高速大功率柴油機(jī)綜合性故障的診斷及排除畢業(yè)論文(已修改)

　

【正文】 高速大功率柴油機(jī)綜合性故障的診斷與排除 本章介紹的故障，均為整機(jī)性故障，也稱綜合性故障。它影響整機(jī)的性能指標(biāo)和可靠性指標(biāo)。其原因也是綜合性的，涉及到許多系統(tǒng)、部件。這里重點(diǎn)介紹以下故障：柴油機(jī)起動(dòng)困難、柴油機(jī)功率不足、柴油機(jī)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)、柴油機(jī)飛車、柴油機(jī)突然停車、柴油機(jī)煙色異常、柴油機(jī)聲音異常、柴油機(jī)振動(dòng)異常、柴油機(jī)溫度異常、柴油機(jī)壓力異常、柴油機(jī)油底殼油面上升、柴油耗消耗過(guò)高、機(jī)油耗消耗過(guò)高。第一節(jié) 柴油機(jī)起動(dòng)困難一、故障現(xiàn)象以190系列柴油機(jī)為例，高速大功率柴油機(jī),有電馬達(dá)起動(dòng)與氣馬達(dá)起動(dòng)兩種方式。一般情況下，柴油機(jī)起動(dòng)是比較容易的。起動(dòng)時(shí)間不會(huì)超過(guò)10S。當(dāng)發(fā)生起動(dòng)困難故障時(shí)，有以下幾種情況：① 起動(dòng)時(shí)，曲軸根本轉(zhuǎn)不動(dòng)或者轉(zhuǎn)動(dòng)很慢,即起動(dòng)轉(zhuǎn)速太低。② 起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)轉(zhuǎn)速正常，但柴油機(jī)不著火。③ 起動(dòng)時(shí)，柴油機(jī)雖然發(fā)生了著火，但柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不正常，轉(zhuǎn)速不穩(wěn)，甚至滅火。二、原因分析柴油機(jī)起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的基本條件一臺(tái)柴油機(jī)要正常起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，必須滿足以下4個(gè)基本條件:① 夠的起動(dòng)轉(zhuǎn)速。只有足夠的轉(zhuǎn)速，才夠產(chǎn)生足夠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性力，帶動(dòng)活塞連桿運(yùn)動(dòng)。② 一定數(shù)量的霧化良好的燃油按一定的規(guī)律，在一定的時(shí)刻噴入氣缸。③ 一定數(shù)量的新鮮空氣按一定的規(guī)律在一定的時(shí)刻進(jìn)入氣缸，并將燃燒后的廢氣按一定的規(guī)律在一定的時(shí)刻排除氣缸。④ 燃油和空氣在缸內(nèi)良好的混合、燃燒。氣缸內(nèi)的氣體具有一定的壓力和溫度，使燃油能夠自燃。因此在分析原因時(shí)，就應(yīng)當(dāng)從柴油機(jī)起動(dòng)的基本條件出發(fā)進(jìn)行分析。而對(duì)于不同的故障現(xiàn)象，其原因也有所側(cè)重。綜合起來(lái)，高速大功率柴油機(jī)起動(dòng)困難的原因如圖2—1所示。原因分析（1）起動(dòng)系統(tǒng)故障.機(jī)械因素和外部條件均會(huì)導(dǎo)致柴油機(jī)曲軸根本不轉(zhuǎn)動(dòng)或者轉(zhuǎn)動(dòng)速度太慢，起動(dòng)轉(zhuǎn)速太低，從而滿足不了柴油機(jī)起動(dòng)的第一個(gè)基本條件。這是因?yàn)椋孩?