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康明斯柴油發(fā)電機(jī)組頻率不穩(wěn)故障分析及解決

發(fā)布時(shí)間:2021-08-05人氣:134

  導(dǎo)讀

  柴油發(fā)電機(jī)頻率不穩(wěn)故障,從油路、調(diào)速方面對(duì)康明斯柴油發(fā)電機(jī)組進(jìn)行分析,提出油路檢修解決方案和故障應(yīng)急處理辦法。

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  一、故障現(xiàn)象

  機(jī)組發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)為KTA38-G2,四沖程,60°V 形,12缸,800kW,進(jìn)氣方式為渦輪增壓中冷,壓縮比為 14.5:1,燃油系統(tǒng)形式為康明斯 PT
直噴系統(tǒng)。

  2011 年上半年,康明斯柴油發(fā)電機(jī)組先后出現(xiàn)兩次頻率不穩(wěn)故障,其中第二次導(dǎo)致突然停機(jī)。

  巡檢人員從控制面板上顯示的運(yùn)行數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)頻率波動(dòng)范圍較大(47.5~51.5Hz),瞬間波動(dòng)有劇烈跳動(dòng)現(xiàn)象。

  此外,發(fā)動(dòng)機(jī)排氣聲音不勻,有“游車”現(xiàn)象。

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  二、故障原因分析

  康明斯柴油發(fā)電機(jī)組供電頻率不穩(wěn),主要表現(xiàn)在機(jī)器轉(zhuǎn)速不穩(wěn),這與多種因素有關(guān),比如燃油中有空氣或水分、噴嘴總成失效、油門調(diào)整不當(dāng)或油路阻塞、周率轉(zhuǎn)換器或周率表失效、電子調(diào)速器故障、柴油發(fā)電機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)震動(dòng)太大、負(fù)載波動(dòng)大、燃油濾清器失效、燃油泵故障等。

  根據(jù)現(xiàn)象分析,發(fā)電機(jī)組撬塊是焊接在比較平坦的平臺(tái)甲板面上,而且機(jī)組和安裝底座的螺栓沒有松動(dòng)現(xiàn)象,巡檢人員現(xiàn)場(chǎng)感覺機(jī)組無明顯振動(dòng),可以排除振動(dòng)大的因素。

  機(jī)組運(yùn)行環(huán)境比較穩(wěn)定,突然加載和卸載的情況不多,平時(shí)所需功率一般穩(wěn)定在 400kW 左右,因此機(jī)組幾乎不存在負(fù)載波動(dòng)范圍大的問題。

  由于是剛調(diào)試完投入使用的新機(jī)組,噴油器 和燃油泵本體故障的可能性很小,事實(shí)上,拆開 PT 泵進(jìn)口燃油濾網(wǎng)時(shí),發(fā)現(xiàn)濾網(wǎng)的確不臟。

  結(jié)合以往操作使用與維修保養(yǎng)歷史,重點(diǎn)鎖定兩個(gè)方面的原因。

  1.油路問題

  機(jī)組油路主要由柴油箱、油箱出油低壓管、一級(jí)油水分離器 4套、二級(jí)柴油過濾器兩組(每組兩個(gè))、PT
燃油泵、高壓油管、回油管、開關(guān)閥門及其他管件接頭組成。

  正常運(yùn)轉(zhuǎn)期間,只使用一組二級(jí)柴油過濾器,另外一組備用。

  根據(jù)維修人員反映,當(dāng)發(fā)生頻率不穩(wěn)現(xiàn)象后,只要及時(shí)將在役柴油過濾器切換到備用組,就會(huì)穩(wěn)定很多。

