柴油发电机组故障分析及建议

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柴油发电机组是在气轮发电机组工作段失电后向保安段供电的重要设备,主要供汽轮机顶轴油泵、交流润滑油泵、发电机空氢侧密封油泵、小机抗燃油泵、润滑油泵、吸送风机油站、磨煤机油站、空预器辅助电机等设备,对于防止汽轮机大轴弯曲、轴瓦烧损等重大设备事故具有非同寻常的意义。其工作性质决定了该设备“养兵千日,用兵一时”的特点。因而必须具有很高的可靠性。

例如500KW康明斯柴油发电机组为重庆汽车发动机厂引进美国康明斯发动机有限公司技术生产的KTA19—G2型柴油机,功率664KWh,额定转速1500r/min。进油喷嘴行程7.80mm,进气门间隙0.36mm,排气门间隙0.69mm,12气缸V型排列,缸径159mm,双进双排气,总排量37.8升。该发动机采用大凸轮设计和独特的PT燃油系统,涡轮增压进气。

该机组无法启动,怀疑为气缸套被拉,决定对其进行大修。解体前放尽机油时发现油中混有大量柴油,根本无法起到良好的润滑作用。拆除气缸罩壳后发现R3、L4、L5三个气缸的排气口有少量柴油。拆除气缸盖,发现气缸中也有柴油。打开柴油机侧板,拆下连杆瓦,拔出活塞。经检查,连杆瓦有较为严重的磨损。测量活塞环开口间隙为1.20mm,远大于标准(标准为第一道气环:0.50mm;第二道气环:0.40mm)。因此决定更换活塞环、连杆瓦。分析产生油底壳中进柴油的原因有:

一、PT燃油泵

PT燃油泵的主要作用是将燃油加低压(约0.8~1.2MPa)输送至喷油器。当PT泵联轴器处主轴油封失效时,燃油就会通过此油封,经正时齿轮箱进入油底壳。此时,须更换PT泵主轴油封。

PT泵出口有一电磁和手动两用切断阀,点火开关打开时,电磁切断阀打开,油路接通;点火开关关闭时,切断阀密封圈在弹簧片作用下关闭,油路切断。当切断阀密封圈失效或者柴油机工作一段时间后由于柴油中有杂质,使电磁阀关闭不严,燃油也会通过切断阀自行流到喷油器,经过燃烧室渗进油底壳。

二、喷油器

喷油器的作用是将PT泵输出的燃油计量、加压(约110~120MPa)并将其喷入燃烧室。当喷油器喷孔(正常时约为0.2032mm)过大或损伤时,燃油在停机状态下就会滴入燃烧室,渗进油底壳。此时,须拆检、更换不正常的喷油器。如果喷油器上、下两道O形密封圈失效,燃油随时都会通过密封圈进入气门室和燃烧室,继而渗进油底壳。

三、燃油箱

PT燃油系统的燃油箱位置较高,燃油在停机状态下经过浮子油箱和PT泵自行流入喷油器经过燃烧室渗进油底壳。并且,由于油箱位置较高会造成回油不畅,特别是停机后回油压力降低,如果油箱标高过高,回油无法回到油箱,只能经喷油器进入燃烧室进而进入油底壳。

#1柴油发电机组以及同型号的#2柴油发电机组都曾有过无法停机的故障,由此判断原因一存在,PT泵出口停机阀有故障。

经检查喷油器喷孔、O形密封圈一切良好,所以原因二不存在。经测量燃油箱油位基本维持在1400mm高度,而喷油嘴标高为1260mm,而此机组为V型12缸布置,主轴每旋转720°12个气缸都作一次功,即每60°有一个缸作功,因此停机时一定有某个缸的喷油器处于打开位置,加上停机电磁阀不严,柴油就会经PT燃油泵、喷油嘴进入燃烧室,而活塞环开口间隙大,柴油就由此进入油底壳,原因三存在,并为此次故障的主要原因。

此次检修更换了停机电磁阀,部分的解决了问题,但如果运行时间一长,柴油杂质进入电磁阀,又会出现同样的问题,因此要从根本上解决,还需降低燃油箱的标高,但由于时间原因,#4汽轮机组运行后柴油机组必须进入备用,因此留待下次停机处理。

此次故障除柴油机本身的原因外启动马达和蓄电池也有原因,经检验,两个启动马达只有一个能正常工作,进行了更换。而蓄电池组由于不能提供启动所需的功率,也进行了更换。检修后,机组经调试无误,进入正常备用。柴油机油底壳中渗进柴油后,会降低机油粘度和机油压力以及降低机油中各种添加剂的百分百含量;如果渗入量较多,则会酿成柴油机烧瓦、拉缸等重大事故。此次活塞环、连杆瓦磨损严重就是因为机油中混入大量柴油以致无法形成润滑油膜造成运动部件的严重磨损。为避免此类事故发生,提出以下建议:

一、根据主油箱高度适当降低燃油箱标高;

二、运行人员定期试机启动前应首先检查机油油位、冷却水箱水位;启动后检查水温表之读数、油压表之读数,并进行记录。

三、对机组进行定期保养,运行一定的时间后更换冷却液、机油、机油滤芯、柴油滤芯。



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