如何解决柴油发电机组排气管和增压器发红现象
发布时间：2023-10-15 点击：475
故障检查与技术维护
如何解决柴油发电机组排气管和增压器发红现象
深圳某用户反映，其购买的柴油发电机组涡轮增压器的涡轮壳变得通红通红的。因为涡轮壳材料为铸铁，柴油发电机组正常排气温度下涡轮壳根本不会出现发红现象，所以康明斯公司判定该机组为温度过高引起的。以下是康明斯以实例说明来对柴油发电机组排气管和增压器发红现象进行分析，并将维修过程公布在本文中，主要内容请阅读本文。
一、增压器发红的易发原因
1、喘振原因
通常在选配增压器时，已根据采用不同的增压系统（图1）的工作特性将压气机配合工作线选择在喘振线b右侧的适当位置。此时既可保证柴油发电机达到预定的增压指标和增压器在高效率区工作，又保证在柴油发动机全部工作范围内增压器不发生喘振。
2、阻塞因素
由于供油量增多，废气能量增大，必然导致增压器转速提高，压气机排气量和排出压力升高。而此时柴油发电机转速低,耗气量少，使增压器供气与柴油发电机耗气之间的供需平衡被打破。压气机背压升高,流量减少,从而引起增压器温度过高而发红。
3、冷却变差
当空冷器冷却能力下降时，柴油发电机排气温度升高，压气机转速升高，配合运行点移向高处，喘振余量减小会造成增压器温度过高。
图1 增压器工作模式
二、康明斯增压器故障案例
1、故障现象
柴油发电机在使用过程中出现了排气管暗红，增压器蜗壳烧红的故障（图2），故障看起来比较严重，且柴油发电机动力也稍显不足，但柴油发电机并没有冒黑烟。由于增压器蜗壳烧红，如果继续使用设备，可能造成失火故障。夜间用红外测温仪测试，一般为700~800℃。由于柴油发电机动力不足并存在安全隐患，如有漏油可能引起火灾，因此，用户对排气主管和增压器火热发红的发电机组都不敢使用，请专业维修人员现场进行故障检测和排除。
图2 增压器发红状态
2、故障检测过程
维修人员到达现场后，对该柴油发电机进行了全面检查，存在柴油发电机动力不足、排气主管和增压器发红的过热现象，经试验，研究和分析原因，认为包括以下可能：
（1）检查气缸压缩压力（如图3），其中两个缸为3.3mpa；另两个缸为3.5mpa；也在允许范围内（3.2～3.8mpa）；
图3 气缸压缩压力检查方法
（2）康明斯柴油发电机采用pt燃料系统，其喷油器喷入气缸的压力为105mpa，为一般燃油嘴允许喷射压力的5倍，所用喷油器的质量好坏影响很大。在单缸功率为45kw的柴油发电机上，一个缸喷油器有问题就会影响17%的动力。在检验中，为了解各缸喷油器工作情况，拆卸排气主管，发现有的因压力不足或关闭不严而漏油、滴油，排气冒黑烟，排柴油；有的燃烧不好，高速时后燃严重。这样也会使柴油发电机动力不足，排气歧管和增压器过热发红。
（3）气门材质有问题，气门使用时间很短就关闭不严或是烧蚀，有的还掉块。不但工作不良，使没燃尽的可燃气体在排气道中二次燃烧，导致柴油发电机动力不足，并使排气歧管和增压器过热发红，这种情况也多次处理。
3、故障排除过程
虽然找到了故障的原因，但往后的故障位置判断颇费了一番周折，实录如下：
（1）康明斯柴油发电机根据运行时间一般一年至一年半中修或大修一次。但在检修时，对主轴轴瓦、缸套、活塞等主要机件按要求选配检验时均比较严格，但对凸轮轴等就有所疏忽，进行两三次大中修都没有检验更换。因而在工作中因凸轮轴、轴承、正时齿轮等磨损而使各部件间有较大间隙，结果导致着火正时不准（该机气门和喷油器均有凸轮轴驱动）。一般磨损间隙增长后，会使着火正时滞后。经过几年跟踪试验，这是造成柴油发电机动力不足、排气歧管和增压器过热发红的主要因素。在本次检修中先后更换了两次缸盖，并研磨气门，更换了3批喷油器（每批6只），更换了3个增压器和1只排气支管。尽管这样都没有完全解决柴油发电机无力，排气歧管和增压器过热发红的重要原因。
