CAT柴油機高水溫故障判斷與處理

趙偉

摘要：柴油機是平臺上不可缺少的動力源，其安全有效的運行對保障平臺生產至關重要。柴油機高水溫是最常見的故障之一，如不及時處理會延伸成重大設備故障，影響平臺生產，造成不可估量的經濟損失。

關鍵詞：CAT柴油機;高水溫;故障;診斷

1? 柴油機冷卻系統簡介

柴油機燃油產生的能量有相當一部分需通過冷卻系統帶走，占總數的30%之多。如圖1所示。

柴油機冷卻系統分為缸套水和中冷器水兩部分，冷卻方式有一體和分體的兩種。

特別注意的是，卡特分體式中冷系統中，有部分機型中冷器熱交換器的冷卻面積有可能大于缸套水的熱交換器，廠家服務工程師也經常搞錯。因為感覺上缸套水需交換的熱量要大得多，但因為中冷冷卻溫差較小，熱交換效率低，所以所需冷卻面積較大。新車安裝時一定要廠家確認好，以免返工影響進度。冷卻器海水出水溫度一般不要超過54度，過高的海水溫度會生成一種化合物吸附在冷卻器的表面，影響熱交換器冷卻效果。

2? 高水溫故障診斷和處理

可能的原因：①冷卻液液位過低;②冷卻器或散熱器（風冷）堵塞;③導風板和護罩損壞（風冷）;④風扇損壞或皮帶損壞、未正確張緊（風冷）;⑤出風百葉窗卡在關位或僅部分打開（風冷）;⑥節溫器失效;⑦冷卻水泵損壞;⑧系統里有空氣;⑨可燃氣體進入冷卻系統;⑩發動機正時有偏差;{11}排氣溫度過高（僅指水冷排氣管）;{12}發動機有拉缸現象。

①發動機液位低。

最先最容易檢查的就是冷卻液液位。不要迷信低液位報警開關，有時液位開關的細水管堵塞會誤導檢查人員。而且高水溫停車后必須等水溫降下后再補水，不然可能會造成缸頭裂開等重大設備事故。

②冷卻器或散熱器（風冷）堵塞。

這也是常見原因。冷卻器、海水進水濾器或散熱器（風冷）堵塞。散熱器堵塞有可能是灰塵或其他臟物造成，也可能是有彎曲或折斷的散熱翅，限制空氣流動。用高壓空氣或水清洗時需注意不要打彎散熱翅，特別是中冷器散熱片，CAT代理利星行機械有慘痛的教訓——中冷器散熱片沖彎后燃燒不良，未燃燒的柴油進入曲軸箱，致使潤滑油失效，缺乏有效的潤滑造成缸套拉缸，整機重新大修。有時冷卻器使用時間太久，會有一層化合物吸附在冷卻器表面，影響熱交換效果，造成高水溫，判斷冷卻器效果，可用測溫槍測量熱交換器進出水溫差和發動機進出水溫差，根據卡特廠家提供的參數和CC-FF原理（后面會講到）就能判斷出是冷卻器效果不好還是冷卻循環有問題。

③導風板和護罩損壞（風冷）。

風冷柴油機還要檢查導風板和護罩有沒有損壞，損壞會造成熱風循環至進風口，影響冷卻效果。出風口一般要為冷卻器面積的1.1-1.2倍，根據風道的長短和格柵形狀而定，但不得小于冷卻器面積。風扇葉出風方向不一樣，護罩安裝也有差異（見附圖2），新車安裝時需注意。

④風扇損壞或皮帶損壞、未正確張緊（風冷）。

皮帶張緊度要調整合適，松了固然不好，但太緊會降低皮帶和軸承的使用壽命，如在運行中皮帶斷離可能會纏繞在風扇上，傷害冷卻器，使用過程中有客戶出現過類似故障。

⑤出風百葉窗卡在關位或僅部分打開（風冷）。

⑥節溫器失效。

節溫器失效可利用測溫槍測量水箱進水、水泵進水、熱交換器進出水溫差，做出初步判斷。進一步檢查需拆出節溫器，用水煮，測量開啟溫度、全開溫度以及全開的開度，確定節溫器的好壞。CAT要求6000H檢查一次，但一般是頂部或上下大修時直接換掉，中間無故障不做檢查。但如使用中出現節溫器損壞故障，需檢查冷卻水泵風葉是否損壞，檢查水箱內是否有節溫器殘余物，避免對水泵造成進一步傷害。

⑦水泵損壞。

這種可能比較小。可能葉輪損壞，也可能葉輪脫開，可以通過測溫槍、壓力表綜合判斷后再確定是否拆開檢查，而且需與系統進空氣的現象區別開來。水泵下部有一泄水口，此處滴水表明水封失效，有的機器會由此進入空氣至系統影響循環，造成高水溫。但如新更換水泵此處有一分鐘幾滴滴漏現象，可暫不處理，觀察使用，部分磨合一段時間就不再滴漏。

