6250Z 柴油發電機組故障分析與處理

葉川 陳萬洪

（重慶科瑞制藥（集團）有限公司，重慶 400060）

6250Z 柴油發電機組是唯一承擔我司在電力緊張和外線停電后，自備發電的設備。如果外線停電會直接影響我廠片劑車間、膠囊車間、綜合制劑車間、粉針車間的正常生產用電，特別是粉針車間，其工藝要求是停電不得超過15 分鐘，否則生產現場的潔凈環境遭到破壞，直接影響產品質量（工場就會染菌）。所以我們必須隨時做好發電機組的日常維護和保養，確保正常發電。

1 6250Z 柴油發電機組情況簡介

6250Z 柴油發電機組由機體、曲軸、主軸承、連桿、活塞、氣缸、氣缸蓋、進排氣閥、凸輪軸、燃油、潤滑油輸送泵、噴油器、高壓油泵、燃油箱、燃油濾清器、潤滑油箱、潤滑油冷卻器、潤滑油濾清器、潤滑油精濾器、潤滑油抽油泵、進氣管和空氣濾清器、排氣管、消音器、廢氣渦輪增壓器、開車裝置、傳導桿裝置、充氣裝置、潤滑油安全裝置、超速安全裝置、調速器、發電電機、及配套設備空壓機、空氣瓶、水泵。是我廠最為復雜的設備之一，一旦發生故障，均由設備廠家提供技術服務，我司無專業技術人員維修。該設備于1986 年投入使用，現設備老化嚴重。曾經因冷卻水泵突然停止工作，導致發電機組出現以下狀況：

（1）回油箱冒煙，大量機油噴出。

（2）發電機后背板排氣孔冒黑煙。

（3）尾氣排出大量黑煙。

（4）發電機排氣管發紅。

2 故障分析

經過對現場情況查看分析，初步斷定導致這次事故，有以下幾個方面的原因：

（1）回油箱冒煙及機油噴出一地，是因為冷卻水泵突然停止工作，氣缸與活塞直接摩擦所產生的高熱，不能及時排走，導致機油溫度快速上升，回油箱內產生瞬間高溫和高壓，使回油箱內冒煙和機油噴出。

（2）發電機后背板排氣孔冒黑煙，可能是由于燃燒后的廢煙反串，進入發電機底殼致使從后背板排氣孔冒煙出來。

（3）尾氣排出冒黑煙的原因有三種：

油門過大引起的；排氣閥開啟過早，使缸內爆發的燃燒壓力降低，從而使柴油沒有完全燃燒所致；高壓油泵噴油時壓力沒有達到190kgf/cm2或噴油嘴噴出的柴油不成霧狀顆粒。

（4）發電機排氣管發紅，是由于排氣閥開啟過早使氣缸里的柴油還在燃燒的同時就排到排氣管內，這時排出的氣體溫度很高（1465℃左右），才引起排氣管發紅。

綜合分析以上四個原因，可以得出這樣的結論：該發電機組出現了兩個問題，前兩個現象表明6 個缸中有一個或多個缸與活塞被拉壞；后兩點現象表明6 個缸中有一個或幾個排氣閥開啟過早。（圖1）

圖1 缸體工作過程

3 原因分析

該發電機組工作原理，是采用單列、立式、四沖程直接噴射式原理圖1 所示。是利用活塞在壓縮過程結束時，氣缸內空氣壓力達到40kgf/cm2，溫度升高到615℃左右，當活塞在上死點前16 度時，燃油以190kgf/cm2壓力被噴射進入汽缸與高溫的空氣均勻混合，此時的空氣溫度已超過燃油的自燃點（柴油的自燃點為300-350℃），所以用不著外界點火的引然而能自行燃燒，即所謂“爆炸”。在爆炸瞬間產生的最高爆發壓力可達64kgf/cm2，溫度也隨著升高到1465℃左右，從而產生動力，活塞越過上死點后，氣體壓力推動活塞向下行，通過連桿帶動曲軸轉動，在由曲軸帶動飛輪并帶動發電機進行發電。最高燃燒壓力為64kgf/cm2，額定發電量為300KW，由于我廠所用負荷都在240-300KW 左右，發電機組長期處于高負荷、不平衡狀態下運行。此次由于冷卻水泵突然停止工作，使發電機機體內沒有冷卻水進行冷卻循環，導致發電機組損壞。

4 故障處理

首先讓發電機組自然降溫（切忌進冷卻水以免引起炸缸），待溫度降至常溫后，打開后背板，仔細檢查6 個缸內壁，發現2號缸、3 號缸、4 號缸、內壁都被拉出凹槽。于是將缸蓋拆開，吊出6 個活塞、連桿、及曲軸上瓦并仔細檢查，發現3 號缸、4 號缸內壁損壞嚴重，活塞有多處拉傷痕跡且活塞環結碳咬死在活塞上，已沒有修復的可能，必須更換新的缸套及活塞；2 號缸內壁損壞較輕，修復后可以使用。檢查曲軸時發現1 號缸與飛輪處曲軸軸頸上有撕裂的痕跡，因此決定立即對6250Z 柴油發電機組進行大修。