起動(dòng)馬達(dá)（電馬達(dá)或氣馬達(dá)）損壞或者有故障，均造成馬達(dá)不轉(zhuǎn)，或者起動(dòng)力矩太小，從而帶不動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)或者旋轉(zhuǎn)很慢，達(dá)不到柴油機(jī)的最低起動(dòng)轉(zhuǎn)速要求。② 電馬達(dá)起動(dòng)時(shí)，當(dāng)蓄電池容量不夠，將導(dǎo)致起動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩太小；電源導(dǎo)線截面太小或?qū)Ь€過(guò)長(zhǎng)、導(dǎo)線接頭接觸不良,都將導(dǎo)致電能損失過(guò)大，使電馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩太小，從而使柴油機(jī)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)很慢，達(dá)不到柴油機(jī)最低起動(dòng)轉(zhuǎn)速。③ 電馬達(dá)起動(dòng)時(shí),，將使電馬達(dá)根本不轉(zhuǎn)動(dòng)。④ 氣馬達(dá)起動(dòng)時(shí),，將造成氣馬達(dá)氣量不足，氣壓降低，從而使馬達(dá)轉(zhuǎn)速太慢。達(dá)不到最低起動(dòng)轉(zhuǎn)速。蓄電池電壓不足電量不夠電馬達(dá)力矩太小電起動(dòng)系統(tǒng)電馬達(dá)損壞起動(dòng)開關(guān)繼電器等損壞電線接頭接觸不良起動(dòng)系統(tǒng)電源導(dǎo)線截面小，線太長(zhǎng)。 氣管路漏氣管太長(zhǎng)氣源壓力不足繼氣器打不開氣起動(dòng)系統(tǒng)油控閥或氣控閥失靈貯氣罐容積太小氣馬達(dá)損壞氣馬達(dá)飛輪齒圈嚙合不良?xì)鈩?dòng)預(yù)供油泵壓力不足油壓低停車操縱桿未扳下燃油箱（罐）閥門未打開燃油箱（罐）無(wú)油燃油箱（罐）位置太低燃油管路內(nèi)有空氣燃油系統(tǒng)柴油濾三通閥未打開或柴油濾太臟超速停車裝置未復(fù)位柴油機(jī)起動(dòng)困難齒條卡住在不加油位置噴油器不霧化噴油泵不泵油或噴油器不噴油空氣濾清器污堵進(jìn)排氣系統(tǒng)中冷器污堵防爆門閥門未打開配氣定時(shí)不對(duì)排氣系統(tǒng)污堵圖2—1起動(dòng)困難原因活塞環(huán)氣門缸蓋漏氣燃燒系統(tǒng)壓縮壓力不足活塞和缸蓋余隙太大太小油頭伸出缸蓋平面太大太小帶負(fù)荷起動(dòng)外部條件機(jī)油溫度太低粘度太大水溫太低，在水泵內(nèi)結(jié)冰柴油溫度太低，粘度太大機(jī)械因素 氣門碰活塞或缸內(nèi)有異物 燒瓦、抱軸、拉缸 ⑤ 氣馬達(dá)起動(dòng)時(shí),當(dāng)貯氣罐容積太小，到氣馬達(dá)去的氣量不足和當(dāng)氣源壓力不足，均使氣馬達(dá)轉(zhuǎn)速太慢。達(dá)不到柴油機(jī)最低起動(dòng)轉(zhuǎn)速。⑥ 氣馬達(dá)起動(dòng)時(shí),，都造成氣馬達(dá)不轉(zhuǎn)動(dòng)。⑦ 氣馬達(dá)起動(dòng)時(shí),由于馬是和氣動(dòng)予供油泵是聯(lián)動(dòng)的，所以當(dāng)予供油壓太低（低于98kPa）時(shí)，無(wú)法推動(dòng)柱塞下移，打不開通往氣馬達(dá)的氣路，所以氣馬達(dá)不轉(zhuǎn)動(dòng)。⑧ ，將導(dǎo)致機(jī)油粘度大，摩擦功率大，柴油機(jī)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)慢。達(dá)不到最低起動(dòng)轉(zhuǎn)速。