（2）维修人员开始怀疑进气系统是否堵塞，比如空气滤堵塞、中冷器堵塞等，但检查进气系统的相关部件，并未发现任何堵塞显现，为判断故障，甚至拆下空气滤和中冷器，空气由增压器出口直接接到进气歧管，起动柴油发电机试验，增压压力没有任何变化，仍然为0.06mpa左右，排气管及蜗壳仍然烧红。至此，也排除了进气系统（除进气歧管外）的因素。
（3）一般厂家用垫片厚度有0.18mm、0.38mm、0.80mm三种，右旋柴油发电机增加垫片厚度使用喷油提前，减少垫片厚度喷油滞后。但衬垫的厚度有一定限度，大凸轮柴油发电机垫片最后不能超过2mm，最薄不能少于0.30mm。无法调整到位应更换随动轮盖。因为nta系列的康明斯柴油发电机为双缸式气缸盖，所以调整时只需按发火顺序，前3个缸（1、5、3缸）调好了。其余3个缸（6、2、4）缸也随之调好。在调整过程中有时会发生变化，应调完后再验证一两次。依然没有解决增压器发红现象。
（4）在没有变的选择的情况下，维修人员决定拆卸气门室盖，进一步检查进排气门的密封及质量状况，为此，需要拆掉进排气歧管。当拆下进气歧管时，发现有一个歧管的密封垫坏了，造成该处密封不严，可能导致增压空气泄漏。为验证是否是该因素导致排气管及增压器蜗壳烧红故障，维修人员决定先换上一个新的进气歧管密封垫，然后起动柴油发电机试验，结果是原有的故障消失，柴油发电机恢复正常运转。
该柴油发电机在出现此故障之前进行过大修，一开始没有人怀疑进排气系统有漏气现象，所以使得本来简单的故障复杂化了。这也说明了一个问题，维修柴油发电机（特别是大修柴油发电机）时，更换高质量的密封部件的重要性。否则，可能是一个非常不起眼的小疏忽，就可能带来许多意想不到的麻烦。再者，当出现此类故障时，在对进排气系统进行是否堵塞的排查时，还应注意检查是否存在泄漏等其它问题。这样就可以减少很多无用功，达到更好的排除故障的目的。
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深圳某用户反映，其购买的柴油发电机组涡轮增压器的涡轮壳变得通红通红的。因为涡轮壳材料为铸铁，柴油发电机组正常排气温度下涡轮壳根本不会出现发红现象，所以康明斯公司判定该机组为温度过高引起的。以下是康明斯以实例说明来对柴油发电机组排气管和增压器发红现象进行分析，并将维修过程公布在本文中，主要内容请阅读本文。
一、增压器发红的易发原因
1、喘振原因
通常在选配增压器时，已根据采用不同的增压系统（图1）的工作特性将压气机配合工作线选择在喘振线b右侧的适当位置。此时既可保证柴油发电机达到预定的增压指标和增压器在高效率区工作，又保证在柴油发动机全部工作范围内增压器不发生喘振。
2、阻塞因素
由于供油量增多，废气能量增大，必然导致增压器转速提高，压气机排气量和排出压力升高。而此时柴油发电机转速低,耗气量少，使增压器供气与柴油发电机耗气之间的供需平衡被打破。压气机背压升高,流量减少,从而引起增压器温度过高而发红。
3、冷却变差
当空冷器冷却能力下降时，柴油发电机排气温度升高，压气机转速升高，配合运行点移向高处，喘振余量减小会造成增压器温度过高。
图1 增压器工作模式
二、康明斯增压器故障案例
1、故障现象
柴油发电机在使用过程中出现了排气管暗红，增压器蜗壳烧红的故障（图2），故障看起来比较严重，且柴油发电机动力也稍显不足，但柴油发电机并没有冒黑烟。由于增压器蜗壳烧红，如果继续使用设备，可能造成失火故障。夜间用红外测温仪测试，一般为700~800℃。由于柴油发电机动力不足并存在安全隐患，如有漏油可能引起火灾，因此，用户对排气主管和增压器火热发红的发电机组都不敢使用，请专业维修人员现场进行故障检测和排除。
