某特装车柴油发电机组一例飞车故障机理研究
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柴油机“飞车”的原因与防止措施作者:王旭来源:《农机使用与维修》2018年第04期摘要:“飞车”可导致柴油机发生重大机械事故威胁人身安全,对“飞车”产生机理、导致“飞车”产生的因素进行了分析,提出了预防措施。
关键词:柴油机;飞车;防止措施中图分类号:S21907文献标识码:Adoi:10.14031/ki.njwx.2018.04.040“飞车”是指发动机空转增速失去控制,使发动机曲轴转速大大超过额定转速。
“飞车”会造成严重事故,这是因为当柴油机曲轴转速失控升高时,空气流动阻力增加,使进入汽缸的空气量有所减少;又因飞车时,喷油泵柱塞偶件中的渗漏减少,使供油量增加。
二者的共同作用结果,使柴油燃烧过程急剧恶化,出现排气冒黑烟、活塞环结焦、柴油机过热、燃料消耗量增大等一系列不良现象。
此外,由于柴油机的曲柄连杆机构较笨重,当转速急剧升高时,运动零件所承受的惯性力将大大增加,会加速柴油机磨损,严重时出现连杆螺栓断裂,打坏缸盖、机身、汽缸、活塞,曲轴平衡块和调速器飞锤甩出,飞轮破裂,气门弹簧折断等重大机械事故,并威胁人身安全。
1“飞车”产生机理发动机是否会“飞车”取决于它的性能变化与工况变化是否相适应。
发动机稳定工作时,它的扭矩与阻力矩相等,转速不变,两者之中任何一个发生变化,就要产生增速或减速。
如果增速或减速过程能很快实现,且新的平衡稳定转速与原来平衡稳定的转速变化不大,可认为发动机的稳定性能好;如果转速变化大,则认为稳定性能差,甚至不能稳定。
如果发动机的扭矩随转速的增加而下降得较快,发动机的稳定性就较好,汽油机具有此特点。
汽油机(即使节气门全开时)突然卸载后,转速将增高,但转速增高后,由于进气阻力增大,充气量减少,扭矩很快下降为零,使空转转速不致增长过高,所以汽油机通常不会“飞车”。
如果发动机的扭矩随转速的增加而下降得不多,一旦阻力矩变化时,要达到新的平衡位置则转速的变化就大,稳定性能就较差,柴油机具有此特点。
【关键字】精品内燃机车柴油机飞车的原因分析及处理杨刚(莱芜钢铁集团运输部莱芜271104)【摘要】对内燃机车柴油机飞车的定义、特征表现及后果进行了描述,分析了造成柴油机飞车的主要原因,并对飞车毛病的预防以及发生后的检查处理进行了总结和提出了改进建议。
【关键词】内燃机车;柴油机;飞车;原因分析;处理1 柴油机飞车的定义及后果1.1飞车的定义及其特征表现柴油机飞车是指转速上升失去控制,大大超过标定转速。
一般规定柴油机转速超过标定转速的1.1~1.2倍即为飞车事故。
柴油机出现飞车的预兆特征主要表现为:转速突然升高,而且越来越快,不受调节器控制,声音异常刺耳,排气管冒出大量黑烟或蓝烟。
1.2飞车造成的后果柴油机飞车一般在突降手柄或突卸负荷时发生,其根本原因是由于毛病导致柴油机不能自动调整供油量以达到自动调整转速。
柴油机发生飞车事故转速急剧上升,各运动件的惯性负荷急剧增大,零部件严重发热,排气温度升高,一般会造成柴油机及零部件损坏,严重时导致机破事故,具体表现在以下几个方面:(1)机车前后通风机及其传动用的尼龙绳损坏。
当柴油机超速时,由曲轴通过前、后齿轮箱传到通风机的转速也迅速增高,使通风机因离心力过大而造成损坏。
(2)部分轴瓦合金层剥离,轴颈拉伤。
由于柴油机的转速上升,曲轴、连杆相对轴瓦工作面的线速度超过轴瓦的许用值,各部摩擦副产生的热量急剧增加,原有的运动及散热规律被破坏,致使轴瓦的铝合金层发生程度不等的剥离、烧损或熔化,主轴颈、连杆轴颈及凸轮轴颈也将发生拉伤等毛病。
(3)部分柴油机气门杆发生弯曲、气门掉头、活塞顶破损。
