冷卻系統(tǒng)的故障排除與使用維護(hù)

汪琴

摘要 本文闡述了柴油機(jī)使用過(guò)程中冷卻系統(tǒng)的功用及冷卻方式，并且介紹了常見(jiàn)故障的排除與使用維護(hù)，以期為柴油機(jī)的科學(xué)使用提供參考。

關(guān)鍵詞 柴油機(jī)；冷卻系；故障；排除

1 冷卻系統(tǒng)的功用

柴油機(jī)在工作時(shí)燃燒氣體的溫度約高達(dá)2 000 ℃，使直接與燃?xì)饨佑|的零件（如缸蓋、氣缸套、活塞、氣門(mén)等）受到劇烈加熱。在高溫下，這些受熱零件的機(jī)械強(qiáng)度和剛度顯著下降，甚至?xí)蚋邷囟l(fā)生變形或出現(xiàn)裂縫。柴油機(jī)零件受熱后會(huì)產(chǎn)生膨脹，各零件的材料、結(jié)構(gòu)及所承受的溫度不同使膨脹程度不一致，這將破壞零件之間的正常配合間隙，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)出現(xiàn)互相卡死等現(xiàn)象。潤(rùn)滑油受高溫作用后黏度降低，甚至變質(zhì)被燒掉，使?jié)櫥偷臐?rùn)滑能力顯著下降，并產(chǎn)生積碳，從而加劇零件磨損。進(jìn)入氣缸的空氣在進(jìn)入氣缸前強(qiáng)烈受熱而膨脹，使實(shí)際進(jìn)入的空氣質(zhì)量減少，造成燃燒不良等。冷卻系的功用就是將這些零件所吸收的一部分熱量帶走，保證柴油機(jī)各零件維持在正常工作所需的溫度范圍。但也不是越冷卻越好，因?yàn)闇囟冗^(guò)低會(huì)使熱量損失過(guò)多、功率不足、耗油量增加，出現(xiàn)燃燒不完全，易積碳；還會(huì)使?jié)櫥宛ざ冗^(guò)大，流動(dòng)性差，潤(rùn)滑不良。這些不良后果都將加劇零件磨損。一般柴油機(jī)的冷卻水溫度宜保持在79～95 ℃之間。

2 冷卻方式

冷卻方式有風(fēng)冷式和水冷式2種。風(fēng)冷式在氣缸上鑄有散熱片，用來(lái)增加氣缸的散熱面積。水冷式柴油機(jī)在氣缸套周圍鑄有水套，可以通入冷卻水。按冷卻水的散熱方式不同，水冷卻又可以分為自流蒸發(fā)式、凝汽式和強(qiáng)制循環(huán)式3種。自流式冷卻是利用冷卻水的熱對(duì)流循環(huán)來(lái)進(jìn)行冷卻的[1]。

自流蒸發(fā)式冷卻的工作過(guò)程是當(dāng)柴油機(jī)工作時(shí)，缸體水套和缸蓋水套內(nèi)的冷卻水吸收氣缸蓋、氣缸套及活塞等受熱零件上的熱量后，溫度升高，體積膨脹，密度減小而上浮，水箱中的冷水則下沉。熱水上浮到水箱后，通過(guò)導(dǎo)熱性好的鋁制水箱壁及敞開(kāi)的加水口將熱量及水蒸氣散發(fā)到大氣中，使水溫保持略低于沸點(diǎn)。水套內(nèi)溫度極高的冷卻水與水箱中溫度較低的冷卻水形成自然對(duì)流，從而達(dá)到對(duì)柴油機(jī)進(jìn)行適當(dāng)冷卻的目的。冷卻情況若正常，使用中發(fā)現(xiàn)冷卻水沸騰時(shí)不需加水，只有當(dāng)冷卻水過(guò)少時(shí)才添加，以便讓柴油機(jī)保持較大的功率[2]。這種冷卻系結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，故障少，維護(hù)較方便，對(duì)使用人員技術(shù)的要求較低，而且不消耗柴油機(jī)功率，其缺點(diǎn)是依靠水的不斷蒸發(fā)實(shí)現(xiàn)冷卻作用，冷卻水消耗量大，必須設(shè)置大容量積水箱，工作中需經(jīng)常加水，且水套內(nèi)容易生成水垢。

