法，以确保柴油机的正常运行。
一、润滑系统的作用和组成
柴油机工作时，由于各运动零件间的高速运转，容易使零件产生磨损，特别是直接与燃烧气体接触的气缸、气缸盖、活塞等零件处在高温状态，工作条件差。如果没有良好的润滑，柴油机各运动零件会出现异常磨损，柴油机不能发挥正常工作状态，技术性能会明显下降。因此，柴油机必须设有润滑系统，使柴油机在最佳的润滑条件下工作，预防柴油机各运动零件的磨损。
1、润滑系统的作用
润滑系统的作用就是不断地将清洁的、具有一定压力的润滑油输送到各零件的摩擦表面，以减小零件的摩擦和磨损。柴油机润滑油，简称柴油机机油，俗称机油。
① 润滑作用。将洁净的、压力和温度适宜的机油不断输送到各需要部件的摩擦表面，以起到减少零件摩擦和磨损的润滑作用，使运动部件实现液体摩擦。
② 冷却作用。机油与柴油机内部重要的运动部件直接接触，可有效地带走产生的热量，并传递到油底壳中的冷却器、曲轴箱，最后传到大气中。
③ 清洁作用。对机件表面有冲洗作用，保持柴油机零件清洁，避免积炭和杂质，确保柴油机猜环。
④ 密封作用。柴油机内的机油在运动部件表面形成一层薄膜，这层薄膜在重要的活塞环区域，帮助气缸壁和活塞环之间密封。
⑤ 防腐作用。减少零件振动、降低噪声，防止零件表面腐蚀。
2、润滑系统的组成
柴油机的润滑系统统一般由机油泵、机油滤清器、机油冷却器、集滤器、机油压力表、压力传感器、机油道等组成，如图1所示。
（1）油底壳。也称下曲轴箱，用来储存润滑油，也可以对机油进行冷却。
（2）机油泵。机油泵一般安装在曲轴箱内，由曲轴、凸轮轴或中间轴驱动。用于将油底壳中的机油吸出，并以一定的压力压向各润滑部位，保证柴油机运动表面良好的工作状态。
（3）机油滤清器。用于滤除润滑油中的杂质，根据能够滤除的杂质直径不同可分为粗滤器和细滤器，分别并联和串联在主油道中。
（4）机油集滤器。集滤器常见的为滤网式，安装在机油泵的吸油口端，用于过滤较大的杂质。集滤器有浮动式和固定式两种。
（5）机油散热器与机油冷却器。有些大功率柴油机装有机油散热器，以帮助润滑系统统进行散热，保证机油正常的工作温度。这些装置分成机油散热器和机油冷却器。
（6）主油道。在缸体与缸盖上直接铸出，用来向各润滑部位输送机油，是润滑系统的重要组成部分。
（7）机油阀。有限压阀和旁通阀，限压阀用来限制机油泵输出的润滑油压力；旁通阀与粗滤器并联，当粗滤器发生堵塞时，旁通阀打开，机油泵输出的润滑油直接进入主油道。
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图1 柴油发电机润滑系统结构组成 |
图2 康明斯柴油发电机售后维修服务 |
二、机油压力过低原因与解决方法
机油压力低是由于机油量少，机油泵工作不正常，发动机润滑系统油路堵塞造成的。如果油压过低，会加速曲轴和凸轮轴的磨损，甚至会因润滑不良导致发动机抱轴，严重的会导致发动机报废。所以控制器上有压力指示系统，可以显示发动机润滑系统的压力。发动机润滑系统不正常，应首先判断油压是否过低。
1、现象
① 机油表无指示或指示低于规定值。一般发电机组机油压力的正常范围为0.15～0.4MPa（1.5~4kgf/c㎡）。
② 刚启动机器时机油压力表指示正常，然后下降，甚至为零。
2、原因
① 机油量不足。
② 机油黏度过小（牌号低、温度高、混入燃油或水）。
③ 限压阀调整不当，弹簧变软。
④ 机油压力表与感压塞失效。
⑤ 机油集滤器滤网及机油管路等处堵塞。
⑥ 润滑油道有漏油处。
⑦ 机油泵泵油能力差：机油泵主、被动齿轮磨损使二者之间的间隙过大，或齿轮与泵盖间隙过大。
⑧ 各轴承（曲轴、连杆和凸轮轴等处的轴承）间隙过大。
