6250Z 柴油發(fā)電機(jī)組故障分析與處理

葉川 陳萬洪

（重慶科瑞制藥（集團(tuán)）有限公司，重慶 400060）

6250Z 柴油發(fā)電機(jī)組是唯一承擔(dān)我司在電力緊張和外線停電后，自備發(fā)電的設(shè)備。如果外線停電會直接影響我廠片劑車間、膠囊車間、綜合制劑車間、粉針車間的正常生產(chǎn)用電，特別是粉針車間，其工藝要求是停電不得超過15 分鐘，否則生產(chǎn)現(xiàn)場的潔凈環(huán)境遭到破壞，直接影響產(chǎn)品質(zhì)量（工場就會染菌）。所以我們必須隨時做好發(fā)電機(jī)組的日常維護(hù)和保養(yǎng)，確保正常發(fā)電。

1 6250Z 柴油發(fā)電機(jī)組情況簡介

6250Z 柴油發(fā)電機(jī)組由機(jī)體、曲軸、主軸承、連桿、活塞、氣缸、氣缸蓋、進(jìn)排氣閥、凸輪軸、燃油、潤滑油輸送泵、噴油器、高壓油泵、燃油箱、燃油濾清器、潤滑油箱、潤滑油冷卻器、潤滑油濾清器、潤滑油精濾器、潤滑油抽油泵、進(jìn)氣管和空氣濾清器、排氣管、消音器、廢氣渦輪增壓器、開車裝置、傳導(dǎo)桿裝置、充氣裝置、潤滑油安全裝置、超速安全裝置、調(diào)速器、發(fā)電電機(jī)、及配套設(shè)備空壓機(jī)、空氣瓶、水泵。是我廠最為復(fù)雜的設(shè)備之一，一旦發(fā)生故障，均由設(shè)備廠家提供技術(shù)服務(wù)，我司無專業(yè)技術(shù)人員維修。該設(shè)備于1986 年投入使用，現(xiàn)設(shè)備老化嚴(yán)重。曾經(jīng)因冷卻水泵突然停止工作，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)以下狀況：

（1）回油箱冒煙，大量機(jī)油噴出。

（2）發(fā)電機(jī)后背板排氣孔冒黑煙。

（3）尾氣排出大量黑煙。

（4）發(fā)電機(jī)排氣管發(fā)紅。

2 故障分析

經(jīng)過對現(xiàn)場情況查看分析，初步斷定導(dǎo)致這次事故，有以下幾個方面的原因：

（1）回油箱冒煙及機(jī)油噴出一地，是因?yàn)槔鋮s水泵突然停止工作，氣缸與活塞直接摩擦所產(chǎn)生的高熱，不能及時排走，導(dǎo)致機(jī)油溫度快速上升，回油箱內(nèi)產(chǎn)生瞬間高溫和高壓，使回油箱內(nèi)冒煙和機(jī)油噴出。

（2）發(fā)電機(jī)后背板排氣孔冒黑煙，可能是由于燃燒后的廢煙反串，進(jìn)入發(fā)電機(jī)底殼致使從后背板排氣孔冒煙出來。

（3）尾氣排出冒黑煙的原因有三種：

油門過大引起的；排氣閥開啟過早，使缸內(nèi)爆發(fā)的燃燒壓力降低，從而使柴油沒有完全燃燒所致；高壓油泵噴油時壓力沒有達(dá)到190kgf/cm2或噴油嘴噴出的柴油不成霧狀顆粒。

（4）發(fā)電機(jī)排氣管發(fā)紅，是由于排氣閥開啟過早使氣缸里的柴油還在燃燒的同時就排到排氣管內(nèi)，這時排出的氣體溫度很高（1465℃左右），才引起排氣管發(fā)紅。

綜合分析以上四個原因，可以得出這樣的結(jié)論：該發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)了兩個問題，前兩個現(xiàn)象表明6 個缸中有一個或多個缸與活塞被拉壞；后兩點(diǎn)現(xiàn)象表明6 個缸中有一個或幾個排氣閥開啟過早。（圖1）