強(qiáng)制循環(huán)式水冷卻系是柴油機(jī)工作時(shí)，帶動(dòng)冷卻水泵旋轉(zhuǎn)，冷卻水在水泵的作用下被送到機(jī)體水道中，沿水道流向各氣缸套和氣缸蓋水套，吸收機(jī)體內(nèi)受熱零件的熱量，使氣缸套、氣缸蓋的活塞等受熱零件冷卻。受熱后的冷卻水再由出水管進(jìn)入散熱器的上水塞，經(jīng)散熱器的冷卻管向下流動(dòng)[3]。此時(shí)，冷卻風(fēng)扇將大量冷空氣吹過(guò)散熱器的冷卻管，使散熱器中的下流動(dòng)的熱水冷卻，到達(dá)下水室，水泵又使下水室的冷卻水經(jīng)過(guò)進(jìn)水管以一定壓力再次泵入機(jī)體水套內(nèi)。這樣不斷循環(huán)達(dá)到冷卻的目的。這種冷卻系的冷卻效果最好。

3 常見(jiàn)故障排除與使用維護(hù)

3.1 蒸發(fā)水冷卻系統(tǒng)中水浮子不能升起

故障現(xiàn)象：水箱中水位正常，但水浮子升不起來(lái)。

原因分析：一是水浮子桿彎曲變形，卡在套空中不能升起；二是浮子與桿脫開(kāi)，指示桿無(wú)法升起；三是浮子上下殼的膠合處滲水或脫開(kāi)，不能使指示桿升起。

故障排除：拆除水浮子進(jìn)行檢查，針對(duì)問(wèn)題進(jìn)行維修。

3.2 水溫過(guò)高

故障現(xiàn)象：水溫表指示的溫度超過(guò)95 ℃，甚至水箱出現(xiàn)開(kāi)鍋現(xiàn)象。

原因分析與判斷方法：水溫過(guò)高是一種綜合性故障。一是冷卻系統(tǒng)缺水。其原因有不及時(shí)加水或加水量不足；冷卻系漏水（內(nèi)漏和外漏）。二是水泵不排水或排水量不足。具體原因有水泵葉輪松脫、風(fēng)扇皮帶過(guò)松等；三是冷卻水循環(huán)不暢。具體原因：散熱器或機(jī)體內(nèi)水道阻塞；水道膠管偏瘦或內(nèi)壁脫皮阻擋管路，大型機(jī)中節(jié)溫器失效，使水流不能實(shí)現(xiàn)大循環(huán)等。四是冷卻系散熱強(qiáng)度低。具體原因：機(jī)體水道內(nèi)水垢量過(guò)多；散熱器風(fēng)道堵塞，風(fēng)扇反或葉片變形（角度不正確）發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室嚴(yán)重積碳等。

3.3 冷卻系統(tǒng)主要零部件故障的簡(jiǎn)易判斷方法

3.3.1 水泵故障的判斷。水泵葉輪不轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)水溫上升很快，十幾分鐘就能升到95 ℃以上，水箱隨后出現(xiàn)“開(kāi)鍋現(xiàn)象”，這時(shí)觸摸水箱上水室燙手，而打開(kāi)下部放水開(kāi)關(guān)時(shí)，放出的水卻不燙手，對(duì)于不裝節(jié)溫器的冷卻系統(tǒng)，可先從放水開(kāi)關(guān)放出一些水，使上水室露出水箱芯子，然后啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)并逐漸提高轉(zhuǎn)速，若觀察到上水室進(jìn)水管連續(xù)流出水流，而且隨轉(zhuǎn)速增高流速增大，表明水泵工作正常，若無(wú)水流出，表明水泵不工作[4]。

3.3.2 節(jié)溫器故障的判斷。若水溫已大大超過(guò)70 ℃（節(jié)溫器開(kāi)啟溫度）時(shí)，觀察水箱上水室進(jìn)水管無(wú)水流出或無(wú)大股水流出，表明節(jié)溫器有故障。

3.3.3 散熱器故障的判斷。先將油門(mén)加到最大，由于水泵轉(zhuǎn)速增高，抽水能力增強(qiáng)，將水箱上水室的水塊吸到下水室而后進(jìn)入水泵，因而可使水箱水位出現(xiàn)短時(shí)降低現(xiàn)象，然后將油門(mén)迅速關(guān)小，若散熱器內(nèi)部堵塞，由于循環(huán)到水箱上水室的水不能通暢地流入下水室會(huì)使水箱水位出現(xiàn)短時(shí)增高現(xiàn)象，并從水箱口溢出，另外，散熱器內(nèi)部堵塞時(shí)，在發(fā)動(dòng)機(jī)熄滅時(shí)，水箱內(nèi)會(huì)發(fā)出“咕嚕、咕?！钡捻懧?。