⑧系統里有空氣。

系統有空氣會影響水的流動，嚴重時會造成水泵失效，系統停止流動。甚至有發動機曾出現過運轉時水箱水不停溢出，停車時低位報警，廠家服務商誤判，以為是某缸燃燒氣體漏進冷卻系統，更換了所有16缸的汽缸墊，但是運行時故障依舊。我們到現場后，從發動機最高點排氣，排氣結束后，發動機運行正常。因此在處理故障時必須確信已排除類似現象再做大的修理工作。

⑨可燃氣體進入冷卻系統。

可燃氣體一般是通過有缺陷的缸套、缸頭或破損的汽缸墊進入冷卻系統。此故障可在發動機帶負載運行時，打開水箱壓力蓋，檢查是否有氣泡不斷冒出。如發現不了氣泡，可蓋上壓力蓋，啟動發動機，在發動機達到正常工作溫度后，再在高怠速下運行五分鐘，并部分遮蓋散熱器或調小冷卻水的流量，保證發動機水溫在正常工作狀態時的溫度。將壓力蓋上的溢流管放入裝滿水的瓶中，把瓶子倒扣在裝滿水的水桶中，如瓶中的水不到四十秒就全部排出來的話，可判斷有可燃氣體進入冷卻系統了。

我們在服務過程中還碰到了一個比較極端的例子。有一臺調試中的新車低負載試運轉正常，當負載較高時，水箱水開始往外溢，負載越高，溢出的水越多。開始以為系統內有空氣，反復排氣，未能解決。轉而懷疑可燃氣體進入系統，拔去所有油嘴，利用內窺鏡檢查所有缸套，發現有一缸缸套近燃燒室處有細微缺陷，輕載時無泄漏，負載越大，缸內溫度越高，泄漏越嚴重，更換缸套后故障排除。

⑩發動機正時。

發動機正時提前或滯后都有可能引起高水溫。提前太多，燃油在氣缸中燃燒時間太長，產生的多余熱量會傳導給冷卻系統，引起高水溫。如滯后太多，未燃燒完的柴油會進入排氣管繼續燃燒，熱量通過水冷排氣管傳給冷卻系統，引起高溫。這兩種情況都有機器無力或排溫高、冒黑煙等故障現象，可綜合判斷。

{11}排溫高（僅指水冷排氣管）。

此種現象與排溫高同時出現，比較好判斷。

{12}發動機拉缸。

發動機拉缸會產生大量熱量，使機油溫度 、缸套水溫升高。拉缸嚴重時曲軸箱透氣口會冒白煙，但輕微拉缸只能看到水溫偏高，曲軸箱透氣無明顯變化，如再觀察不到機油溫的變化，很難判斷。在水溫異常高時可作為一個可能，將曲軸箱道門打開，檢查缸套表面，及時發現問題，避免嚴重拉缸事故發生。巡視時需每班檢查曲軸箱透氣口出氣狀況，發現有白煙或出氣明顯加大一定要停車檢查，如缸套無異常則須考慮是否有軸承潤滑不良造成機油高溫，同樣會在曲軸箱透氣口發現出氣變大現象。一定要查明原因處理后再運行機器，避免重大設備事故的發生。

以上所列是可能的幾種原因，判斷時可從簡到繁，結合其他可能的故障現象，找出原因所在。新車或大修試車時一定要測量記錄好各負載工況下冷卻器進出口、機器進出口水溫，各潤滑點溫度等參數，便于機器異常時對比參數，及時查處異常點。如簡單處理不了，可以多測量幾個溫度點，利用以下理論分析，尋找故障原因。

圖3公式所用數據在卡特TMI數據庫中可以查到，也可通過代理商獲得。一般水冷發動機滿載時進出水溫差8度左右，可將實際所測溫差與此比較。以下是卡特廠商提供的CC-FF高水溫故障判斷原理。

如果？駐T比理論值小，說明存在冷卻能力的問題，如果？駐T比理論值大，說明參與循環的冷卻水流量有問題。這樣可以為故障判斷確定一個方向，便于故障查找。

3? 結論

柴油機高水溫故障很常見，但只要及時發現一般不會對機器造成重大傷害。發現后盡量不要緊急停機，不要急著補水，機器有富余時及時換車，無富余則及時通知鉆臺降載，待負載卸掉后再停車。以上是結合CAT廠家培訓資料及現場服務的一點心得，希望以后與各位同事共勉，齊心協力維護好平臺設備。

參考文獻：

[1]卡特培訓資料.

[2]卡特SIS軟件.

[3]柴油機維修手冊[M].機械工業出版社，1996.