在整个柴油机工作过程中,气门的回座靠气门弹簧的弹力,当柴油机的转速超出其极限转速时,配气机构中的摇臂、横臂、气门弹簧等部件惯性力较大并失去其原运动规律,导致活塞上移时气门不能及时落座,于是气门与上移的活塞顶撞,造成零部件断裂、损坏等机破事故。
(4)增压器因超极限转速可能损坏。
超速运转将导致燃烧过程恶化,冒黑烟,排气温度升高,零部件发热严重,可能导致增压器损坏甚至机破事故。
一、柴油机技术参数TBD234V8 柴油机主要技术参数如表1所示。
二、故障现象及原因排查1、故障现象起动柴油机组进行并网试验,起动时间5. 08s,起动后转速稳定。
运转约10min 后,通过调节并网装置找到同期点后开始并网操作,柴油机转速由并网时的1501r/min 降为1498r/min( 与电网频率一致) 。
并网后控制柜显示:柴油机有功功率自动匀速增加; 外接记录仪记录到的油门开度和执行器输出也在匀速增大。
当有功功率显示达到约400kW 时,出线开关过载保护跳开,柴油机甩负荷,瞬间转速发生较大波动,随后稳定在1502r/min,空载运行5min 后手动停机。
整个过程中未发生其它异常报警。
对柴油机进行拆检,发现:缸套内部存在贯穿性划痕;进一步拆卸检查发现:凸轮轴轴承和主轴承有严重划痕。
表明:柴油机过载造成零件明显损伤。
根据故障现象并结合理论分析认为:造成柴油机转速波动及并网超功率的主要原因可能是调速器与执行器间的Droop 调节回路存在异常。
2、原因排查(1)柴油机机械本体检查对柴油机机械本体进行检查,未发现可导致柴油机超功率的机械缺陷,可排除机械原因导致超功率的可能性。
(2)调速器与执行器检查对柴油机调速器与执行器做故障检测,检测结果显示:调速器本体各项参数与功能均正常; 调速器与执行器间的航空接头12号接线焊点断裂,使Droop 反馈值变小,导致柴油机下垂特性变硬,转速波动率大,对于手动并网的系统,将导致负载分配发生变化。
检查中还发现调速器内部有最大油量电流限制功能,实测电流值1. 9 A,技术要求小于2A。
据此认为:柴油机厂没有在单机调试阶段对该定值进行调整。
正常情况下,在柴油机生产组装完成后的单机调试阶段应对最大油量限制电流进行调整,限制油门最大开度,防止柴油机无限制的超功率(或飞车) 。
根据调速器检查结果与柴油机超功率42% 的客观事实判断,柴油机油门限制电流未调整或调整错误。
三、调速器原理电子调速器外观如图1所示。
柴油机飞车和游车的现象、原因及诊断方法一、柴油机飞车由于柴油机采用喷油泵喷射,其喷油量是由发动机自身控制的,因此发动机转速越高喷油量越大,喷油量越大转速也越高。
飞车即是指柴油机的转速失去控制,突然超过允许的额定转速的故障现象。
应及时采取有效措施使柴油机熄火否则会酿成毁机事故。
1、现象柴油机在汽车运行中或空转中,尤其是全负荷或超负荷运转突然卸载后,发动机转速自动升高超过额定转速而失去控制,驾驶员抬起加速踏板后转速也不降低,对转速的控制不起作用,并伴有极大的异响。
2、原因喷油泵、调速器的技术状况不良;有额外的燃料进入燃烧室。
3、诊断方法(1)发现飞车后应立即设法使发动机熄火,否则会造成柴油机的严重损坏在未彻底排除飞车故障前,不准再次起动。
紧急熄火方法有以下几种:①迅速收回加速踏板;②有减压装置的,迅速将减压手柄拉到减压位置;③堵阻进气管,切断空气的供应;④快速放松高压油管接头。
(2)—若迅速收回加速踏板时,加速踏板抬不起来,发动机大刀最高转速时不再升高,可检查供油调节拉杆是否卡滞。
(3)若抬起加速踏板时,柴油机转速随之下降,则为调速器故障。
应检查调速器弹簧是否变形或折断;飞块销轴有无断裂,飞块是否脱出,飞块有无阻滞或碰撞现象;调速器内润滑油是否过多、过脏。
(4)上述检查均正常,可调整调速弹簧的张力来限制最高转速。
(5)若抬起加速踏板后,发动机转速仍高,则应检查有无额外的燃油或机油进入气缸。