圖1 缸體工作過程

3 原因分析

該發(fā)電機(jī)組工作原理，是采用單列、立式、四沖程直接噴射式原理圖1 所示。是利用活塞在壓縮過程結(jié)束時，氣缸內(nèi)空氣壓力達(dá)到40kgf/cm2，溫度升高到615℃左右，當(dāng)活塞在上死點(diǎn)前16 度時，燃油以190kgf/cm2壓力被噴射進(jìn)入汽缸與高溫的空氣均勻混合，此時的空氣溫度已超過燃油的自燃點(diǎn)（柴油的自燃點(diǎn)為300-350℃），所以用不著外界點(diǎn)火的引然而能自行燃燒，即所謂“爆炸”。在爆炸瞬間產(chǎn)生的最高爆發(fā)壓力可達(dá)64kgf/cm2，溫度也隨著升高到1465℃左右，從而產(chǎn)生動力，活塞越過上死點(diǎn)后，氣體壓力推動活塞向下行，通過連桿帶動曲軸轉(zhuǎn)動，在由曲軸帶動飛輪并帶動發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電。最高燃燒壓力為64kgf/cm2，額定發(fā)電量為300KW，由于我廠所用負(fù)荷都在240-300KW 左右，發(fā)電機(jī)組長期處于高負(fù)荷、不平衡狀態(tài)下運(yùn)行。此次由于冷卻水泵突然停止工作，使發(fā)電機(jī)機(jī)體內(nèi)沒有冷卻水進(jìn)行冷卻循環(huán)，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)組損壞。

4 故障處理

首先讓發(fā)電機(jī)組自然降溫（切忌進(jìn)冷卻水以免引起炸缸），待溫度降至常溫后，打開后背板，仔細(xì)檢查6 個缸內(nèi)壁，發(fā)現(xiàn)2號缸、3 號缸、4 號缸、內(nèi)壁都被拉出凹槽。于是將缸蓋拆開，吊出6 個活塞、連桿、及曲軸上瓦并仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)3 號缸、4 號缸內(nèi)壁損壞嚴(yán)重，活塞有多處拉傷痕跡且活塞環(huán)結(jié)碳咬死在活塞上，已沒有修復(fù)的可能，必須更換新的缸套及活塞；2 號缸內(nèi)壁損壞較輕，修復(fù)后可以使用。檢查曲軸時發(fā)現(xiàn)1 號缸與飛輪處曲軸軸頸上有撕裂的痕跡，因此決定立即對6250Z 柴油發(fā)電機(jī)組進(jìn)行大修。

首先把進(jìn)、排氣管拆除，然后將缸蓋上面的冷卻水管和油管拆除，其目的是把容易損壞的零部件拿開，避免冷卻水管里面的水流進(jìn)缸里，而后再吊開缸蓋并拆掉連桿大頭與曲軸的連接螺栓，吊出活塞，用千斤頂頂出缸套，最后拆曲軸，由于曲軸是發(fā)電機(jī)心臟，不僅很長（2.8 米）而且很重（500 公斤），在拆曲軸前首先脫開電機(jī)、飛輪、后背立住，在小心吊出曲軸。由于2號缸內(nèi)壁損壞較輕，因此決定進(jìn)行修復(fù)，但由于活塞及缸套材質(zhì)硬度大，研磨困難，經(jīng)反復(fù)用油石研磨，并多次檢測后達(dá)到技術(shù)要求。對所有零部件及機(jī)體、軸瓦進(jìn)行清洗，對重要零部件及1、5、6 號缸套進(jìn)行檢測，檢查其技術(shù)參術(shù)是否在規(guī)定的公差內(nèi)，達(dá)不到公差要求需更換。這時開始裝配，裝配的原則是后拆的先裝，先拆的后裝。首先在安裝曲軸前在工作臺上把曲軸連桿軸頸與連桿大頭軸承裝配間隙檢測好（用壓鉛法），曲軸連桿軸頸公稱尺寸￠150 mm，裝配公差控制在0.155-0.298mm 內(nèi)。（表1、圖2）

表1 吊裝所需材料

圖2 吊曲軸所需工具及材料

安裝新曲軸、飛輪、后背立柱；對曲軸與軸瓦進(jìn)行檢測（新瓦），用壓鉛法將保險絲放在曲軸與軸瓦之間，用扭力扳手扳到45 公斤的力，然后取出保險絲進(jìn)行測量，對達(dá)不到公差要求的瓦，進(jìn)行刮瓦使其達(dá)到公差要求（軸瓦標(biāo)準(zhǔn)間隙公差0.155-0.298mm）。表2 是檢測結(jié)果。

