柴油發(fā)電機(jī)組冷卻系統(tǒng)故障分析

趙 鑫

（中石油天然氣管道濟(jì)南輸油分公司,濟(jì)南 250101）

以柴油等為燃料，以柴油為原動機(jī)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電的動力機(jī)械稱之為柴油發(fā)電機(jī)組，它是一種小型發(fā)電設(shè)備。

整套機(jī)組的功率較低，并且其體積小、靈活、輕便、配套齊全這些特點(diǎn)，尤其操作和維護(hù)方便，所以廣泛應(yīng)用于石油長輸管道基層站隊(duì)。它包括柴油機(jī)、控制箱、燃油箱、起動和控制用蓄電池、保護(hù)裝置、發(fā)電機(jī)、應(yīng)急柜等部件組成。其使用方便而且靈活，不僅可以定位使用固定在基礎(chǔ)上，移動在拖車或其他機(jī)械上也可以工作。柴油發(fā)電機(jī)組若連續(xù)運(yùn)行超過12h，輸出功率將低于額定功率約90%，因此稱之為非連續(xù)運(yùn)行發(fā)電設(shè)備。

棗莊輸油站隸屬于中國石油天然氣股份有限公司管道濟(jì)南輸油分公司，站內(nèi)采用東風(fēng)康明思C系列柴油發(fā)電機(jī)作為本站的備用電源。型號：C220 D5，額定功率160kW，電控系統(tǒng)使用的是PCC1301。

2014年7月22日，接地方供電局線路檢修通知，計(jì)劃8時(shí)-10日停市電。8時(shí)45分，棗莊輸油站市電停電，柴油發(fā)電機(jī)組自動啟動。9時(shí)45分，崗位值班人員在對柴油發(fā)電機(jī)組運(yùn)行情況進(jìn)行巡檢時(shí)發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)冷卻液水溫高報(bào)警且溫度已至101℃（105℃自動停機(jī)），冷卻循環(huán)水箱注水口有冷卻系噴濺。由于現(xiàn)場生產(chǎn)設(shè)備無法長時(shí)間停轉(zhuǎn)，在柴油發(fā)電機(jī)觀察運(yùn)行5分鐘后，市電恢復(fù)正常，緊急停運(yùn)柴油發(fā)電機(jī)，此時(shí)冷卻液溫度為103℃。機(jī)器冷卻后，對柴油發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行了排查，最后確定為散熱器堵塞。清理后運(yùn)行柴油發(fā)電機(jī)半小時(shí)后，溫度基本穩(wěn)定在81℃，故障排除。

柴油發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)常見故障主要有以下幾點(diǎn)：

（1）循環(huán)水量稀少

柴油機(jī)冷卻效果不佳的原因是因?yàn)槔鋮s水量稀少，不能給柴油機(jī)用冷卻水持續(xù)冷卻將會導(dǎo)致其連續(xù)發(fā)熱；柴油機(jī)過熱是因?yàn)檫@些介質(zhì)溫度過高。在機(jī)械性能如強(qiáng)度、韌性等不能達(dá)標(biāo)時(shí)，氣缸蓋、氣缸套、活塞組件及氣門等主要受熱負(fù)荷大，使零件變形增加，縮小了零件間的配合間隙，加快機(jī)件磨損，甚至還會出現(xiàn)裂紋、機(jī)件卡住的現(xiàn)象。溫度過高的機(jī)油促使機(jī)油變質(zhì)、粘稠度下降。柴油機(jī)內(nèi)部需要潤滑的部件得不到有效潤滑，造成異常磨損。此外，當(dāng)柴油機(jī)溫度過高時(shí)，其燃燒效率降低，造成噴油嘴不能有效工作，損壞噴油嘴。檢查判斷：

1）柴油發(fā)電機(jī)啟動前仔細(xì)檢查冷卻液是否滿足要求；2）柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)注意檢查冷卻液是否有滲漏，如散熱器、水泵、氣缸體、暖風(fēng)機(jī)水箱、水管，以及橡膠連接軟管和放水開關(guān)處。

（2）水泵供水效率低

水泵工作異常造成水壓達(dá)不到正常要求，也會降低冷卻循環(huán)水的流量。循環(huán)冷卻水的流動是靠水泵運(yùn)轉(zhuǎn)提供的能量。水泵將冷卻水不斷壓送至散熱器內(nèi)進(jìn)行冷卻，冷卻后的水送至發(fā)動機(jī)水套內(nèi)冷卻發(fā)動機(jī)。當(dāng)水泵工作異常時(shí)，水泵提供的泵能不足以將冷卻水及時(shí)壓送至系統(tǒng)內(nèi)，造成冷卻系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)水流量減少，造成系統(tǒng)散熱效果差，從而導(dǎo)致冷卻水溫度過高。