首先把進、排氣管拆除，然后將缸蓋上面的冷卻水管和油管拆除，其目的是把容易損壞的零部件拿開，避免冷卻水管里面的水流進缸里，而后再吊開缸蓋并拆掉連桿大頭與曲軸的連接螺栓，吊出活塞，用千斤頂頂出缸套，最后拆曲軸，由于曲軸是發電機心臟，不僅很長（2.8 米）而且很重（500 公斤），在拆曲軸前首先脫開電機、飛輪、后背立住，在小心吊出曲軸。由于2號缸內壁損壞較輕，因此決定進行修復，但由于活塞及缸套材質硬度大，研磨困難，經反復用油石研磨，并多次檢測后達到技術要求。對所有零部件及機體、軸瓦進行清洗，對重要零部件及1、5、6 號缸套進行檢測，檢查其技術參術是否在規定的公差內，達不到公差要求需更換。這時開始裝配，裝配的原則是后拆的先裝，先拆的后裝。首先在安裝曲軸前在工作臺上把曲軸連桿軸頸與連桿大頭軸承裝配間隙檢測好（用壓鉛法），曲軸連桿軸頸公稱尺寸￠150 mm，裝配公差控制在0.155-0.298mm 內。（表1、圖2）

表1 吊裝所需材料

圖2 吊曲軸所需工具及材料

安裝新曲軸、飛輪、后背立柱；對曲軸與軸瓦進行檢測（新瓦），用壓鉛法將保險絲放在曲軸與軸瓦之間，用扭力扳手扳到45 公斤的力，然后取出保險絲進行測量，對達不到公差要求的瓦，進行刮瓦使其達到公差要求（軸瓦標準間隙公差0.155-0.298mm）。表2 是檢測結果。

表2 軸瓦標準間檢測結果單位：mm

通過對1 至6 號軸瓦進行刮削使其公差要求達到規定間隙配合（表2）。接著裝配缸套，通常安裝的方法是用力敲擊缸套，由于此方法容易損壞缸套上面的密封圈及其它零件，若用力過猛，則有可能把機體漲破。在使用敲擊法安裝不到位的情況下，通過仔細觀察和分析后，采用螺紋擠壓原理，利用現有的缸蓋螺栓并制作一個專用法蘭，安全平穩地將3 個缸套裝好（如圖3所示）。

圖3 安裝缸套

然后用塞尺檢測6 個缸活塞環的開口間隙：（活塞環開口標準間隙公差0.8-1.2mm）。

表3 是檢測結果。

表3 活塞環開口標準間隙公差表檢測結果 單位：mm

以上數據都在技術參數內（部份活塞環經過修復后）。

接著吊裝活塞及連桿裝上活塞環，再裝上缸蓋。

最后檢測6 個高壓油泵的壓力：（高壓油泵噴油壓力190±10kg/cm2）（表4）

以上數據均沒有達到技術規定壓力，因為燃燒的好壞直接跟高壓油泵的工作壓力有關，高壓油泵規定工作壓力不得低于190±10kgf/cm2。由于高壓油泵中最精密而且最重要的零件是油泵芯套偶件及出油閥偶件，這些零件是經過嚴格的熱處理，細致研磨和精確的選配，它們的配合間隙只有0.001-0.002mm，所以只有全部更換。最后吊裝發電機并校準飛輪的同心度（用三表找正法）。經過全面認真的檢查后，對該機進行調試，這是整個檢修過程的一個關鍵環節，尤其要注意調試進氣閥、排氣閥的開啟、關閉時間。從飛輪端開始1、4、2、6、3、5 進氣開在上死點前55 度，關閉在下死點后35 度；排氣開在下死點前40 度，關閉在上死點后65 度。開閉時間允許誤差正負5度。然后調試高壓油泵的射油角度，噴油時間為上死點前16 度正負2 度。所有的調試完畢后，按照發電機組操作規程進行試車，試車磨合一段時間后帶負荷運行，經生產設備部驗收，完全符合該設備使用要求。

5 結論

由于設備故障判斷準確，檢修及時有效，使發電機組及時投入使用，保證公司的正常生產用電。通過對此次故障的處理，我深深地體會到對任何設備的檢修，首先應懂得它的工作原理、性能、結構，然后根據故障現象進行分析、判斷，從而找準問題所在，確定檢修方案，才能做到“手到病除”。作為一名機械技術人員，要善于在工作中總結經驗，不僅要在實際工作中認真分析、研究其原因、總結經驗、改進方法，更重要的是做好設備的日常保養和預見性維修工作，確保設備的正確使用和運行。