故障排除方法：一是當(dāng)判定水泵不工作時(shí)，應(yīng)拆開(kāi)檢查。若水泵機(jī)件損壞，應(yīng)進(jìn)行修理或更換新件；若是機(jī)件安裝錯(cuò)誤，可拆卸后重新正確裝配。二是當(dāng)判定節(jié)濕器有故障時(shí)，可將其拆出按下述方法檢驗(yàn)。將節(jié)溫器置于可加熱的裝有熱水的容器中，用溫度計(jì)隨時(shí)測(cè)量水溫，技術(shù)狀態(tài)正常的節(jié)溫器在水溫低于70 ℃時(shí)主閥門(mén)應(yīng)處于關(guān)閉狀態(tài)；當(dāng)水溫在70～85 ℃之間時(shí)，主閥門(mén)部分打開(kāi)；當(dāng)水溫在85 ℃以上時(shí)，主閥門(mén)應(yīng)全開(kāi)，而且側(cè)閥門(mén)同時(shí)將旁通孔完全關(guān)閉。節(jié)溫器主閥門(mén)全開(kāi)時(shí)，其升程不得小于9～12 mm，以保證有足夠的流通截面。若節(jié)溫器初開(kāi)、全開(kāi)溫度高于上述規(guī)定，應(yīng)由專人進(jìn)行修理或更換新件。三是當(dāng)判定散熱器內(nèi)部堵塞時(shí)，可將散熱器拆開(kāi)，對(duì)散熱器芯管進(jìn)行機(jī)械疏通或壓力吹通。如疏通無(wú)效，應(yīng)更換新件。四是發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期使用后，當(dāng)冷卻系統(tǒng)中的管道、水套及散熱器芯管內(nèi)部產(chǎn)生較多水垢時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行清洗。一般可用下述方法清洗。發(fā)動(dòng)機(jī)熄滅后趁熱放出冷卻水，用氫氧化鈉750 g、煤油150 g、清水10 kg或碳酸鈉1 kg、煤油420 g、清水10 kg配成清洗液，將其加入冷卻系中，靜置數(shù)小時(shí)，然后啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，運(yùn)轉(zhuǎn)30 min左右，使溫度升到80～90 ℃時(shí)，放出清洗液，再用自來(lái)水進(jìn)行清洗。清洗時(shí)，要卸下節(jié)溫器，在小型柴油機(jī)上，也可在放掉冷卻水后灌入25%鹽酸溶液，停置10 min后，水垢脫落、溶解，即可放出清洗液，再用清水沖洗干凈，有時(shí)放出的清洗液中含有水垢塊，會(huì)堵塞放水閥，這時(shí)可拆掉下方放水管直接放出清洗液。鹽酸溶液有腐蝕性，使用中注意不要濺到皮膚和衣服上，若濺上應(yīng)立即用清水沖洗干凈。另外在配制時(shí)應(yīng)將鹽酸徐徐倒入水中，攪勻后方可用。忌將水倒入鹽酸中，以免引起酸液飛濺，造成人身傷害。為防止冷卻產(chǎn)生水垢，應(yīng)堅(jiān)持使用軟水。根據(jù)近年來(lái)的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，加注磁化水不僅可使已生成的水垢脫落，而且還能使管壁上不再產(chǎn)生水垢。endprint

3.4 冷卻系統(tǒng)漏水

故障現(xiàn)象：冷卻水消耗大，如果補(bǔ)加不及時(shí)，會(huì)由于冷卻水短缺引起發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱，甚至造成粘缸、燒瓦等事故。

故障原因與判斷：漏水從現(xiàn)象上分為外漏和內(nèi)漏2 種。外漏主要發(fā)生在放水開(kāi)關(guān)、膠塞、膠管及其接口、水箱下水室、缸墊接縫及缸體水套外部裂紋等部位，外漏一般只引起冷卻水清耗增加而且容易目測(cè)直接發(fā)現(xiàn)。內(nèi)漏常發(fā)生在氣缸阻水圈、缸蓋上水道堵頭、缸套裂紋、缸墊沖壞及缸體水套內(nèi)部裂紋等部位，這些漏水部位都比較隱蔽，只有通過(guò)其跡象或拆卸后才能發(fā)現(xiàn)，而且往往不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)。例如阻水圈和水悶頭漏水時(shí)，水流入油底殼，會(huì)引起油底殼油面升高；缸套裂紋或缸墊沖壞時(shí)，水滲入氣缸燃燒室，會(huì)引起排氣管冒煙或噴水現(xiàn)象等。內(nèi)漏除引起冷卻水消耗增加外，還會(huì)引起機(jī)油稀釋變質(zhì)和缸套銹蝕等后果，危害較大。