  最近從拖輪上補(bǔ)給的柴油質(zhì)量不好,直接從取樣口排放觀察,發(fā)現(xiàn)柴油有渾濁現(xiàn)象。

  這些現(xiàn)象說明柴油因素引起油路進(jìn)水、臟堵或者柴油濾油器的濾芯質(zhì)量不合格。

  停機(jī)后,維修工更換一級(jí)油水分離器濾芯時(shí),發(fā)現(xiàn)有一個(gè)濾器壓蓋很難拆掉。

  經(jīng)檢查,該濾器外殼發(fā)生變形,而且O形密封圈有不同程度的磨損、老化現(xiàn)象。

  另外廠家技術(shù)人員告知,機(jī)組油路的連接球 閥質(zhì)量不佳,可能會(huì)漏氣。

  此外,現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研還發(fā)現(xiàn)油箱直接固定在機(jī)組橇塊底座甲板上,柴油液位總高度低于一級(jí)油水分離器頂部位置,一旦油路不暢或者濾器臟堵時(shí)會(huì)增大低壓油管的負(fù)壓,如此一來,即使管路密封不好也看不到柴油泄漏現(xiàn)象,但是很可能導(dǎo)致進(jìn)空氣。

  2.調(diào)速板性能不穩(wěn)定

  機(jī)組專用調(diào)速板如圖1所示。

  其中 DROOP 為有差調(diào)整,調(diào)節(jié)下垂,調(diào)整范圍:

  額定速度的0~10%,GAIN 是速度控制的增益調(diào)整,影響動(dòng)態(tài)過程的調(diào)速率幅度,RUN SPD 是在機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)中調(diào)整轉(zhuǎn)速,IDLE SPD
是調(diào)整怠速。

  以上調(diào)整都是順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)為增大。

  在以往發(fā)生頻率不穩(wěn)故障時(shí),曾經(jīng)調(diào)過增益,但是穩(wěn)定性較差,運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后又會(huì)出現(xiàn)頻率波動(dòng)。

  期間更換過調(diào)速板,因此懷疑調(diào)速板工作性能不穩(wěn),但是更新調(diào)速板后,仍然有頻率波 動(dòng)現(xiàn)象,因此可以排除調(diào)速板問題。

  三、故障解決辦法

  1.加高柴油箱

  為了減小油路負(fù)壓及油管線進(jìn)氣對(duì)頻率波動(dòng)的影響,決定適當(dāng)加高油箱。

  2.改進(jìn)低壓油路管線

  原柴油機(jī)進(jìn)、回油管路繞彎較多,布局欠佳。

  測(cè)量好尺寸,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際空間重新布線、優(yōu)化配置,并將原質(zhì)量較差的簡(jiǎn)易開關(guān)球閥更換為耐壓、密封較好的儀表閥,排除球閥閥桿密封不嚴(yán)的影響。

  檢查、緊固管線所有連接部位,并在接頭處涂抹黃油防止漏氣,確保密封良好。

  3.檢修一級(jí)柴油過濾器

  所用康明斯柴油發(fā)電機(jī)共有兩級(jí)柴油過濾器,其中有一級(jí)粗濾器 4 套,二級(jí)細(xì)濾器兩組各兩套。

  一級(jí)粗濾器中外殼變形的過濾器必須修理,而且過濾器所有密封也要重新更換。

  需要注意的是,由于過濾器外殼薄,不能用大力敲打修整。

  先用銅棒輕輕捶打鼓包變形處,再用雙手慢慢用力圓整,同時(shí)試戴密封蓋,最后感覺剛好蓋嚴(yán)方可。

  一級(jí)濾器共有3道密封,都是O形橡膠圈密封。

  為保證密封良好,每次保養(yǎng)過濾器時(shí),最好把3道密封圈都換掉。

  同時(shí),密封壓蓋周邊最好涂硅膠密封。

  4.頻率不穩(wěn)故障應(yīng)急處理辦法

  當(dāng)一臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)發(fā)生頻率不穩(wěn)故障,而另外一臺(tái)備用機(jī)也有其他故障不能在線及時(shí)切換投運(yùn)時(shí),可采用應(yīng)急措施來保證采油生產(chǎn)不間斷,即先打開另外一組二級(jí)柴油過濾器進(jìn)口的三通閥,再依次關(guān)閉在用過濾器出口、進(jìn)口閥,尤其要注意的是,關(guān)閉出口閥時(shí)要緩慢,防止開關(guān)太快造成
PT 泵供油量瞬時(shí)波動(dòng)較大而突然停機(jī)。

  如此,通過二級(jí)柴油濾器的在線切換可以贏 得檢修本機(jī)或備機(jī)故障的寶貴時(shí)間。