二、柴油机游车发动机运转中,出现转速忽高忽低周期性的变化,转速提不高,发动机无力1、现象“游车”较轻时,怠速不稳;“游车”较重时,中、高速不稳。
一般来说,转速不稳有正弦波变化和无规律变化两种。
转速呈正弦波变化时,爆发声有明显的周期性强密和弱疏变化。
强密时转速高,弱疏时转速低。
当爆发声由弱疏向强密转化时,排气常常带丝缕状黑烟,调整弹簧有较大的伸缩变形和喷油泵油量调节机构“拉锯”。
因调速器不能恰当地调节供油量,使转速不能稳定在规定范围内。
内燃机车柴油机大破的原因及预防措施1由于“飞车”事故造成柴油机大破的分析研究1.1内燃机车柴油机发生“飞车”现象的原因1.1.1停止柴油机喷油泵操作方法不当。
机车因故需要停止个别喷油泵供油时,若没有将柴油机调节齿杆固定牢固,受振动时会伸出到最大供油位置;或夹头穿销处理不当,与夹头套抵触,卡住供油拉杆,就可能造成“飞车”。
1.1.2调速器或联合调节器故障。
引发此种情况的原因主要为:(1)调速器或联合调节器内的工作油过脏,各运动零部件运动受阻以致卡死;(2)主要调节零件的螺纹联接件松动或联接销脱落,失去调节作用;(3)组装不良,运动零部件间有卡滞。
1.1.3供油拉杆卡滞或失去控制。
供油拉杆摇臂卡滞或联接松脱,停于供油位,柴油机减负荷时发生“飞车”。
发生这种情况时,超速停车装置即使动作,也不能将喷油泵拉回停油位,从而失去保护作用。
1.2柴油机发生“水锤”事故的原因分析柴油机运用过程中,个别气缸的气门座脱落、气门阀面裂纹且掉块和气门杆断裂、气门导管破损等,都会使气门的工作条件和运动规律发生异常变化,导致气门弯曲或造成燃烧室进入异物,与往复运动的着的活塞顶面和气缸盖底面发生冲撞,进而打坏气缸盖,使冷却水突发漏泄并进到气缸内,若发现不及时和处理不果断,则将引发柴油机的单缸或多缸的严重水锤事故。
1.3柴油机发生“油锤”事故的原因分析增压器转子轴断裂或压气机叶轮损坏和涡轮叶片断裂等故障,导致其内部的油封严重破损,从而将大量受压力驱使的润滑油,通过压气机端蜗壳的空气流道,经过中间冷却器进入空气稳压箱,进而在一定的工况状态下进入各气缸,如若发现不及时,处理措施不当,将会形成柴油机的油锤事故。
2故障判断处理方法2.1针对燃油压力低,先用手摸各缸高压油管,看是否各个缸都有脉动,有哪个缸高压油管没有脉动或脉动较弱,表明空气被吸入燃油管路,应打开燃油精滤器上的放气阀,把空气排进直到各个缸高压油管的脉动正常,如果燃油压力还是低,就应检查各管路泄露情况,如有泄露及时处理。
潍柴柴油发电机:潍柴发电机组100kw出現“飞车”应当采用什么应急措施背景潍柴柴油发电机作为一种重要的备用电源,广泛应用于各种场所,例如商业中心、工厂、医院、学校和公共设施等。
当发电机组出现异常情况,应当采取相应的应急措施,保证设备的运行和人员的安全。
其中,本文主要探讨潍柴发电机组100kw出现“飞车”现象时,应当怎样处理。
什么是“飞车”“飞车”是指发电机组在运行中突然失去负载时,工作转速突然提高,而控制系统不能及时停止发动机的现象。
这种情况下,发动机将不受控制地运转,从而可能造成机械损坏、电器故障、火灾等安全事故。
应急措施当发电机组出现“飞车”现象时,应立即采取以下应急措施:1. 停机紧急制动在发现发电机组出现“飞车”现象时,应立即按下紧急停机按钮,或切断控制线路电源,以避免发电机组进一步损坏。
2. 排除故障在确保安全的前提下,应当立即对发电机组进行检修,查找故障。
一般情况下,发电机组“飞车”故障可能由以下原因造成:1.发电机组负载突然失去;2.发电机组充电器的故障;3.发动机机油和燃料供给不足;4.控制系统故障。
针对故障原因,可以采取相应的对策,例如:1.检查发电机组负载接线和负载开关;确保负载稳定接入;2.更换或修理损坏的充电器;3.检查机油液位和燃油油位,及时添加;4.修理控制系统故障。
