首先柴油发电机租赁机组飞车的现象一定要重视，因为飞车不仅会造成零部件损坏,而且危及柴油发电机组操作人员的人身安全,所以应引起高度的重视。飞车原因有很多种，下面我们看一例4135型柴油机调速器工作不良引起,但在故障排除后进行性能检查时,相同故障现象重复发生,造成了不必要的经济损失,也延长了修复周期,影响了发电机组的正常使用。笔者对排除此类故障过程及故障机理分析综述如下,供从事柴油发电机组维修人员借鉴。
1 4135型柴油发电机租赁燃料系统调速器的结构和原理
柴油发电机组出现“飞车”故障现象,主要是由燃料系统喷油泵及调速系统引起的。4135型柴油机采用机械离心式全程调速器,与喷油泵组成一体。其作用是根据柴油机负载的变化,自动调节喷油泵的供油量,使柴油机的转速保持基本恒定。调速器调速机构主要由调速齿轮、飞锤座架、飞锤、伸缩轴、调速杠杆、调速弹簧和操纵机构等组成。
飞锤座架通过两个轴承(前104,后108)装于固定在调速器前壳内的托架上,后端通过销子和衬套装有两块飞锤。飞锤座架上的小齿轮与装在喷油泵凸轮轴后端的调速齿轮啮合,使调速器的旋转机构受喷油泵凸轮轴驱动。由于飞锤座架上的齿轮比调速齿轮小,故飞锤的转速比凸轮轴转速高,可以提高调速器的灵敏度。为了减少调速齿轮在速度变化时所受到的冲击负荷,使飞锤的旋转更加均匀,改善调速器性能并延长齿轮使用寿命,调速齿轮不是直接固装在喷油泵的凸轮轴上,而是在凸轮轴上安装一齿轮轴套,在调速齿轮与轴套之间有三根缓冲弹簧片,靠磨擦传递动力。飞锤座架中空部分压装有衬套,伸缩轴插入其中,并可轴向移动。伸缩轴上套有推力轴承(8202),飞锤内端拨爪与伸缩轴上的推力轴承保持接触。
发电机租赁机组工作时,柴油机工作于额定转速(50ｋＷ柴油发电机组额定转速为1500ｒ/ｍｉｎ),油量控制手柄处于额定转速位置,喷油泵凸轮轴经调速齿轮带动飞锤座架旋转,此时与齿杆拉杆连接的调速拉杆上,受到两个力的作用:一个力是调速弹簧拉力通过调速杠杆将拉杆和齿杆拉向加油方向;另一个力是飞锤产生的离心力,通过飞锤内端拨爪作用在伸缩轴上,再通过调速杠杆,将拉杆和齿杆推向减油方向。负载不变时,作用于调速杠杆上的飞锤离心力矩与调速弹簧拉力矩相平衡,保持发电机组在额定转速下工作。当负载增加或减少时,转速发生变化,此时飞锤离心力矩也相应变化,调速弹簧拉力矩与飞锤离心力矩重新达到平衡,控制了高压油泵齿杆的移动,并控制了油量的增加或减少,避免了增加或减少负载引起发动机转速大幅下降或上升,使发动机转速始终保持在额定转速下工作。从调速器工作原理分析,发动机工作时,为了保持发动机在额定转速下工作,调速器各运动部件始终处于运动之中,运动部件工作状况直接影响发动机性能,影响发电机组输出电能的质量,所以,必须对调速器各运动部件提供良好的润滑条件。
2 4135型柴油机“飞车”故障剖析及排除
将Ｂ型喷油泵从柴油机机体上拆下,旋下放油螺钉,没有滑润油流出,分解调速器外壳,其底部有轴承滚珠及轴承滚珠架的碎铁片漏出。断开齿杆与调速拉杆连接部,检查调速器运动件的技术状况,发现推力轴承架损坏,滚珠全部掉入调速器壳底部。
从飞锤中取出伸缩轴,发现伸缩轴断裂,断裂的部分在飞锤轴套内。初步分析,造成此类故障的原因为滑润不到位,使伸缩轴与飞锤轴承套在旋转和轴向伸缩时发生干摩擦而卡死,致使伸缩轴断裂,推力轴承在工作中得不到润滑,导致轴承架损坏,更换新的伸缩轴及推力轴承,开机试验,转速不可控,仍然有“飞车”的现象。紧急停机,在调速器观察盖板处检查,拨动飞锤时,飞锤无阻力,可以转动。此现象说明飞锤与驱动它转动的喷油泵凸轮轴调速齿轮之间没有力的传动关系,造成发动机转速不可控。重新拆下高压油泵,分解调速器进行检查,转动飞锤,飞锤齿轮带动调速齿轮转动,这种现象不符合调速器旋转部分传动原理,分解飞锤架和调速齿轮。经检查,调速齿轮与齿轮轴套之间的三根缓冲弹簧片全部断裂,使调速齿轮与轴套无法实现力的传递。更换调速齿轮,故障排除。
造成三根缓冲簧片断裂的原因分析如下:因飞锤架与伸缩轴之间得不到充分润滑,干摩擦使伸缩轴与飞锤架发卡、断裂,伸缩轴失去飞锤离心力的传递作用,使作用在调速杠杆上的飞锤离心力矩与调速弹簧拉力矩失去平衡。在调速弹簧拉力矩作用下,齿杆往加油方向移动,供油量增加,发动机出现失速。飞锤在失速情况下,离心力大大超过飞锤弹簧的拉力,使飞锤张角增大,飞锤与调速器外壳发生碰撞,使飞锤不能旋转。此时调速齿轮与轴套之间的缓冲弹簧片承受不了很大的阻力而断裂。
3 发电机租赁避免此类故障发生的措施
因调速器造成的“飞车”现象,除其它机械原因外,本例故障现象的发生主要是日常维护保养不到位,调速器内高速运转的机件得不到润滑而引起的。这类故障是完全可以避免的,在日常工作中要求柴油发电机组操作员检查发动机“三液”时不要漏检调速器润滑油的液面。检查方法如下:检查调速器润滑油液面时,旋下油面检查螺钉,润滑油与螺孔下端面持平或缓慢溢出为符合要求。若油面低于螺孔下端面,从调速器上方加油塞处加入清洁的润滑油,使润滑油液面与螺孔下端面持平或缓慢溢出即可。通过此例故障的排除,应吸取的教训为:当检查调速器飞锤机构时,发现伸缩轴断裂后,不要急于换件试机,还要深入分析、彻底检查调速器转速传动机构的技术状况,在确保其它部件、机构技术状况完好的情况下,再试机,避免“飞车”故障重复发生。
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