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柴油機(jī)積碳和水垢的形式及正確清理方式
發(fā)布時(shí)間:2023-12-14 13:19:08  ▏閱讀:

 

 

故障檢查與技術(shù)維護(hù)

柴油發(fā)電機(jī)組積碳和水垢的正確清理方式

 

摘要:冷卻水維護(hù)和處理不好會(huì)形成水垢,若不及時(shí)清除會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)高溫、零部件損壞、油耗增加,功率降低。而柴油發(fā)電機(jī)使用一段時(shí)間后,氣缸蓋、活塞頂、活塞環(huán)槽、氣門頭部、進(jìn)排氣歧管等零件表面會(huì)牢固地附著一層積炭。積炭減少了燃燒室的容積,并在燃燒過程中形成許多熾熱點(diǎn),易發(fā)生早燃現(xiàn)象,破壞柴油發(fā)電機(jī)的正常工作。此外,積炭還會(huì)黏結(jié)在活塞頂形成新的磨料,加速機(jī)件磨損??得魉构驹诒疚年U述了水垢和積碳的形成原因,并通過探索與實(shí)踐總結(jié)出水垢和積碳的預(yù)防和幾種清洗方法。

 

一、水垢的形成和清除方法

 

      發(fā)動(dòng)機(jī)水箱生銹、結(jié)垢是容易的問題。銹跡和水垢會(huì)限制冷卻液在冷卻系統(tǒng)中的流動(dòng),降低散熱作用,導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)過熱,甚至造成發(fā)動(dòng)機(jī)損壞(危害如圖1所示)。因此日常保養(yǎng)中,要根據(jù)具體情況選擇合適配比的冷卻液。而且添加冷卻液時(shí),達(dá)到最大值和最小值之間即可。

1、水垢的形成和影響

      冷卻系水垢的形成原因有兩種:物理變化和化學(xué)變化。物理變化主要是指隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度升高,硬水中的大量礦物質(zhì)諸如硫酸鈣之類呈過飽和狀態(tài)析出,粘附在冷卻系內(nèi)壁上而形成水垢;化學(xué)變化主要是指硬水中某些礦物鹽和雜質(zhì)隨溫度的升高而發(fā)生化學(xué)反應(yīng),形成難溶解物質(zhì)而沉積于冷卻系內(nèi)壁上。

 (1)水源的硬度對(duì)水垢的形成有著重要的影響。

      水垢形成過程如圖2所示。硬水是指含有大量鈣、鎂離子的水質(zhì),而軟水則相對(duì)鈣、鎂離子含量較低。在水源硬度較高的情況下,水中的碳酸氫根、硫酸根等陰離子與鈣、鎂等金屬離子結(jié)合生成的鹽類物質(zhì)更多,因此容易形成水垢。

(2)水溫對(duì)水垢的形成也有一定的影響。

      一般來(lái)說(shuō),水溫升高會(huì)加速水垢的形成。這是因?yàn)楦邷叵滤械娜芙舛容^低,導(dǎo)致金屬離子和陰離子結(jié)合生成的鹽類物質(zhì)更容易沉淀下來(lái),從而形成水垢。水溫對(duì)水垢附著速度的影響曲線如圖3所示。

(3)水流速度也是影響水垢形成的因素之一。

      水流速度較慢時(shí),水中的溶解物質(zhì)容易積累和沉淀,進(jìn)而形成水垢。 流速對(duì)水垢附著速度的關(guān)系曲線如圖4所示。

(4)水中鹽類離子的濃度也會(huì)影響水垢的形成。

      當(dāng)水中含有大量的鈣、鎂離子等金屬離子以及碳酸氫根、硫酸根等陰離子時(shí),反應(yīng)生成的鹽類物質(zhì)更多,水垢的形成也會(huì)更明顯。

 

柴油機(jī)散熱器水垢的危害.png

圖1  柴油機(jī)散熱器水垢的危害

柴油機(jī)水垢的形成過程.png

圖2  柴油機(jī)水垢的形成過程

水溫對(duì)水垢附著速度的影響曲線.png

圖3  水溫對(duì)水垢附著速度的影響曲線圖

流速對(duì)水垢附著速度的關(guān)系曲線圖.png

圖4  流速對(duì)水垢附著速度的關(guān)系曲線圖

 

2、水垢的清洗方法

      對(duì)使用中的發(fā)動(dòng)機(jī),清洗水垢前先拆去節(jié)溫器,將水從正常水循環(huán)相反的方向壓入(即從出水管壓人)冷卻系,直到放出的水清潔為止。此方法極為簡(jiǎn)單,但很難把水垢清洗干凈。

