卡特彼勒G3520燃氣發電機組氣門間隙的調整

苗 瑾

（浙江大學 杭州）

一、概述

山西金駒煤電化股份有限公司成立于1991年，以電力生產和熱力供應為主。公司堅持“綠色發展、循環發展、低碳發展”理念，形成了以瓦斯發電為特色的電力產業格局。公司燃氣發電總裝機容量199 MW，總共安裝燃氣發電設備102臺，其中97臺選用美國卡特彼勒公司生產的G3520燃氣發電機組，經過8年與卡特彼勒公司友好合作，使瓦斯發電技術在公司得到了廣泛應用，累計發電888 834.26萬千瓦時，累計利用瓦斯263 748萬立方米，相當于減排二氧化碳3955萬噸。

G3520燃氣發電機組采用柴油機的設計結構，屬往復式活塞內燃機。G3520燃氣發動機共有20個氣缸，60°角V形布置，每個氣缸上面對應一組雙進雙排4氣門配氣機構，活塞在氣缸中作直線往復運動，往復運動的活塞通過曲柄連桿機構使往復運動轉變為旋轉運動，從而帶動發電機發電（圖1）。

二、調整氣門間隙的目的

機組運行一段時間后，氣門間隙會發生一定的變化，定期對氣門間隙檢查，可以了解氣門間隙的變化趨勢，避免了因氣門間隙過大或過小對機組的影響，確保了機組安全穩定運行，延長了機組的使用壽命。根據G3520燃氣發動機《操作和保養》手冊，機組每運行1000 h對氣門間隙進行檢查和調整。

圖1 G3520燃氣發動機氣缸排列順序圖

三、理解氣門間隙的實質

1.影響氣門間隙的原因

氣門間隙是為了保證氣門關閉嚴密，通常發動機在冷態裝配時，在氣門桿尾端與氣門驅動零件之間留有適當的間隙，這一間隙稱為氣門間隙。如果冷態時無氣門間隙，發動機工作時，氣門及其傳動件因溫度升高而膨脹，勢必會引起氣門關閉不嚴，造成氣門燒蝕及功率下降。另外，氣門間隙也不能過大或過小，如果氣門間隙過大，發動機工作時，凸輪軸用于使氣門打開的凸輪升程較小，將影響氣門的開度，造成發動機吸氣、排氣不暢，功率下降，縮短發動機的使用壽命，同時在氣門開啟時產生較大的沖擊響聲。如果氣門間隙過小，發動機工作時由于傳動件受熱膨脹，會使氣門處于打開狀態，造成漏氣、功率下降以至于啟動困難。

2.配氣系統中氣門的作用

配氣系統的作用是根據發動機每一氣缸內進行的工作循環順序，定時地開啟和關閉各氣缸的進排氣門，保證進入氣缸的空氣和燃氣的進氣流量和發動機運行期間排出氣缸的廢氣流量（圖 2）。

當凸輪軸轉動時，凸輪凸角帶動凸輪挺柱和推桿上下移動，推桿帶動搖臂，搖臂的移動帶動氣門橫梁上下移動，氣門橫梁可同時控制兩個氣門，當凸輪挺柱向下移動時，閥門彈簧把閥門關閉，發動機運行時，氣門轉動體使閥門轉動，閥門的轉動使閥門上的積碳減到最低。

圖2 配氣系統圖

四、調整氣門間隙的步驟

1.測定1號缸活塞上止點的位置

從飛輪殼右前方拆掉蓋子和插拴，拆除正時螺栓并插入飛輪殼的正時孔中，用盤車工具按照發動機運行的方向來轉動飛輪，直到正時螺栓和飛輪孔相咬合。

拆掉1號氣缸缸蓋的氣門罩蓋，判斷1號活塞處于壓縮沖程或排氣沖程，如果搖臂可以用手移動，說明進氣門和排氣門都是完全關閉的，則1號活塞處于壓縮沖程；如果搖臂不能移動，且氣門有少許打開，則1號活塞處于排氣沖程。根據1號活塞的位置，檢查所對應其他缸進排氣門的間隙，見表1。

2.檢查氣門間隙

確定1號活塞處于的位置，用厚薄規測量搖臂與氣門橫梁之間的氣門間隙，如果氣門間隙在允許范圍內，就沒必要進行調整，如果氣門間隙超出范圍，必須先調整氣門橫梁，再調整氣門間隙，見表2。

表1 與1號缸位置所對應的缸號

表2 G3520氣門間隙范圍

3.氣門橫梁調整

松開鎖緊螺母和調節螺栓，在和氣門橫梁的接觸點的位置向下壓搖臂，順時針轉動調節螺栓，直到螺栓剛好和氣門桿接觸上。擰緊調節螺栓，需額外多擰25±5°。保持調節螺栓的位置，擰緊鎖緊螺母，扭力達到30±4 N·m（圖 3）。

4.氣門間隙調整

在進行調整之前，用橡皮錘輕輕敲擊搖臂頂部的調節螺栓，這樣能使挺桿磙子緊座在凸輪軸上，松掉鎖緊螺母和調節螺栓，在搖臂和氣門橫梁的接觸面上插入適當的厚薄規，保持調節螺栓的位置，擰緊鎖緊螺母，達到 70±15 N·m（圖 4）。

5.注意事項

氣門間隙在機組冷態下進行檢查和調整,調整氣門間隙時，正時螺栓安裝在飛輪正時孔中，先調整氣門橫梁，再調整氣門間隙。調整后的氣門間隙要進行復查，以防調整過程中出錯，并做好氣門間隙調整的記錄，以便與下次測量的數據進行比對。

五、結論

通過定期對卡特彼勒機組氣門間隙的檢查和調整，確保了機組的安全穩定運行，機組的有效利用率提高，給公司創造了更多價值。

圖3 調整氣門橫梁圖

圖4 調整氣門間隙圖