柴油發電機組冷卻系統故障分析

趙 鑫

（中石油天然氣管道濟南輸油分公司,濟南 250101）

以柴油等為燃料，以柴油為原動機帶動發電機發電的動力機械稱之為柴油發電機組，它是一種小型發電設備。

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

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

2014年7月22日，接地方供電局線路檢修通知，計劃8時-10日停市電。8時45分，棗莊輸油站市電停電，柴油發電機組自動啟動。9時45分，崗位值班人員在對柴油發電機組運行情況進行巡檢時發現，系統冷卻液水溫高報警且溫度已至101℃（105℃自動停機），冷卻循環水箱注水口有冷卻系噴濺。由于現場生產設備無法長時間停轉，在柴油發電機觀察運行5分鐘后，市電恢復正常，緊急停運柴油發電機，此時冷卻液溫度為103℃。機器冷卻后，對柴油發電機冷卻系統進行了排查，最后確定為散熱器堵塞。清理后運行柴油發電機半小時后，溫度基本穩定在81℃，故障排除。

柴油發電機冷卻系統常見故障主要有以下幾點：

（1）循環水量稀少

柴油機冷卻效果不佳的原因是因為冷卻水量稀少，不能給柴油機用冷卻水持續冷卻將會導致其連續發熱；柴油機過熱是因為這些介質溫度過高。在機械性能如強度、韌性等不能達標時，氣缸蓋、氣缸套、活塞組件及氣門等主要受熱負荷大，使零件變形增加，縮小了零件間的配合間隙，加快機件磨損，甚至還會出現裂紋、機件卡住的現象。溫度過高的機油促使機油變質、粘稠度下降。柴油機內部需要潤滑的部件得不到有效潤滑，造成異常磨損。此外，當柴油機溫度過高時，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）柴油發電機啟動前仔細檢查冷卻液是否滿足要求；2）柴油發電機運行時注意檢查冷卻液是否有滲漏，如散熱器、水泵、氣缸體、暖風機水箱、水管，以及橡膠連接軟管和放水開關處。

（2）水泵供水效率低

水泵工作異常造成水壓達不到正常要求，也會降低冷卻循環水的流量。循環冷卻水的流動是靠水泵運轉提供的能量。水泵將冷卻水不斷壓送至散熱器內進行冷卻，冷卻后的水送至發動機水套內冷卻發動機。當水泵工作異常時，水泵提供的泵能不足以將冷卻水及時壓送至系統內，造成冷卻系統內循環水流量減少，造成系統散熱效果差，從而導致冷卻水溫度過高。

檢查判斷：用手緊握散熱器連接的出水管，由怠速至高速，如果感到循環水的流量不斷變大，認為水泵運作正常。否則，說明水泵運作異常，應進行檢修。

（3）循環系統管路結垢堵塞

循環系統管道結垢主要集中在散熱器、氣缸、水套。當沉積的水垢積攢過多，會造成冷卻水散熱功能下降，導致水溫升高。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系統內，嚴重影響了發動機內的熱量散發。情節嚴重的造成循環管路堵塞，造成循環水量堵塞，降低了吸收熱量的能力，導致冷卻水溫度過高。東風康明斯柴油發電機規定冷卻液為50%冷卻液+50%蒸餾水+DCA4,。當添加的冷卻液不符合規定時，尤其當添加水是含有大量鈣鎂離子的硬水時，會造成管道堵塞，使冷卻循環系統工作異常。

（4）節溫器故障

節溫器是控制發動機冷卻液流動路徑的閥門，屬于一種自動調溫的裝置。節溫器裝在發動機燃燒室內，控制燃燒室溫度。

節溫器必須在規定溫度（本文中的柴油發電機設定溫度為80℃）完全打開有助于小循環，如果沒有節溫器，冷卻液不能保持循環溫度，可能會產生低溫報警。為保證發動機起動后能盡快達到正常工作溫度，發動機是利用節溫器來自動控制冷卻水的循環的。當溫度高于正常工作溫度時，節溫器主閥門打開，使循環冷卻水流經散熱器散熱。當節溫器損壞，主閥門不能正常打開，冷卻循環水不能流至散熱器內進行散熱。局部小循環造成水溫過高。

檢查判斷：發動機運行初期，循環水溫度升溫很快；當控制面板水溫值指示80℃后，升溫速度減慢，運轉30分鐘后，水溫值基本在82℃左右時，認定節溫器工作正常。相反，當水溫在上升至80℃后一直升高，其升溫速度很快，當循環系統內水壓達到一定程度時，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，打開散熱器蓋和散熱器放水開關，用手感其水溫，若均燙手說明節溫器工作正常；若散熱器加水口處水溫低，且散熱器上水室進水管處無水流出或流水甚微，說明節溫器主閥門無法打開。

（5）風扇皮帶打滑、開裂或風扇葉損傷

長時間的運行會造成風扇皮帶打滑，水泵的轉速降低，引起冷卻系水溫過高。

檢查風扇皮帶。當皮帶過松時應進行調整；如果皮帶磨損程度較嚴重或已折斷，應立即進行更換；若有兩根皮帶，只有其中一根損壞，必須同時換上兩根新皮帶，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，柴油發電機的高負荷運行以及機組的現場安裝位置不宜造成空氣不流通也是機組水溫過高的重要因素。

在進行冷卻水高溫故障分析時，應先考慮冷卻水是否按規定添加；其次考慮系統是否存在滲漏、結垢，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、節溫器或風扇離合器損壞。排查過程要由淺入深，循序漸進。

做好柴油發電機的日常維護保養和檢查是確保設備正常運行的重要手段！