3. 预防措施除了采取应急措施外,还应当加强对发电机组的预防措施,以避免“飞车”现象的发生。
具体来讲,可以从以下几个方面入手:1.定期维护保养发电机组,确保设备的正常运行;2.定期检查并维护控制系统,防止出现故障;3.对发电机组的使用和维护进行培训,提高操作人员的技能;4.对发电机组进行定期试运行,以检测潜在问题。
结论潍柴发电机组100kw出现“飞车”现象时,应立即采取应急措施,停机紧急制动,并排除故障以恢复设备的正常运行。
同时,还应加强对发电机组的预防措施,确保设备的稳定运行。
学术研讨139刘大琼①广东省交通运输高级技工学校②广东省交通运输技师学院本文以船厂具体承修的付机机损事 件为例,通过检验柴油机各部件的损伤 情况,从理论上分析飞车产生的原因, 认识和了解飞车故障现象对柴油机部件 的损伤,为有效避免飞车故障现象的发 生及出现飞车如何采取有效的应急处理 措施提供了参考。
1柴油机飞车的概念臓柴油机飞车是指柴油机在运行a 程中,由于某些原因造成柴油机的输入与 输出负荷之间出现严重的不平衡,从而使 柴油机的曲轴,在很短时间内,转速剧 增,大大超过柴油机规定的额定转速,转 速失去控制,超速运转而不能自控,排气 冒浓烟,并伴随着剧烈的振动和导常响声 的异常现象。
2飞车的危害柴油飞车故障时,曲轴所带动 的各运动部件及轴系,在瞬时或很短时间 内,转速剧增,远远超过规定的额定转 速,轴系各运动部件必将产生强烈的运动 冲击,其产生的冲击力、冲击负荷、扭转 应力等,与转速的增加成正比,与冲击作 用的时间成反比,冲击负荷可以高达正常 情况的几倍或几十倍。
因此,超高的冲击 负荷会对柴油机部件产生严重的毁损,严 重时,甚至造成机毁人亡,危及人命安 全。
根据对柴油机相应部件的损害情况, 飞车的后果分为以下四种级别。
(1)轻度危害:造成进排气阀顶杆弯曲,各轴承及曲轴轻度拉伤,出现轻度拉痕,引起轻微损伤。
(2) 中度危害:进排气阀顶杆弯 曲,进排气阀松脱,进排气阀碰撞活塞 顶,各轴承中度烧损,曲轴各轴颈中度烧 损,燃油凸轮、进排气凸轮移位,进排气阀导向机构及部件损坏,传动齿轮部分损 伤,活塞、缸套部分损伤等。
(3 )重度危害:进排气阀顶杆严重 弯曲,进排气阀松脱,气阀掉进气缸,气 阀碰撞活塞和缸套,甚至顶烂活塞、缸 套、缸头、机架等,燃油凸轮、进排气凸 轮移位,进排气阀导向机构及部件损坏, 传动齿轮毁损,轴承严離损,曲轴各轴 ,■损。
(4)致命危害:造成曲轴断裂,击穿机架,伤害轮机管理人员,严重者机毁 人亡。
第四节 柴油机飞车一、故障现象在调速器的控制下,柴油机在某工况运转时,转速是稳定的。
即使当工作机械 突卸全部负荷时,柴油机的转速也不会太高,一般只能超过卸载前转速的8%以下。
当发生“飞车”时,是指柴油机失去控制,转速迅速增高,大大超过标定转速。
此时还伴随着以下现象: ① 声音异常。
由于转速突升,带来柴油机燃烧噪声、空气噪声和机械噪声均迅速增大,甚至使人无法承受。
② 振动异常。
由于转速突升,柴油机惯性力的不平衡大大增加,因此,使柴油机振动急剧增加。
③ 此时还往往伴随着机件损坏。
二、后果危害柴油机发生飞车,往往带来严重危害:① 由于转速升高,各摩擦付的线速度急增,润滑满足不了要求,造成拉缸、烧瓦等故障。
② 由于各运动件的惯性力增大,造成连杆螺栓断裂、连杆断裂、飞轮螺栓断裂、平衡块螺栓断裂、摇臂断裂、挺杆松脱、气门弹簧松脱、气门弹簧断裂等。
③ 严重时还可导致操作人员的人身事故。
三、原因分析造成飞车,一是由于燃油系统故障,使调速控制系统无法对其控制;二是调速控制系统失灵。
概括起来,柴油机飞车的原因如图2—7所示。