⑨ 水泵內(nèi)冷卻水結(jié)冰，將水泵葉輪卡住，使柴油機(jī)曲軸無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)。⑩ 缸內(nèi)有異物，將使活塞在上止點(diǎn)時(shí)受很大反力而無(wú)法運(yùn)動(dòng)；或者活塞缸蓋間結(jié)炭太厚， 使活塞在上止點(diǎn)時(shí)無(wú)法運(yùn)動(dòng)，因而曲軸無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)。① 配氣相位錯(cuò)亂，將導(dǎo)致氣門頂活塞，使活塞越不過(guò)上止點(diǎn)；氣門卡住，也造成活塞頂氣門而越不過(guò)上止點(diǎn)，從而使曲軸無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)。② 柴油機(jī)拉缸、以及運(yùn)動(dòng)件卡住，均會(huì)造成柴油機(jī)摩擦功太大，以致起動(dòng)馬達(dá)的力矩克服不了這種摩擦功，從而帶不動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)或者轉(zhuǎn)動(dòng)太慢。③ 柴油機(jī)帶負(fù)荷起動(dòng)，起動(dòng)馬達(dá)的力矩遠(yuǎn)遠(yuǎn)帶不動(dòng)這么大的負(fù)荷，從而使起動(dòng)轉(zhuǎn)速太低或者曲軸根本不轉(zhuǎn)動(dòng)。（2）燃油系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、及配氣系統(tǒng)故障及外部條件這些因素將造成柴油機(jī)起動(dòng)時(shí)，盡管起動(dòng)轉(zhuǎn)速正常，但柴油機(jī)不著火燃燒。這是因?yàn)椋孩?油箱（罐）無(wú)油，閥門未打開，柴油濾三通閥未打開，超速裝置未復(fù)位，油箱（罐）位置太低，油壓低停車裝置操縱桿未復(fù)位或柴油濾太臟，都將造成柴油供應(yīng)不足，噴油泵無(wú)法向缸內(nèi)噴入足夠的霧化良好的燃油，滿足不了柴油機(jī)起動(dòng)的第二個(gè)基本條件。② 燃油管系中有氣，將造成因氣阻使缸內(nèi)供油不足或不穩(wěn)，而滿足不了著火起動(dòng)的第二個(gè)條件。③ 噴油器不霧化，油頭伸出缸蓋平面太大、太小，噴油提前角太大或太小，.噴油泵工作不正常，燃油牌號(hào)不對(duì)，燃油內(nèi)有水份，均將造成燃油霧化不良及和空氣混合不良，滿足不了柴油機(jī)起動(dòng)的第三個(gè)基本條件。④ 防爆裝置閥門忘記打開，將使空氣無(wú)法進(jìn)入氣缸；空濾器臟污，配氣定時(shí)不對(duì)，進(jìn)氣管臟污，排氣管和排氣消聲器臟污，中冷器污堵等都將造成柴油機(jī)進(jìn)氣量不足或排氣不暢，滿足不了柴油機(jī)起動(dòng)的第三和第四個(gè)基本條件，所以造成起動(dòng)困難。⑤ 柴油機(jī)活塞環(huán)、氣門、缸套等漏氣，則使氣缸壓縮壓力不足，.壓縮溫度降低；缸蓋活塞余隙太大，則使柴油機(jī)壓縮比降低，導(dǎo)致缸內(nèi)壓縮壓力不足，壓縮溫度降低，滿足不了柴油機(jī)起動(dòng)的第五個(gè)基本條件，造成起動(dòng)困難。⑥ 柴油機(jī)水溫過(guò)低，柴油溫度過(guò)低，進(jìn)氣溫度過(guò)低，均造成缸內(nèi)溫度低，影響燃燒，滿足不了柴油機(jī)起動(dòng)的第五個(gè)條件。三、診斷方法 診斷時(shí)可按圖2—2所示的柴油機(jī)起動(dòng)困難診斷流程圖進(jìn)行。