(1)用化學(xué)反應(yīng)來(lái)予以消除。

① 蘇打(Na?CO?)和水玻璃(Na?SiO?)混合清洗法。

      按每升水中加入40g蘇打和10g水玻璃配好清洗液,然后灌入冷卻系,發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)到出水溫60℃以上,兩小時(shí)后停車,放出清洗液。待發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻后用清潔水清洗兩次,排凈后再灌人冷卻水,發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)使出水溫度達(dá)到75℃以上,停車放掉污水,最后灌入新的冷卻水使用即可。

② 磷酸三鈉清洗法。

      先拆下節(jié)溫器,向水箱加入事先配好的磷酸三鈉溶液(按每升冷卻水加10%的磷酸三鈉溶液50~80ml比例),然后啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī),運(yùn)轉(zhuǎn)十幾分鐘后停機(jī)不用;經(jīng)過一晚上后放掉冷卻液;再加同樣用量的磷酸三鈉溶液(做法同前),如此重復(fù)幾次,最后將冷卻系溶液放出,并用清水沖洗兩次,水垢即可消除。

      以上生成物中鈉鹽易溶于水,磷酸鈣疏松易沖洗掉,磷酸鎂則象泥渣一般極易沖擊。這種方法對(duì)缸體不會(huì)有腐蝕,因此適用于一切發(fā)動(dòng)機(jī),且清洗效果較理想。

(2)磷酸清洗法。

      在每升水中加入100g磷酸和50g鉻酐,攪拌后注入水箱中,浸泡1h后啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī),運(yùn)轉(zhuǎn)20min,放凈清洗液并用清水沖洗幾次即可。

(3)硅酸鈉清洗法。

      按每升水加15g硅酸鈉(俗稱水玻璃)和洗衣粉2g的比例配好溶液,然后將它加入冷卻系,使發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)1h左右,最后放凈清洗液并用清水沖洗幾次即可。

(4)鹽酸清洗法。

      取下節(jié)溫器,將冷卻水配成5%-8%的鹽酸溶液,再加入3g/L-4g/L的緩蝕劑(烏洛托平),加熱至60℃后加人冷卻系,然后啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī),怠速運(yùn)轉(zhuǎn)1h左右,放出清洗液后用清水沖洗3-4次即可。

(5)氫氧化鈉清洗法。

      清除時(shí)間可按10L水加750g燒堿、150g煤油的比例配制清洗液,注入水箱并讓發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)8-10h后放凈,另加清水運(yùn)轉(zhuǎn)20min,一般情況下水垢便可除去。

(6)鹽酸和氫氧化鈉交替清洗法。

     先用8%的鹽酸與水?dāng)嚢杈鶆蚝蠹尤胨洌瑔?dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)、溫度保持在70℃,運(yùn)轉(zhuǎn)40min后放出清洗物;關(guān)閉水閥,加入8%的苛性鈉溶液,重新啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)、運(yùn)轉(zhuǎn)40min后放出全部清洗物;最后用清水進(jìn)行沖洗,直至放出的水變清后再將汽缸水套擋板拆下,清除沉淀的污垢。

(7)碳酸鈉清洗法。

      按10L水中加入純堿1kg、煤油0.5kg的比例配好溶液,加入冷卻系中浸泡10h左右,使發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)0.5h,直至溶液沸騰時(shí)放出,最后用清水沖洗3-4次即可。

(8)用除垢劑清洗。

      根據(jù)不同機(jī)型加入一定數(shù)量的除垢劑,啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)8h后將溶液放出;再用清水反復(fù)沖洗,至冷卻水手感不滑為止,最后換上新水。

 3、預(yù)防產(chǎn)生水垢的方法

(1)硬水燒開以后其中的礦物質(zhì)會(huì)沉積下來(lái),取上面的清潔水用作冷卻水加注到冷卻系統(tǒng)中,就可以減少水垢的形成數(shù)量。此方法簡(jiǎn)單,但不能使水徹底軟化。

(2)將一些小塊磁鐵放進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)內(nèi),磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)冷卻水有磁化作用,磁化水能減少水垢的形成,并且能使原有的水垢逐漸消失。

(3)使用碳酸氫鈉(小蘇打)或氫氧化鈉(燒堿),按每升硬水加0.5-1.5g碳酸氫鈉或每升水加0.6--0.7g碳酸氫鈉的比例添加軟化劑。

(4)在冷卻液中經(jīng)常加注重防銹水,既能起到防止水的腐蝕,也能減少水垢的產(chǎn)生。如康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)規(guī)定使用DCA65L防銹水(如圖6所示)或者預(yù)混型冷卻液,能起到防止穴蝕、銹蝕、水垢及防凍作用。