喷油泵柱塞卡死在大油量位置喷油泵齿条卡死在大油量位置喷油泵齿条拉杆松脱或拉毛卡死喷油泵弹簧断裂,齿圈卡住误装旋向相反的喷油泵柱塞齿条限位螺钉铅封开封调速器运动件卡住 调速弹簧断裂飞铁松脱机油温度太低,粘度太大,飞铁飞不开缸盖机油回油孔不畅,机油进入燃烧室超速自动停车装置失灵 齿条上停车卡块位置装错,齿条处于加油位中。
图2一7柴油机飞车原因柴油机运转中发生飞车是此时供油量太大,因此不发生飞车的基本条件是柴油机油量不在最大位置,即使在最大位置,在调速器的作用下能迅速将油门拉回在供油量小的位置。
柴油机飞车 其它因素调速系统 燃油系统1、从调速器控制系统分析调速器控制系统某个环节有故障,使调速器失灵,无法控制燃油系统的油量,此时一旦油量在最大位置,势必造成飞车。
①当调速器运动件卡滞时,此时转速升高应将齿条拉回小油量位置,但由于卡滞无法控制喷油泵油量,故造成飞车。
柴油发动机飞车的故障诊断及处理技术摘要:柴油机是一种应用广泛的动力机械,其可靠性和耐久性要求越来越高。
由于发动机性能的提高,其结构变得非常复杂,工作条件也非常恶劣,大大增加了故障的可能性。
为了保证发动机的安全运行,提高发动机的可靠性和安全运行率,必须加强发动机的运行管理,加强发动机故障的早期诊断和预防。
本文从柴油发动机机械故障和电控系统故障两个方面探讨了柴油发动机故障诊断技术,以期为相关人士提供帮助,预防和解决柴油发动机故障问题。
关键词:柴油发动机飞车;故障诊断;处理技术1概述汽车柴油发动机转速失控,俗称“飞车”。
此时,不仅引擎转速突然超过了最大允许转速,而且还有巨大的噪音。
如果不及时处理,很可能在短时间内造成引擎损坏甚至人员伤亡。
发动机“飞”起来可能有三个主要原因一是调速器失灵,失去正常调速功能,二是喷油泵柱塞卡在供油位置,使喷油泵始终供油,三是进入燃烧室的额外燃油。
然而,在知道发动机“飞”的故障位置之前,必须对发动机进行果断停车,然后根据诊断方法进行故障识别。
2柴油发动机机械故障诊断2.1排气管冒黑烟(1)空气过滤器堵塞,导致进气不足,混合气太浓,发动机冒黑烟。
(2)喷油器喷油量过多,针阀密封不严,使过量燃油进入气缸,造成混合过量。
2.2发动机启动困难(1)油箱里没有燃料,或者低压油路被堵塞。
检查油箱内是否有油,油箱内外的低压油泵是否转动。
如果正常,应将低压燃油进入高压油泵入口,并将低压油泵出口接头逐一松开,观察低压燃油是否流出高压油泵出口。
低压油泵转动泵油时松动的接头。
如果从前连接器出来的油流平滑,而从后连接器出来的油流不平滑,则两个相邻连接器之间的管道或过滤器被堵塞。
(2)装配时气门正时不正确。
检查气门正时是否安装正确。
除了检查气门正时的安装标志是否正确外,还可以通过进排气门摇臂的作用来判断气门正时。
(3)柴油机低压油路中含有空气。
柴油机低压油路容易混入空气。
混合空气会使发动机难以启动,甚至一点点空气就会使发动机失去气缸并着火。
柴油机飞车的原因及其处理作者:王广良来源:《农民致富之友(上半月)》 2011年第10期王广良柴油机飞车是指转速失去控制.大大超过额定转速。
发动机剧烈振动。
发出轰鸣声。
排气管冒出大量黑烟或蓝烟的故障现象。
飞车不仅造成零部件损坏,而且危及机手的人身安全,应引起机务人员高度重视。
引起柴油机飞车的原因很多,但基本分为2类:一是燃油超供:二是窜烧机油。
2种飞车虽然都表现为柴油机超速运转,但具体表现有差别。
柴油超供引起飞车时,排气管冒黑烟,一般可用切断供油的方法制止;机油引起柴油机飞车时,排气管冒蓝烟,这时只切断供油不能有效地制止,必须同时断绝空气供给和急速减压来制止。
现将引起柴油机飞车的原因及其处理方法分述如下。
1、柴油机飞车的原因(1)柴油超供引起柴油机飞车的原因:①柱塞调节臂或齿杆调节臂球头未进入调节叉凹槽内,柱塞处于最大供油位置。
②油泵柱塞转动不灵。
这是柴油机飞车的常见原因。
柱塞处于最大供油位置,调速器拉不动。
