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首先柴油發電機組飛車的現象一定要重視，因為飛車不僅會造成零部件損壞,而且危及柴油發電機組操作人員的人身安全,所以應引起高度的重視。飛車原因有很多種，下面我們看一例4135型柴油機調速器工作不良引起,但在故障排除后進行性能檢查時,相同故障現象重復發生,造成了不必要的經濟損失,也延長了修復周期,影響了發電機組的正常使用。筆者對排除此類故障過程及故障機理分析綜述如下,供從事柴油發電機組維修人員借鑒。
1 發電機維修4135型柴油機燃料系統調速器的結構和原理
柴油發電機組出現“飛車”故障現象,主要是由燃料系統噴油泵及調速系統引起的。4135型柴油機采用機械離心式全程調速器,與噴油泵組成一體。其作用是根據柴油機負載的變化,自動調節噴油泵的供油量,使柴油機的轉速保持基本恒定。調速器調速機構主要由調速齒輪、飛錘座架、飛錘、伸縮軸、調速杠桿、調速彈簧和操縱機構等組成。
飛錘座架通過兩個軸承(前104,后108)裝于固定在調速器前殼內的托架上,后端通過銷子和襯套裝有兩塊飛錘。飛錘座架上的小齒輪與裝在噴油泵凸輪軸后端的調速齒輪嚙合,使調速器的旋轉機構受噴油泵凸輪軸驅動。由于飛錘座架上的齒輪比調速齒輪小,故飛錘的轉速比凸輪軸轉速高,可以提高調速器的靈敏度。為了減少調速齒輪在速度變化時所受到的沖擊負荷,使飛錘的旋轉更加均勻,改善調速器性能并延長齒輪使用壽命,調速齒輪不是直接固裝在噴油泵的凸輪軸上,而是在凸輪軸上安裝一齒輪軸套,在調速齒輪與軸套之間有三根緩沖彈簧片,靠磨擦傳遞動力。飛錘座架中空部分壓裝有襯套,伸縮軸插入其中,并可軸向移動。伸縮軸上套有推力軸承(8202),飛錘內端撥爪與伸縮軸上的推力軸承保持接觸。
發電機組工作時,柴油機工作于額定轉速(50ｋＷ柴油發電機組額定轉速為1500ｒ/ｍｉｎ),油量控制手柄處于額定轉速位置,噴油泵凸輪軸經調速齒輪帶動飛錘座架旋轉,此時與齒桿拉桿連接的調速拉桿上,受到兩個力的作用:一個力是調速彈簧拉力通過調速杠桿將拉桿和齒桿拉向加油方向;另一個力是飛錘產生的離心力,通過飛錘內端撥爪作用在伸縮軸上,再通過調速杠桿,將拉桿和齒桿推向減油方向。負載不變時,作用于調速杠桿上的飛錘離心力矩與調速彈簧拉力矩相平衡,保持發電機組在額定轉速下工作。當負載增加或減少時,轉速發生變化,此時飛錘離心力矩也相應變化,調速彈簧拉力矩與飛錘離心力矩重新達到平衡,控制了高壓油泵齒桿的移動,并控制了油量的增加或減少,避免了增加或減少負載引起發動機轉速大幅下降或上升,使發動機轉速始終保持在額定轉速下工作。從調速器工作原理分析,發動機工作時,為了保持發動機在額定轉速下工作,調速器各運動部件始終處于運動之中,運動部件工作狀況直接影響發動機性能,影響發電機組輸出電能的質量,所以,必須對調速器各運動部件提供良好的潤滑條件。
2 發電機維修4135型柴油機“飛車”故障剖析及排除
將Ｂ型噴油泵從柴油機機體上拆下,旋下放油螺釘,沒有滑潤油流出,分解調速器外殼,其底部有軸承滾珠及軸承滾珠架的碎鐵片漏出。斷開齒桿與調速拉桿連接部,檢查調速器運動件的技術狀況,發現推力軸承架損壞,滾珠全部掉入調速器殼底部。
從飛錘中取出伸縮軸,發現伸縮軸斷裂,斷裂的部分在飛錘軸套內。初步分析,造成此類故障的原因為滑潤不到位,使伸縮軸與飛錘軸承套在旋轉和軸向伸縮時發生干摩擦而卡死,致使伸縮軸斷裂,推力軸承在工作中得不到潤滑,導致軸承架損壞,更換新的伸縮軸及推力軸承,開機試驗,轉速不可控,仍然有“飛車”的現象。緊急停機,在調速器觀察蓋板處檢查,撥動飛錘時,飛錘無阻力,可以轉動。此現象說明飛錘與驅動它轉動的噴油泵凸輪軸調速齒輪之間沒有力的傳動關系,造成發動機轉速不可控。重新拆下高壓油泵,分解調速器進行檢查,轉動飛錘,飛錘齒輪帶動調速齒輪轉動,這種現象不符合調速器旋轉部分傳動原理,分解飛錘架和調速齒輪。經檢查,調速齒輪與齒輪軸套之間的三根緩沖彈簧片全部斷裂,使調速齒輪與軸套無法實現力的傳遞。更換調速齒輪,故障排除。
造成三根緩沖簧片斷裂的原因分析如下:因飛錘架與伸縮軸之間得不到充分潤滑,干摩擦使伸縮軸與飛錘架發卡、斷裂,伸縮軸失去飛錘離心力的傳遞作用,使作用在調速杠桿上的飛錘離心力矩與調速彈簧拉力矩失去平衡。在調速彈簧拉力矩作用下,齒桿往加油方向移動,供油量增加,發動機出現失速。飛錘在失速情況下,離心力大大超過飛錘彈簧的拉力,使飛錘張角增大,飛錘與調速器外殼發生碰撞,使飛錘不能旋轉。此時調速齒輪與軸套之間的緩沖彈簧片承受不了很大的阻力而斷裂。
3 發電機維修避免此類故障發生的措施
因調速器造成的“飛車”現象,除其它機械原因外,本例故障現象的發生主要是日常維護保養不到位,調速器內高速運轉的機件得不到潤滑而引起的。這類故障是完全可以避免的,在日常工作中要求柴油發電機組操作員檢查發動機“三液”時不要漏檢調速器潤滑油的液面。檢查方法如下:檢查調速器潤滑油液面時,旋下油面檢查螺釘,潤滑油與螺孔下端面持平或緩慢溢出為符合要求。若油面低于螺孔下端面,從調速器上方加油塞處加入清潔的潤滑油,使潤滑油液面與螺孔下端面持平或緩慢溢出即可。通過此例故障的排除,應吸取的教訓為:當檢查調速器飛錘機構時,發現伸縮軸斷裂后,不要急于換件試機,還要深入分析、徹底檢查調速器轉速傳動機構的技術狀況,在確保其它部件、機構技術狀況完好的情況下,再試機,避免“飛車”故障重復發生。
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