3、排除方法
① 检查机油的数量与质量
发现机油压力过低时，应首先停止柴油机工作，等待3～5min后，抽出机油量尺检查机油的数量与质量。油量不足应添加与机油盆中的机油牌号相同的机油。因季节变化没有及时更换相应牌号的机油（润滑油选择方法如图3、图4所示），或添加的机油牌号与机油盆中的机油牌号不一致时，亦会使柴油机的机油压力降低。
在使用过程中，如果柴油机过热，则应考虑机油压力降低可能是机油温度过高致使机油变稀引起的。在这种情况下，排除致使柴油机温度过高的故障，等机油冷却后再启动发电机组，机油压力便可正常。
② 调整限压阀，查看限压阀弹簧
首先调整限压阀，若能调整至正常压力，则为限压阀调整不当；若调整限压阀无效，则查看限压阀弹簧的弹性是否减弱。
③ 检查机油压力表与感压塞
检查机油压力表可用新旧对比法，将原来的机油压力表拆下，装上一只新机油压力表进行对比判断。
检查感压塞的方法是：将感压塞从缸体上拆下，用破布堵住塞孔，短暂地发动机器，若机油从油道中喷出很足，且没有气泡，则说明感压塞失效。若机油从油道中喷出不足，并有气泡产生，则说明机油压力过低可能是机油管道不畅引起的。
④ 检查机油集滤器、机油泵及各油道
拆下机油滤清器，转动曲轴，观察机油泵出油孔道，出油不多或不出油，则可能是机油泵不泵油或集滤器堵塞，应检查修理机油泵或清洗集滤器。拆下油底壳，检查机油集滤器是否有油污堵塞，或者机油泵是否磨损过度而使泵油压力不足。如果从油道中喷出来的润滑油夹有气泡，则说明机油泵及油泵进油连接管接头破裂或者接头松动等。
⑤ 检查各轴承间隙
若曲轴、连杆和凸轮轴等处的轴承间隙过大，在刚开始发动机器时，由于机油的黏度较大，机油不易流失，机油压力可达到正常值。但是，当机器发热后，机油黏度变小，机油从轴瓦两侧被挤走，从而使机油压力降低。
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图3 机油粘度识别方法 |
图4 机油粘度指标对照表 |
三、机油压力过高原因与解决方法
在正常情况下，柴油发电机正常运作下的机油压力在300kPa左右，当超过500kpa即为机油压力过高（如图5所示），柴油机仪表盘上的机油压力报警灯会亮起。
1、现象
机油压力表指示超过规定值，发动机功率下降。
2、原因
① 机油黏度过大。
② 限压阀调整不当或弹簧太硬。
③ 机油滤清器堵塞而旁通阀顶不开。
④ 各轴承间隙过小。
⑤ 机油压力表以后的机油管道堵塞。
3、排除方法
机油压力高的检查步骤如图6所示。
① 检查机油的黏度
将机油标尺从曲轴箱中取出，滴几滴机油在手指上，用手指捻揉感觉机油的黏度是否过大。当黏度过大时，可能是机油的牌号不对，应更换适当牌号的机油。
② 检查限压阀弹簧和旁通阀弹簧
看是否压得过紧，或弹力过强顶不开。对此应及时调整、清洗或更换。
③ 检查各轴承间隙及缸体内各机油管道
对于新维修的发动机，则应检查各轴承是否装配得过紧，缸体内通向曲轴轴承的油道是否堵塞。若堵塞，最容易导致烧瓦事故。
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图5 机油消耗量过大指示图 |
图6 柴油机机油压力过高故障诊断框图 |
四、机油消耗量过大原因与解决方法
机油在正常使用中，为保证活塞、活塞环与气缸壁间有良好的润滑，采用喷溅法使气缸壁上黏附一层机油。由于活塞环刮油有限，残留在气缸壁上的机油在高温燃气作用下，有的被燃烧，有的随废气一并排出或在缸内机件上形成积炭。当发动机工作温度过高时，还有部分机油蒸发汽化而被排到曲轴箱外或被吸入气缸。当发动机技术状况良好时，这些正常的消耗是比较少的，但是当发动机的技术状况随使用时间的延长而变差时，其机油消耗量随之增加。机油消耗增加量越大，标志着发动机的性能下降得越严重。