以致转速升高。
调速器起不到控制油量的作用。
引起柱塞转动不灵的原因有:装配时柱塞被碰伤:油泵内有脏物。
使杂质进入柱塞副的间隙中;出油阀座拧紧时力矩太大,致使柱塞套变形;柱塞套定位螺钉上的垫片太薄。
定位螺钉顶住柱塞套,使之变形:柱塞套定位螺钉太长或弯曲,装配时顶死柱塞套;③喷油器磨损后使大量接入进气管的回油被吸人气缸,造成气缸燃油过量。
④安装调速器时,钢球上涂黄油过多,且黄油太粘稠造成转速升高时钢球难以飞开。
⑤齿杆齿圈无记号或装错、柱塞装反。
⑥喷油压力低。
供给气缸燃油过量。
⑦拉杆与调速器活动部位卡滞。
⑧调速器调试不当。
原因有:机手故意提高单缸柴油机调速弹簧的预紧力;Ⅱ号泵调速器的作用点过高,致使停油转速高或不能停油;调速器内润滑油多或粘度大。
(2)机油引起柴油机飞车的原因:①空气滤清器中机油过多,被吸入气缸。
②油底壳机油过多,工作时窜人气缸。
③曲轴箱通气孔堵塞气压增高,使机油被压人燃烧室。
④卧式柴油机严重倾斜,使机油流入气门室,当气门与气门导管间隙过大时机油被吸入燃烧室。
2016 NO.03SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION动力与电气工程51科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 作者在某次海上航行时遇到柴油机在工作运行时发生了主机“飞车”现象,柴油机飞车是指柴油机的转速无法进行控制,并且超出了柴油机的额定转速的某一转速值,造成了柴油机发生严重的振动并伴随着巨大的响声,排烟管产生大量的黑烟或蓝烟现象。
柴油机飞车不仅造成零部件损坏,如果处置不当将会严重影响到操作人员的人身安全,所以必须要引起人员的高度重视。
该文主要以芬兰瓦锡兰8L46C柴油机机型为例,分析和预防柴油机飞车的常见预防措施。
1 柴油机飞车的原因造成柴油机飞车的基本原因可以分为以下四大类:(1)燃油供油量过大;(2)窜烧润滑油。
(3)调速器内部故障;(4)超速装置出现故障,其中柴油机发火燃烧供油量过大的原因主要是在主机启动时油门齿条瞬间供油量过大,从而造成了柴油机的飞车,飞车时,柴油机排烟管会冒出大量的黑烟,一般的制止方法是切断供油管或将油门拉杆拉制“Stop”位置,使油门齿条归零,强制切断高压油泵供油系统;而气缸燃烧室窜烧润滑油时,排烟管会排出大量蓝烟,如果此时切断供油管并不能有效地制止,所以必须同时切断压缩空气和泄压来控制这一现象的继续发生。
调速器出现故障一般是由于调速器内调压阀出现故障使油压增高促使调速器油门增加从而迫使主机油门齿条也增大,从而导致主机超速停车。
超速保护装置出现故障是由于飞车保护装置内弹簧损坏导致飞快失去弹簧拉力,飞快推动卡爪,使卡爪脱离导向筒,导向筒动作使柴油机发生超速。
1.1 燃油供油量过大引起的柴油机飞车(1)喷油器磨损严重使大量的进气管回油吸入气缸,造成气缸内滑油燃烧过量引起飞车。
(2)喷油泵柱塞转动不灵敏,柱塞始终处于最大供油位置难以恢复,造成调速器拉不动又起不到控制供油量的作用,以至于柴油机转速升高引起飞车。
机车飞车原因分析及预防本文针对内燃机车飞车危害及原因进行综合分析,通过对造成机车飞车的主要部件易产生的故障进行诊断及排查,将维修方法用于日常检修工作。
标签:飞车;原因分析;故障诊断1 飞车的定义及其危害1.1 飞车的定义柴油机飞车是指机车司机在回手柄或卸载时,柴油机转速飞升,超过极限调速器的动作值,柴油机转速失控而急剧上升的现象称为柴油机飞车。
一般情况下内燃机车的柴油机都依其使用性能及结构强度而规定有最高的使用转速,当柴油机转速超出此值时,各运动件的惯性负荷将急剧增大,柴油机的燃烧恶化,冒黑烟,排气温度增高,增压器超速,同时零部件发热严重,油水温度增高,机油压力下降,加剧零件的磨损,造成机车飞车。