由于診斷時(shí)柴油機(jī)不是處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，所以只能用比較法和析檢法。圖2—2柴油機(jī)起動(dòng)困難診斷流程圖四、排除措施 ，有針對(duì)性地進(jìn)行排除。① 如是起動(dòng)系統(tǒng)故障導(dǎo)致起動(dòng)困難，電起動(dòng)馬達(dá)起動(dòng)者，則應(yīng)分別修復(fù)或更換起動(dòng)馬達(dá)、蓄電池、起動(dòng)開關(guān)、繼電器（電起動(dòng)）；氣起動(dòng)馬達(dá)起動(dòng)者，則應(yīng)分別修復(fù)氣起動(dòng)馬達(dá)、氣控閥、油控閥、繼氣器及管路等，保證給氣充足。② 如是機(jī)械系統(tǒng)故障引起起動(dòng)困難，則應(yīng)排除影響柴油機(jī)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)的因素。如重新裝配柴油機(jī)，保證各部間隙正確和運(yùn)動(dòng)件運(yùn)動(dòng)自如。③ 如是外部因素引起起動(dòng)困難，則應(yīng)在起動(dòng)前預(yù)熱機(jī)油，加灌開水以及脫開和工作機(jī)械的聯(lián)接。④ 如是操作因素引起起動(dòng)困難，則應(yīng)嚴(yán)格按操作規(guī)程正確操作。如檢查和打開有關(guān)閥門、拉桿，加足燃油，排凈燃油系統(tǒng)空氣等。⑤ 如是燃油系統(tǒng)故障引起起動(dòng)困難，則應(yīng)檢查和修復(fù)或更換有關(guān)零部件，如噴油泵、噴油器，清洗柴油濾清器，調(diào)整供油提前角等。⑥ 如系進(jìn)排氣系統(tǒng)故障引起起動(dòng)困難，則應(yīng)檢查和調(diào)整配氣定時(shí)，洗清中冷器、空氣濾清器、排氣消聲器等，以及更換活塞環(huán)、研磨氣門等。第二節(jié) 柴油機(jī)功率不足一、故障現(xiàn)象所謂功率不足，就是通常說(shuō)的柴油機(jī)“無(wú)力”，“沒(méi)有勁”。正常情況下，柴油機(jī)的功率一 般是有一定的儲(chǔ)備，可以帶動(dòng)工作機(jī)械正常運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)功率不足時(shí)，表現(xiàn)為柴油機(jī)帶不動(dòng)與之配套的工作機(jī)械運(yùn)動(dòng)，并伴隨著以下現(xiàn)象：① 柴油機(jī)冒黑煙。此時(shí)柴油機(jī)排氣管排出大量黑煙。② 柴油機(jī)排氣溫度高。此時(shí)，排氣管和渦輪增壓器的渦輪呈暗紅色。③ 柴油機(jī)轉(zhuǎn)速下降或者轉(zhuǎn)速不穩(wěn)，并呈現(xiàn)出工作無(wú)力的聲音。二. 原因分析柴油機(jī)的功率指標(biāo)是其技術(shù)狀態(tài)的綜合反映。技術(shù)狀態(tài)良好，柴油機(jī)就能發(fā)出足夠的功率。當(dāng)功率不足時(shí)，往往是各系統(tǒng)故障的綜合反映。 從柴油機(jī)工作原理得知，柴油機(jī)發(fā)出足夠有效功率的基本條件是：① 有足夠數(shù)量的霧化良好的燃油，按一定的規(guī)律、在一定的時(shí)刻噴入氣缸。② 有足夠數(shù)量的新鮮空氣，按一定規(guī)律、在一定時(shí)刻進(jìn)入氣缸，并將燃燒后的廢氣按一定的規(guī)律、在一定時(shí)刻排出氣缸。③ 空氣和燃油良好地混合，完全的燃燒。④ 摩擦功率和附件消耗功率要盡量小，即機(jī)械效率要高。因此，分析功率不足的原因時(shí)，可以從以上基本條件出發(fā)，針對(duì)不足故障現(xiàn)象，按系統(tǒng)分析原因。