表2 軸瓦標(biāo)準(zhǔn)間檢測結(jié)果單位：mm

通過對1 至6 號軸瓦進(jìn)行刮削使其公差要求達(dá)到規(guī)定間隙配合（表2）。接著裝配缸套，通常安裝的方法是用力敲擊缸套，由于此方法容易損壞缸套上面的密封圈及其它零件，若用力過猛，則有可能把機(jī)體漲破。在使用敲擊法安裝不到位的情況下，通過仔細(xì)觀察和分析后，采用螺紋擠壓原理，利用現(xiàn)有的缸蓋螺栓并制作一個專用法蘭，安全平穩(wěn)地將3 個缸套裝好（如圖3所示）。

圖3 安裝缸套

然后用塞尺檢測6 個缸活塞環(huán)的開口間隙：（活塞環(huán)開口標(biāo)準(zhǔn)間隙公差0.8-1.2mm）。

表3 是檢測結(jié)果。

表3 活塞環(huán)開口標(biāo)準(zhǔn)間隙公差表檢測結(jié)果 單位：mm

以上數(shù)據(jù)都在技術(shù)參數(shù)內(nèi)（部份活塞環(huán)經(jīng)過修復(fù)后）。

接著吊裝活塞及連桿裝上活塞環(huán)，再裝上缸蓋。

最后檢測6 個高壓油泵的壓力：（高壓油泵噴油壓力190±10kg/cm2）（表4）

以上數(shù)據(jù)均沒有達(dá)到技術(shù)規(guī)定壓力，因?yàn)槿紵暮脡闹苯痈邏河捅玫墓ぷ鲏毫τ嘘P(guān)，高壓油泵規(guī)定工作壓力不得低于190±10kgf/cm2。由于高壓油泵中最精密而且最重要的零件是油泵芯套偶件及出油閥偶件，這些零件是經(jīng)過嚴(yán)格的熱處理，細(xì)致研磨和精確的選配，它們的配合間隙只有0.001-0.002mm，所以只有全部更換。最后吊裝發(fā)電機(jī)并校準(zhǔn)飛輪的同心度（用三表找正法）。經(jīng)過全面認(rèn)真的檢查后，對該機(jī)進(jìn)行調(diào)試，這是整個檢修過程的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，尤其要注意調(diào)試進(jìn)氣閥、排氣閥的開啟、關(guān)閉時間。從飛輪端開始1、4、2、6、3、5 進(jìn)氣開在上死點(diǎn)前55 度，關(guān)閉在下死點(diǎn)后35 度；排氣開在下死點(diǎn)前40 度，關(guān)閉在上死點(diǎn)后65 度。開閉時間允許誤差正負(fù)5度。然后調(diào)試高壓油泵的射油角度，噴油時間為上死點(diǎn)前16 度正負(fù)2 度。所有的調(diào)試完畢后，按照發(fā)電機(jī)組操作規(guī)程進(jìn)行試車，試車磨合一段時間后帶負(fù)荷運(yùn)行，經(jīng)生產(chǎn)設(shè)備部驗(yàn)收，完全符合該設(shè)備使用要求。

5 結(jié)論

由于設(shè)備故障判斷準(zhǔn)確，檢修及時有效，使發(fā)電機(jī)組及時投入使用，保證公司的正常生產(chǎn)用電。通過對此次故障的處理，我深深地體會到對任何設(shè)備的檢修，首先應(yīng)懂得它的工作原理、性能、結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)故障現(xiàn)象進(jìn)行分析、判斷，從而找準(zhǔn)問題所在，確定檢修方案，才能做到“手到病除”。作為一名機(jī)械技術(shù)人員，要善于在工作中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不僅要在實(shí)際工作中認(rèn)真分析、研究其原因、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、改進(jìn)方法，更重要的是做好設(shè)備的日常保養(yǎng)和預(yù)見性維修工作，確保設(shè)備的正確使用和運(yùn)行。