1.2 飞车的危害机车飞车可导致内燃机车柴油机及其它机车部件损坏,甚至造成机破事故。
据估计在每次机车飞车的故障中,可能短短的1一2min内就会造成了几十万元的经济损失,因此研究和解决这个问题具有重要的现实意义。
机车飞车故障不仅造成维修费用庞大,而且柴油机燃烧恶化带来黑烟严重污染大气环境,造成环保事件,影响公司社会形象。
2 飞车的原因分析柴油机转速控制系统由联合调节器、极限调速器、控制机构、调控传动装置四部分组成。
其中联合调节器是控制系统的中心机构,它根据机车牵引负荷的变化,通过控制机构调节柴油机各缸喷油泵供油量,达到调节柴油机转速和机车功率的目的。
极限调速器是柴油机超速保护装置,当柴油机转速因失控达到极限值1120-1150r/min时,极限调速器动作,停止柴油机各缸喷油泵供油,达到使柴油机停机的目的。
控制机构是调速控制系统的执行机构,其作用是将联合调节器的动作准确地传递给各缸喷油泵供油齿条,使喷油泵的供油量适应柴油机的工作需要。
调控传动装置与柴油机凸轮轴相连,是联合调节器和极限调速器的驱动机构,还起到传递柴油机转速信号的作用。
造成机车飞车原因有多种,下面几点进行分析:2.1 柴油机控制拉杆故障机车柴油机控制拉杆是供给柴油机喷油器油量大小重要部件,当柴油机控制拉杆移动不畅,会直接导致喷油器无法减油,最终造成机车飞车。
2013年第2期 移动电源与车辆 51
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使用维修
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某特装车柴油发电机组一例飞车故障机理研究
林洋,刘峰,程龙兴,胡永红,韩大程
(北京航天发射技术研究所,北京 100076)
摘要:对某特装车柴油发电机组在使用中发生的一例飞车故障的机理进行了系统分析,排查该例故障的原因,并对
定位的原因开展试验,验证故障机理的正确性,为柴油机的后续使用、维护、维修提供参考。
关键词:柴油发电机组;飞车;机理
doi:10.3969/j.issn.1003—4250.2013.02.013
中图分类号:TM611.22 文献标志码:A 文章编号:1003.4250(2013)02—0051-04
某特装车柴油发电机组在使用中发生一例飞车 故障,该机组采用道依茨BF4L1011F增压型柴油机 作为原动机。故障发生后,对故障机拆解后发现燃 油高压泵、气门顶杆、缸套均损毁严重。为防止该故 障再次发生,本文作者对导致飞车故障的机理进行 系统分析,排查该例故障的原因,并就模拟定位的原 因开展试验,验证故障机理的正确性,为柴油机的后 续使用、维护、维修提供参考。 l飞车的一般概念 飞车是指柴油机的转速失去控制,突然超过其允 许的最高转速,并伴有剧烈的振动和巨大的响声,采 用常规的停机方法无法停机的现象。飞车是柴油机 最危险的故障,如不及时采取有效措施迅速停机,可 能会导致柴油机活塞、连杆、曲轴、气缸盖甚至气缸体 等关键机件损坏,造成柴油机严重损坏甚至报废¨ 。 2飞车的机理原因分析 按照达朗倍尔原理,柴油发电机组的运动方程 可表示为 ., + = 一 (1)dt 。 ‘ 式中:.,为柴油机的转动惯量; 为柴油机的曲轴 角速度;K为发电机阻尼系数;P为发电机极对数; M 为柴油机扭矩;M2为发电机阻力矩。 柴油机转速与曲轴角速度的关系为 (2) 式(2)带人式(1)得 由公式(3)可知,柴油机带动发电机工作时,所
发出的扭矩用于克服发电机的阻力矩。当齿杆固定
于某一位置,柴油机扭矩随转速变化的曲线,即柴油
机的速度特性曲线及发电机的阻力随转速变化的曲
线如图1所示 。柴油机速度特性曲线和发电机特
性曲线相交于A点时,柴油机所发出的扭矩等于发