綜合起來(lái)，高速大功率柴油機(jī)功率不足的原因可用圖2—3表示。 燃油濾清器污堵燃油管路太細(xì)太長(zhǎng)漏泄燃油系統(tǒng)有空氣供油量不足燃油質(zhì)量不好，油內(nèi)含水噴油泵或調(diào)速器限位鉛封被破壞加不上調(diào)速器拉桿螺釘旋入太多，齒桿伸出長(zhǎng)度不夠噴油泵柱塞磨損嚴(yán)重個(gè)別缸供油量太小 油頭霧化不良霧化不良或與燃燒室不匹配供油提前角不對(duì)油頭伸出缸蓋平面不對(duì)缸蓋活塞結(jié)炭嚴(yán)重壓縮余隙太大出油閥密封不嚴(yán)柴油機(jī)功率不足空濾器臟污中冷器臟污進(jìn)氣不足壓氣機(jī)葉輪臟污缸蓋進(jìn)氣道臟污進(jìn)排氣管漏氣配氣定時(shí)不準(zhǔn)增壓器故障，進(jìn)氣壓力低排氣管太細(xì)太長(zhǎng)，或拐彎多排氣不暢排氣消聲器臟污缸蓋排氣道臟排氣定時(shí)不對(duì)中冷器進(jìn)水溫度太高外部因素柴油機(jī)過(guò)熱異常磨損。圖23柴油機(jī)功率不足原因三. 診斷方法診斷時(shí)可按圖2—4所示的柴油機(jī)功率不足診斷流程圖進(jìn)行診斷。由于高速大功率柴油機(jī)有的作為發(fā)電動(dòng)力，有的作為機(jī)車動(dòng)力，還有的作為鉆機(jī)動(dòng)力和艦船動(dòng)力，所以對(duì)不同用途的柴油機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)的診斷功率不足的方法不同。① 對(duì)于發(fā)電機(jī)動(dòng)力的柴油機(jī)，可用發(fā)電機(jī)作為最大功率的檢測(cè)手段。此時(shí)將柴油機(jī)的油門置于最大油量位置，發(fā)電機(jī)最大的電功率為Pe1則柴油機(jī)的最大功率Pe：Pe=Pe1/ηD+Pe2+Pe3式中：ηD 發(fā)電機(jī)效率。Pe2 風(fēng)扇耗功，由制造廠提供。對(duì)190系列柴油機(jī)，可取ηD=Pe3 空濾器耗功，由制造廠提供。對(duì)190系列柴油機(jī)，一般為10—30kW,空濾器越臟，取大值，新空濾器，取小值。② 不作為發(fā)電動(dòng)力的柴油機(jī)，可用無(wú)外載測(cè)功法求出最大有效功率。此時(shí)應(yīng)將柴油機(jī)和后面配套的工作機(jī)械脫開，突加油門，用無(wú)外載測(cè)功儀測(cè)試柴油機(jī)從怠速到標(biāo)定轉(zhuǎn)速所用的加速時(shí)間，根據(jù)加速時(shí)間和最大功率的關(guān)系，可方便的求出該時(shí)的最大功率。③ 對(duì)于診斷柴油機(jī)功率不足原因的方法，可用比較法找出影響功率不足的零部件。；用析檢法找出影響功率不足的零部件。；用儀器診斷法找出影響功率不足的參數(shù)和部件。如用曲軸箱漏氣儀診斷活塞環(huán)密封情況，壓力表或壓差計(jì)診斷各種濾清器是否污堵，增壓器工作是否正常，潤(rùn)滑系統(tǒng)是否工作正常等。圖2—4柴油機(jī)功率不足診斷流程四. 排除措施根據(jù)柴油機(jī)功率不足的現(xiàn)象和分析的原因診斷的部位，有的放矢的予以排除。① 首先保證燃油系統(tǒng)工作正常。更換符合要求的燃油；打開有關(guān)閥門，保證油路通暢；清洗燃油濾清器；排除油路中的空氣；清洗或更換噴油嘴偶件，使其霧化良好；檢查和調(diào)整供油提前角；檢查調(diào)整各缸供油量，使基本一致；檢查或更換磨損大的油泵柱塞和出油閥；檢查和調(diào)整供油齒桿，使其能加油到最大功率位置。② 同時(shí)要使進(jìn)排氣系統(tǒng)處于良好的工作狀態(tài)；檢查和調(diào)整配氣定時(shí)和配氣間隙；修理漏氣之進(jìn)排氣管路接頭；檢查和修理工作效率低之增壓器；，清除結(jié)炭；更換活塞環(huán)；研磨氣門；調(diào)整油頭伸出缸蓋平面的高度和缸蓋壓縮余隙；。