1、现象
① 机油面每天有显著下降。
② 排气冒蓝烟。
2、原因
① 有漏油之处：如曲轴后轴承油封漏油、正时齿轮盖油封损坏或装置不当而漏油、凸轮轴后端盖密封不严以及其他衬垫损坏或油管接头松动破裂而漏油等。
② 废气涡轮增压器的压气机叶轮轴密封圈失效。
③ 气门导管密封帽损坏，或进气门杆部与导管配合间隙过大。
④ 活塞、活塞环与气缸壁磨损过度，使其相互间的配合间隙增大，导致机油窜入燃烧室参与燃烧。
⑤ 活塞环安装不正确：活塞环对口或卡死在环槽内使其失去弹性；扭曲环或锥形环装反使其向燃烧室泵油。
3、排除方法
① 查看漏机油处：
若有机油从飞轮边缘或油底壳后端向外滴油时，则为曲轴后油封漏油；若机油从凸轮轴后端盖处顺缸体向外流油，说明凸轮轴后端盖处密封不严而漏油；若机油从曲轴带轮甩出，说明正时齿轮盖垫片损坏或装置不当而漏油；若其他各衬垫或油管接头松动破裂而漏油时，从外表可以看出有漏油的痕迹，应检查各连接螺钉或油管接头是否松动及衬垫是否破裂等。
② 若排气冒蓝烟，说明机油被吸入气缸燃烧后排出。
应首先检查进气管中有无机油，若有机油则说明废气涡轮增压器的压气机叶轮轴密封圈失效，机油顺轴流入进气道，应更换密封圈；若进气管内干燥、无机油，应检查气门导管密封帽是否完好，进气门杆部与导管配合间隙是否过大，并给予更换检修。
若以上情况均良好，再拆下缸盖和油底壳，对气缸、活塞、活塞环进行全面的检查与测量，查看活塞、活塞环与气缸壁的磨损是否过度，装配间隙是否过大以及活塞环安装是否正确，达到排除故障的目的。
五、机油油面增高原因与解决方法
一般来说，发动机机油液面上升高度不会超过25毫米，这也是一个合理控制范围。
1、现象
① 排气冒蓝烟。
② 溅油声音大。
③ 柴油机运转无力。
2、原因
① 燃油漏入机油盆
柴油机喷油泵柱塞副磨损过大、喷油器针阀关闭不严或针阀卡死在开启位置；活塞、活塞环与气缸之间的配合间隙过大，使燃油沿缸壁下漏到油底壳。
② 水渗入机油盆
气缸垫冲坏；与水套相通的气缸壁产生裂纹；湿式缸套与缸体间的橡胶密封圈未安装正确或损坏。
3、排除方法
首先抽出机油标尺检查机油是否过稀。若发现机油油面增高并且很稀时，应进一步查找原因，看是否有水或燃油漏入而冲淡机油，引起过稀。
检查方法：
抽出机油标尺，滴几滴机油在纸上观察机油颜色并闻气味。如机油呈黄乳色，且无其他气味，说明是水进入了曲轴箱，应检查气缸垫是否冲坏、缸体水道是否有裂纹、湿式缸套与缸体间的橡胶密封圈是否安装正确或损坏。
如果闻到机油中有燃油味，应启动发动机观察其是否运转良好，若启动柴油机后排气管冒黑烟，则应检查喷油器的针阀是否正常关闭，若有滴漏，应予维修。若发动机在正常工作温度下动力不足，则应检查喷油泵柱塞副是否下漏柴油，活塞、活塞环与气缸之间的配合间隙是否过大，并进行更换或检修。
以上检查维修完毕后，必须将旧机油放出，并清洗润滑系统，再重新加入规定量的合适牌号的新机油。
总结：
润滑系统在柴油发电机上有着重要的作用。润滑系统的故障可能导致柴油机金属表面之间的干摩擦，不仅会增加柴油机的功率消耗，加速零件工作表面的磨损，而且可能由于摩擦产生的热将零件工作表面烧损，导致柴油机无法正常运转。若柴油机运转中出现异响和震动，则应注意检查润滑系统的油量是否太少或机油压力是否过低。此外，柴油机润滑系统常见的故障还包括机油泵损坏、油底壳泄漏、油道堵塞等。
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