图2 增压器发红状态
2、故障检测过程
维修人员到达现场后，对该柴油发电机进行了全面检查，存在柴油发电机动力不足、排气主管和增压器发红的过热现象，经试验，研究和分析原因，认为包括以下可能：
（1）检查气缸压缩压力（如图3），其中两个缸为3.3mpa；另两个缸为3.5mpa；也在允许范围内（3.2～3.8mpa）；
图3 气缸压缩压力检查方法
（2）康明斯柴油发电机采用pt燃料系统，其喷油器喷入气缸的压力为105mpa，为一般燃油嘴允许喷射压力的5倍，所用喷油器的质量好坏影响很大。在单缸功率为45kw的柴油发电机上，一个缸喷油器有问题就会影响17%的动力。在检验中，为了解各缸喷油器工作情况，拆卸排气主管，发现有的因压力不足或关闭不严而漏油、滴油，排气冒黑烟，排柴油；有的燃烧不好，高速时后燃严重。这样也会使柴油发电机动力不足，排气歧管和增压器过热发红。
（3）气门材质有问题，气门使用时间很短就关闭不严或是烧蚀，有的还掉块。不但工作不良，使没燃尽的可燃气体在排气道中二次燃烧，导致柴油发电机动力不足，并使排气歧管和增压器过热发红，这种情况也多次处理。
3、故障排除过程
虽然找到了故障的原因，但往后的故障位置判断颇费了一番周折，实录如下：
（1）康明斯柴油发电机根据运行时间一般一年至一年半中修或大修一次。但在检修时，对主轴轴瓦、缸套、活塞等主要机件按要求选配检验时均比较严格，但对凸轮轴等就有所疏忽，进行两三次大中修都没有检验更换。因而在工作中因凸轮轴、轴承、正时齿轮等磨损而使各部件间有较大间隙，结果导致着火正时不准（该机气门和喷油器均有凸轮轴驱动）。一般磨损间隙增长后，会使着火正时滞后。经过几年跟踪试验，这是造成柴油发电机动力不足、排气歧管和增压器过热发红的主要因素。在本次检修中先后更换了两次缸盖，并研磨气门，更换了3批喷油器（每批6只），更换了3个增压器和1只排气支管。尽管这样都没有完全解决柴油发电机无力，排气歧管和增压器过热发红的重要原因。
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（3）一般厂家用垫片厚度有0.18mm、0.38mm、0.80mm三种，右旋柴油发电机增加垫片厚度使用喷油提前，减少垫片厚度喷油滞后。但衬垫的厚度有一定限度，大凸轮柴油发电机垫片最后不能超过2mm，最薄不能少于0.30mm。无法调整到位应更换随动轮盖。因为nta系列的康明斯柴油发电机为双缸式气缸盖，所以调整时只需按发火顺序，前3个缸（1、5、3缸）调好了。其余3个缸（6、2、4）缸也随之调好。在调整过程中有时会发生变化，应调完后再验证一两次。依然没有解决增压器发红现象。
（4）在没有变的选择的情况下，维修人员决定拆卸气门室盖，进一步检查进排气门的密封及质量状况，为此，需要拆掉进排气歧管。当拆下进气歧管时，发现有一个歧管的密封垫坏了，造成该处密封不严，可能导致增压空气泄漏。为验证是否是该因素导致排气管及增压器蜗壳烧红故障，维修人员决定先换上一个新的进气歧管密封垫，然后起动柴油发电机试验，结果是原有的故障消失，柴油发电机恢复正常运转。
该柴油发电机在出现此故障之前进行过大修，一开始没有人怀疑进排气系统有漏气现象，所以使得本来简单的故障复杂化了。这也说明了一个问题，维修柴油发电机（特别是大修柴油发电机）时，更换高质量的密封部件的重要性。否则，可能是一个非常不起眼的小疏忽，就可能带来许多意想不到的麻烦。再者，当出现此类故障时，在对进排气系统进行是否堵塞的排查时，还应注意检查是否存在泄漏等其它问题。这样就可以减少很多无用功，达到更好的排除故障的目的。
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