③ 對(duì)環(huán)境因素造成的原因采取以下措施：對(duì)中冷水溫過(guò)高，應(yīng)找出冷卻系統(tǒng)故障，予以排除，使其符合要求；，應(yīng)對(duì)功率進(jìn)行修正或更換高壓比的增壓器和高效率中冷器，進(jìn)行該狀態(tài)下的功率恢復(fù)。第三節(jié) 柴油機(jī)轉(zhuǎn)速不穩(wěn) 一. 故障現(xiàn)象柴油機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，依靠調(diào)速器的自動(dòng)調(diào)節(jié)作用，柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速是穩(wěn)定的。波動(dòng)值只有幾轉(zhuǎn)。%以內(nèi)。當(dāng)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)時(shí)，有二種現(xiàn)象：① 柴油機(jī)轉(zhuǎn)速有規(guī)律的忽高忽低。通常所說(shuō)的“游車”.“喘氣”。此種情況多發(fā)生在柴油機(jī)低速運(yùn)行工況。② 柴油機(jī)轉(zhuǎn)速無(wú)規(guī)律的忽高忽低。二. 后果危害柴油機(jī)出現(xiàn)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)，不僅影響柴油機(jī)功率的發(fā)揮，而且還使油耗增加，影響經(jīng)濟(jì)性。而且由于轉(zhuǎn)速不穩(wěn)，極大地影響了與之配套的工作機(jī)械的穩(wěn)定性。特別作為發(fā)電動(dòng)力時(shí)，柴油機(jī)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)，將導(dǎo)致所發(fā)出電源的頻率和電壓不穩(wěn)，又影響了和電網(wǎng)或機(jī)組間的并網(wǎng)運(yùn)行。同時(shí)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)，還將縮短柴油機(jī)的使用壽命。三. 原因分析對(duì)190系列柴油機(jī)為例，造成高速大功率柴油機(jī)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)的原因如圖25所示。 燃油系統(tǒng)內(nèi)有空氣,有水,氣阻或水阻現(xiàn)象,造成供油穩(wěn)噴油器霧化不良,噴油不穩(wěn)隔次噴油或斷續(xù)噴油供油系統(tǒng)原因噴油泵柱塞出油閥磨損過(guò)大,供油不穩(wěn)噴油泵齒條卡滯,噴油器針閥卡滯噴油泵油量調(diào)節(jié)齒圈松動(dòng)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)各缸供油量嚴(yán)重不均勻 調(diào)速器內(nèi)機(jī)油太多調(diào)速系統(tǒng)原因調(diào)速器飛鐵襯套磨損嚴(yán)重調(diào)速器運(yùn)動(dòng)件卡滯或磨損嚴(yán)重外部原因帶變速箱的柴油機(jī)離合器接合不良打滑工作機(jī)械負(fù)荷嚴(yán)重不穩(wěn) 圖2一5柴油機(jī)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)原因 當(dāng)一臺(tái)柴油機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，只要工況一定，柴