故障排除方法：一是放水開(kāi)關(guān)及工藝螺堵的螺紋漏水時(shí)，如果進(jìn)一步擰緊后仍然無(wú)效，可將其拆下，在螺紋上涂抹鉛油后裝復(fù)即可防漏。二是膠管兩端接口漏水 ，如果進(jìn)一步扎緊后仍然無(wú)效，應(yīng)拆開(kāi)檢查膠管孔徑是否過(guò)大、孔口有無(wú)損傷、插管外表面無(wú)傷痕或污物等，而后針對(duì)問(wèn)題進(jìn)行處理。如膠管破裂漏水，則需要換配件。三是阻水圈漏水時(shí)應(yīng)更換配件，但更換前必須認(rèn)真查明造成漏水的具體原因。如果是阻水圈環(huán)槽和裝配面有損傷或銹跡污物，應(yīng)首先進(jìn)行修整和清除，否則換上新阻水圈后仍會(huì)漏水。四是水悶頭密封不嚴(yán)滲水時(shí)，可用耐水密封膠堵漏。如果水悶頭松動(dòng)漏水，可用小錘予以鉚緊。五是缸體外部裂紋漏水，可視其情況進(jìn)行粘補(bǔ)或焊修。內(nèi)部裂紋漏水難以進(jìn)行機(jī)械維修，可以在水箱內(nèi)加入適量的“方兒茶”（藥店有售），當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，“方兒茶”隨冷卻水循環(huán)流動(dòng)，能滲入機(jī)體水套的裂紋內(nèi)，有較好的堵漏效果。六是散熱器芯管漏水時(shí)，用目測(cè)不易查明具體滲漏部位，最好采用充氣試驗(yàn)進(jìn)行檢查，即將散熱器拆下放盡其中的冷卻水，然后將散熱器出水管口用橡皮塞堵住，置于水池中再?gòu)拇┰谙鹌と械能浌芡ㄈ雺毫?01.325～202.65 kPa的壓縮氣進(jìn)行試驗(yàn)，凡是滲漏部位就有氣泡冒出。芯管個(gè)別部位破裂，可用銅、錫焊補(bǔ)，也可將漏水的芯管兩端堵死，但堵死的芯管數(shù)目不得超過(guò)芯管總數(shù)的10%～15%。如果芯管損壞過(guò)多，應(yīng)更換新散熱器。

3.5 冷卻水不能真得加足

故障現(xiàn)象：向冷卻系統(tǒng)加水時(shí)，加入的水尚未達(dá)到規(guī)定數(shù)量，水箱口已經(jīng)“滿了”。

故障原因與排除：這種故障常在下述2種情況下發(fā)生。一是在裝有節(jié)溫器的冷卻系統(tǒng)中，節(jié)溫器的閥門(mén)上有一直徑為3～5 mm的小孔，若此孔被水垢或污物堵塞，加水時(shí)機(jī)體內(nèi)的空氣不能排出，因而使水不能真正加足。二是拖拉機(jī)熄火放水時(shí)，停放的位置不當(dāng)，在下次起動(dòng)前加水時(shí)，低處水套內(nèi)的空氣不能排出，導(dǎo)致水不能真正加滿。

對(duì)于情況一可以用小錘輕輕敲擊安裝節(jié)溫器的機(jī)體外殼部位，如果水箱上水室進(jìn)水管發(fā)出“咕嚕、咕?！钡呐艢饴曇簦砻鞫氯镆衙摮?，當(dāng)氣體排空后即可繼續(xù)將水加滿。若無(wú)效，應(yīng)拆出節(jié)溫器排除小孔堵塞故障。對(duì)于情況二可將起動(dòng)機(jī)的水管緊固螺栓擰松進(jìn)行排氣，將被堵在起動(dòng)機(jī)水套內(nèi)的空氣排空后，再擰緊螺栓將水加滿。

3.6 防止過(guò)熱傷機(jī)

高溫季節(jié)作業(yè)時(shí)，高溫易使水箱缺水，引起發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱，處理不當(dāng)就會(huì)炸裂缸蓋、缸套。正確處理方法是：停機(jī)，等水溫降到60～70 ℃ 時(shí)再向水箱內(nèi)加入清潔的水，為防止發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱、高溫季節(jié)拖拉機(jī)負(fù)荷控制在額定負(fù)荷的90%左右。

氣溫在0 ℃ 以下時(shí)，夜間停車時(shí)應(yīng)放完發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的冷卻水。放水時(shí)，要將水溫降到50 ℃，打開(kāi)水箱蓋和放水閥，放盡冷卻水，用搖把轉(zhuǎn)曲軸數(shù)圈，排盡水泵殼內(nèi)積水，直到無(wú)水流出為止，同時(shí)不要關(guān)閉放水開(kāi)關(guān)。

4 參考文獻(xiàn)

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