电机的阻力矩,此时柴油机能保持在转速n 下稳定
工作。由于某种原因,当阻力矩有所增加(图中虚
线)时,若齿杆位置保持不变,则不平衡的力矩迫使
柴油机转速下降,直至柴油机的扭矩等于阻力矩
(图中B点),达到新的平衡,于是柴油机在新的平
衡转速n 下稳定运转。
n/(r/min)
图1柴油发电机组扭矩一速度特性曲线
矩M
由于柴油发电机组工作时,需控制在某一转速下
恒速运转,因此安装了闭环调速系统,其原理框图如
图2所示。当发电机阻力矩发生变化时,柴油机转速
变化,调速系统通过安装在测速齿轮(凸轮轴齿轮或
飞轮等)上的转速传感器检测出转速变化,通过调速
器的控制,由执行器带动油门拉杆,调节供油量大小,
从而实现机组转速自动调节,恒速运行的目的。
l, +K P cr
n=M 一 (3) 由上述分析可知,当柴油机每个工作循环的供
收稿日期:2013-02-22
作者简介:林洋(1981一),男,辽宁铁岭人,北京航天发射技术研究所工程师,主要从事供配电系统设计工作。
52 Movable Power Station & Vehicle No.2 2013
图2柴油机调速系统结构框图
油量变大且调速系统自动调节功能失效时,将会造
成柴油机转速异常变大且无法调节,导致飞车故障
的发生。
柴油机每个工作循环的供油量的多少主要由调
节齿条操纵的喷油柱塞泵的有效行程决定。柱塞式
喷油泵具有在油门固定的情况下,转速越高,循环供
油量越大的特性,这是由于柱塞套筒上油孔的节流
作用,即使调节齿条的位置固定不变,随着发动机转
速的增大和柱塞的有效行程略有增加,供油量也会
略有增大;反之,当发动机转速降低时,由于节流作
用相对减弱,而使实际的供油量减少,这种在调节齿
条位置不变时,喷油泵的供油量随着转速变化的关
系称之为“喷油泵的速度特性”。因此,在调速系统
本身的喷油量调节机构不能通过转速变化而自动有
效调节循环供油量时,转速和循环供油量互增,造成
飞车,这就是调速器失效、调节齿条卡死、柱塞泵卡
死等供油系统故障导致飞车的机理。
除此之外,机油进入燃烧室窜烧增加额外供油
量,负责调节喷油量的调速系统的调节功能失去作
用,是导致飞车的另一个原因。
柴油机工作时,机油润滑的过程为:机油经机油
泵、机油滤芯、冷却器等进入传动机构盖板,然后分
成两路:一路经曲轴前轴上的油孑L进入曲拐的中空
部分,再从连杆轴颈上的油孔出来润滑连杆轴承;另
一
路则再分成两路,其中大部分经机体上的油道、第
一
道凸轮轴轴承,进入凸轮轴中心油道,然后流向机
油压力表和凸轮轴各个轴承。第二和第四道凸轮轴
轴承上有油孔,机油从此孔流出分别经机体上的垂
直油道进人汽缸盖内的油道去润滑摇臂轴。另外,
还有一小部分机油经传动机构盖板上的喷油嘴喷到
各传动齿轮上对齿轮进行润滑。连杆大头轴承流出
的机油和其他摩擦表面流出的机油,与旋转的曲轴
和连杆大头碰撞时,形成油粒或油雾,飞溅到活塞、
汽缸壁和曲轴主轴承上对其进行润滑 。
机油窜入燃烧室的原因有以下几种 J:
(1)当柴油机油底壳内的机油过多时,高速旋
转的曲轴连杆组件与油面碰撞,被猛烈激溅的过量
机油会经缸壁窜入燃烧室;
(2)机油过稀,润滑性能下降,附着力降低,活
塞与气缸运动时,变稀的机油会经缸壁窜入燃烧室;
(3)当活塞与缸套配合间隙超出允许标准,活
塞环被积炭胶结卡死在环槽内,或各环口处于同一
直线上,或活塞环装反产生“泵油”作用,都会导致
过量机油窜人燃烧室;
(4)气门与气门导管的配合问隙因磨损而过
大,或气门杆密封胶圈老化失效,配气室内的机油会
由此被大量吸人缸内;过量机油由曲轴箱通气孔进
入进气道,通过气门进入燃烧室。
3 故障定位
飞车故障发生后,根据上述导致飞车故障的机
理,进行了故障树(FTA)分析工作,建立故障树如图
3所示。
图3柴油机飞车故障树