康明斯发电机组过热故障的危害和产生原因
摘 要:柴油发电机过热故障是康明斯发电机组常见的故障之一,柴油发电机产生过热故障对于其正常工作有着很大的负面影响,会造成柴油发电机内部磨损量加大,严重时还会产生“拉缸”。为了保证柴油发电机在正常条件下运行,减少柴油发电机产生过热故障的概率,对柴油发电机过热故障的危害、产生原因以及常见的故障诊断与排除进行了分析。
虽然随着科学技术的快速发展,柴油发电机技术日新月异,使其性能得到了巨大的改善,但柴油发电机运转时的工作效率仍旧非常不理想,尤其是柴油发电机工作时的热损失问题,一直无法找到很好的办法来解决。柴油发电机有三分之二的热量无法转化为机械能做功,需要及时排出,柴油发电机许多的零部件都是为将产生的多余热量排出机体服务的,而这些零部件一旦出问题,那么柴油发电机多余的热量就无法有效排出,从而导致柴油发电机产生过热故障。
柴油发电机过热故障会带来许多负面的影响,严重时影响康明斯发电机组正常工作。为了保证康明斯发电机组正常运行,延长柴油发电机的使用寿命,及时找出故障原因和解决办法至关重要。文章通过探讨柴油发电机发热的原因分析了冷却系统故障原因。
一、柴油发电机过热故障概述
柴油发电机过热故障表征为水温表指针指向高温区域,仪表盘温度过高报警,散热器内冷却液沸腾,柴油发电机容易产生爆燃且不易熄火,柴油发电机熄火后重新启动困难等。
1、械能为柴油发电机所用。剩下的三分之二热能都将以热量的形式被排出机体外,一部分由冷却系统散热器排出,一部分经润滑系統机油散热器排出,还有一部分经排气系统随尾气排出。如果这些多余的热量无法有效的排出柴油发电机外,柴油发电机温度就会越来越高,最终导致柴油发电机产生过热故障。
2、过热故障对柴油发电机的影响
柴油发电机工作时机体的温度,反映柴油发电机实时的工作状态。温度过高将导致柴油发电机的充气效率降低,从而使柴油发电机早燃和爆燃的倾向加大,进而导致柴油发电机输出功率降低,油耗增加,最终导致康明斯发电机组的动力性和经济性下降;温度过高还将导致柴油发电机内部零部件受热膨胀,使零部件之间的配合间隙缩小,导致零部件损坏,严重时将导致零件相互卡死,无法运转;温度过高还会使润滑油的黏度降低,使零件之间无法有效的形成油膜,致使柴油发电机“拉缸”或运转的零件之间润滑不良而磨损加剧;温度过高还会导致柴油发电机金属的零部件的硬度和强度下降,导致早期过度磨损[4]。上述影响都会使柴油发电机处于不正常的工况下工作,对康明斯发电机组的正常运行带来潜在的安全风险。
二、过热故障的原因分析
柴油发电机产生过热故障的主要原因有两个,第一是柴油发电机冷却系统提供的冷却效果无法达到冷却要求;第二是柴油发电机产生的热量增加。柴油发电机产生过热故障主要跟柴油发电机冷却系统、柴油发电机动力系统和康明斯发电机组使用状况等因素有关。冷却系统承担着柴油发电机主要散热的责任,以保证柴油发电机正常工作。如果冷却系统发生故障,那么柴油发电机产生的多余热量就无法散发出去,柴油发电机就会产生过热故障,导致柴油发电机不能正常运转。
1、冷却系统工作原理
柴油发电机冷却系统主要分为风冷式和水冷式,目前康明斯发电机组主要采用的是水冷式冷却系统。水冷式冷却系统是以冷却液为冷却介质,冷却液在柴油发电机内部流动将机体吸收的热量带走,再通过风扇和散热器配合将冷却液吸收的热量散发到大气中,从而使柴油发电机保持在合适的温度下工作。
2、冷却系统故障分析
(1)冷却液变质或不足
冷却液(即冷却介质)是柴油发电机冷却系统热交换的载体[5]。柴油发电机的散热情况与冷却液的液量和质量有着密切的关系。冷却液损耗主要是冷却过程中水蒸发导致冷却液不足,或者是水管连接处、水泵的水封密封不严和水管老化出现裂纹产生渗漏。为了提高冷却液的冷却效果,冷却液中通常会添加许多添加剂,如防腐蚀添加剂、抗泡沫添加剂等。但由于冷却液处于升温或降温的极端温度当中会变质而品质降低,会使冷却液失去冷却效果,让柴油发电机温度失衡发生故障。针对冷却液变质或不足导致柴油发电机过热的情况,可以采取对冷却液的液量和质量做定期检查或者定期更换冷却液的方法来避免。
(2)散热风扇故障
散热风扇主要是通过空气流将散热器芯表面的热量转移来实现冷却液加速冷却的作用。导致散热风扇故障的原因主要有两方面,一是热风扇皮带故障,皮带太松、皮带打滑和皮带老化都会导致风扇不转或转速过低故障的原因;二是温控开关出现故障,造成无法控制风扇离合器结合,从而导致散热风扇故障。针对这两种故障,需要定期对皮带的松紧度和耐久度进行检查来避免故障的发生。
(3)散热器故障
散热器俗称水箱,主要是通过储存冷却液热循环来散热。散热器故障的主要原因有两方面,一是由于散热器表面脏污或散热片倾倒导致散热不良;二是由于散热器内部水垢积累太多甚至造成堵塞,水垢的形成不仅会减小冷却液流动的管道截面面积,还会影响冷却液的散热,导致传热能力降低,阻碍热量的转换。针对散热器水垢积累过多造成过热故障,可以通过加入柴油发电机冷却液的值与标准值的比值来判断是否积垢过多。如果积垢太多,可以通过在冷却液中添加水垢去除剂来清理。
(4)水泵故障
水泵是冷却液循环流动的动力源,是冷却系统可靠性保证。长期使用以后水泵轴和水泵轴轴承都会产生磨损、叶轮会有破裂,这直接导致水泵转速减慢。失去动力源的冷却系统没有足够的压力来促使冷却液循环流动,柴油发电机将发生过热故障。水泵工作过程中磨损无法避免,所以解决办法就是定期检修,及时更换受损部件。
(5)节温器故障
节温器根据柴油发电机所处的环境温度来控制冷却液进行大小循环,即通过控制阀门的开启和关闭来实现冷却液的散热功能。当柴油发电机温度较低时,节温器阀门处于关闭状态,冷却液进行小循环,以减少机体热量的损失,使柴油发电机尽快达到合适的工作温度;当柴油发电机温度较高时,节温器阀门处于开启状态,冷却液进行大循环,冷却液进入散热器进行散热。节温器故障主要有两种,第一种是节温器失效,当柴油发电机温度达到阀门开启温度时,阀门无法打开,导致冷却液无法进入散热器进行散热;第二种是节温器的主阀门脱落导致冷却液无法进行大循环。如果冷却液无法进行大循环,其热量就无法排出机体,导致柴油发电机过热故障。
三、技术总结
柴油发电机过热故障影响康明斯发电机组的使用寿命,同时也直接关系到人的生命财产安全。文章通过对柴油发电机发热机理及控制其散热核心部件的柴油发电机冷却液循环系统研究,明确了柴油发电机冷却系统发热故障易损部件,并对易损部件故障原因进行了详细阐述。