檢查判斷：用手緊握散熱器連接的出水管，由怠速至高速，如果感到循環(huán)水的流量不斷變大，認(rèn)為水泵運(yùn)作正常。否則，說明水泵運(yùn)作異常，應(yīng)進(jìn)行檢修。

（3）循環(huán)系統(tǒng)管路結(jié)垢堵塞

循環(huán)系統(tǒng)管道結(jié)垢主要集中在散熱器、氣缸、水套。當(dāng)沉積的水垢積攢過多，會造成冷卻水散熱功能下降，導(dǎo)致水溫升高。水垢的主要成分是碳酸鈣及碳酸鎂，其傳熱能力差。水垢沉淀附著在循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)，嚴(yán)重影響了發(fā)動機(jī)內(nèi)的熱量散發(fā)。情節(jié)嚴(yán)重的造成循環(huán)管路堵塞，造成循環(huán)水量堵塞，降低了吸收熱量的能力，導(dǎo)致冷卻水溫度過高。東風(fēng)康明斯柴油發(fā)電機(jī)規(guī)定冷卻液為50%冷卻液+50%蒸餾水+DCA4,。當(dāng)添加的冷卻液不符合規(guī)定時(shí)，尤其當(dāng)添加水是含有大量鈣鎂離子的硬水時(shí)，會造成管道堵塞，使冷卻循環(huán)系統(tǒng)工作異常。

（4）節(jié)溫器故障

節(jié)溫器是控制發(fā)動機(jī)冷卻液流動路徑的閥門，屬于一種自動調(diào)溫的裝置。節(jié)溫器裝在發(fā)動機(jī)燃燒室內(nèi)，控制燃燒室溫度。

節(jié)溫器必須在規(guī)定溫度（本文中的柴油發(fā)電機(jī)設(shè)定溫度為80℃）完全打開有助于小循環(huán)，如果沒有節(jié)溫器，冷卻液不能保持循環(huán)溫度，可能會產(chǎn)生低溫報(bào)警。為保證發(fā)動機(jī)起動后能盡快達(dá)到正常工作溫度，發(fā)動機(jī)是利用節(jié)溫器來自動控制冷卻水的循環(huán)的。當(dāng)溫度高于正常工作溫度時(shí)，節(jié)溫器主閥門打開，使循環(huán)冷卻水流經(jīng)散熱器散熱。當(dāng)節(jié)溫器損壞，主閥門不能正常打開，冷卻循環(huán)水不能流至散熱器內(nèi)進(jìn)行散熱。局部小循環(huán)造成水溫過高。

檢查判斷：發(fā)動機(jī)運(yùn)行初期，循環(huán)水溫度升溫很快；當(dāng)控制面板水溫值指示80℃后，升溫速度減慢，運(yùn)轉(zhuǎn)30分鐘后，水溫值基本在82℃左右時(shí)，認(rèn)定節(jié)溫器工作正常。相反，當(dāng)水溫在上升至80℃后一直升高，其升溫速度很快，當(dāng)循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)水壓達(dá)到一定程度時(shí)，沸水突然溢出，則表明主閥門有卡滯，突然打開。

在水溫表指示70℃-80℃時(shí)，打開散熱器蓋和散熱器放水開關(guān)，用手感其水溫，若均燙手說明節(jié)溫器工作正常；若散熱器加水口處水溫低，且散熱器上水室進(jìn)水管處無水流出或流水甚微，說明節(jié)溫器主閥門無法打開。

（5）風(fēng)扇皮帶打滑、開裂或風(fēng)扇葉損傷

長時(shí)間的運(yùn)行會造成風(fēng)扇皮帶打滑，水泵的轉(zhuǎn)速降低，引起冷卻系水溫過高。

檢查風(fēng)扇皮帶。當(dāng)皮帶過松時(shí)應(yīng)進(jìn)行調(diào)整；如果皮帶磨損程度較嚴(yán)重或已折斷，應(yīng)立即進(jìn)行更換；若有兩根皮帶，只有其中一根損壞，必須同時(shí)換上兩根新皮帶，不可一舊一新地搭配使用，否則會大大縮短新皮帶的使用。

除上述外，柴油發(fā)電機(jī)的高負(fù)荷運(yùn)行以及機(jī)組的現(xiàn)場安裝位置不宜造成空氣不流通也是機(jī)組水溫過高的重要因素。

在進(jìn)行冷卻水高溫故障分析時(shí)，應(yīng)先考慮冷卻水是否按規(guī)定添加；其次考慮系統(tǒng)是否存在滲漏、結(jié)垢，散熱器是否堵塞；接著要查看皮帶是否松懈、開裂等；在排除上述原因后可考慮是否是水泵、節(jié)溫器或風(fēng)扇離合器損壞。排查過程要由淺入深，循序漸進(jìn)。

做好柴油發(fā)電機(jī)的日常維護(hù)保養(yǎng)和檢查是確保設(shè)備正常運(yùn)行的重要手段！