 

水垢清理方法-康明斯柴油發(fā)動(dòng)機(jī).png

圖5  清除水垢如同給柴油機(jī)洗澡

 

DCA65L康明斯原廠防銹劑(1.89L).png

圖6  DCA65L康明斯原廠防銹劑(1.89L)

 

二、積碳形成和清除方法

 

      積炭是燃料和機(jī)油在高溫富氧條件下形成的產(chǎn)物。柴油發(fā)電機(jī)工作時(shí),燃油和竄人燃燒室中的機(jī)油,以及未燃燒成分在氧和高溫的作用下,形成樹脂狀膠質(zhì)黏附在零件表面,又經(jīng)過高溫的作用,進(jìn)一步縮聚成瀝青質(zhì)、油焦質(zhì)和炭青質(zhì)的復(fù)雜混合物,即積炭。積炭的清除通常用機(jī)械方法或化學(xué)方法,二者也可并用。

1、積碳危害  

(1)汽缸蓋的燃燒室內(nèi)有了積碳、會(huì)降低發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻效果。因?yàn)椤⒎e碳的導(dǎo)熱性能極差,其導(dǎo)熱系數(shù)只有鑄鐵或鋼的1/50,這樣會(huì)引起發(fā)動(dòng)機(jī)過熱,使發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性明顯降低。

(2)活塞頂部積碳會(huì)形成許多熾熱面,引起早燃、爆燃、爆震和敲擊,使活塞產(chǎn)生異常磨損,縮短發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。

(3)氣門及其座圈工作面上聚有積碳,會(huì)引起氣門關(guān)閉不嚴(yán)而漏氣,出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)難啟動(dòng)、工作無(wú)力以及氣門易燒蝕等不良現(xiàn)象。

(4)氣門導(dǎo)管和氣門桿部的積碳將加速氣門桿與氣門導(dǎo)管的磨損.引起氣門桿在氣門導(dǎo)管內(nèi)運(yùn)動(dòng)發(fā)澀、甚至卡死。

(5)活塞環(huán)槽內(nèi)積碳會(huì)使活塞環(huán)邊隙、背隙變小,甚至無(wú)間隙,極易造成活塞環(huán)膠結(jié)失去彈性、汽缸密封不嚴(yán),甚至折斷活塞環(huán)而拉缸。

(6)噴油嘴聚有積碳,極易卡死噴油嘴,造成發(fā)動(dòng)機(jī)缺缸或突然熄火;預(yù)燃室起動(dòng)噴孔聚有積碳,將堵塞噴孔,使發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)困難。

(7)排氣管消聲器內(nèi)壁積碳嚴(yán)重時(shí),排氣阻力增加,排氣不凈,造成發(fā)動(dòng)機(jī)溫度上升,功率下降。

2、清除方法

(1)機(jī)械法

      積炭根據(jù)零件的形狀和部位,利用專用的優(yōu)質(zhì)鋼絲輪刷裝在手電鉆上對(duì)積炭零件進(jìn)行刷洗,并帶上護(hù)目鏡。如圖8所示。不要使用劣質(zhì)的鋼絲輪刷,因?yàn)樵诓僮髦袖摻z會(huì)從鋼絲輪刷上掉落,造成額外的污染。

(2)化學(xué)法

      積炭利用化學(xué)溶劑與積炭發(fā)生化學(xué)和物理作用,使積炭層結(jié)構(gòu)逐漸松弛變軟,軟化的積炭后使用細(xì)纖維研磨墊,如 Scotch-Brite™ 7448(零件號(hào) 3823258)去除積碳,步驟如圖9所示。清洗用的化學(xué)溶液與除油所用的堿溶液作用原理基本相同。

① 積碳必須清除掉,但不必使表面看上去光潔如新。

② 不要用砂布或砂紙去除氣缸套上的積碳,砂布或砂紙中的氧化鋁或硅顆粒會(huì)造成嚴(yán)重的發(fā)動(dòng)機(jī)損壞。

③ 不要在活塞環(huán)行程區(qū)域使用任何研磨劑,否則會(huì)損壞缸套。

(3)浸泡法

      把活塞浸在裝有對(duì)球墨鑄鐵適用的清洗溶劑的容器中至少30分鐘。用熱肥皂水和非金屬刷子清除積碳。此外,可使用零件號(hào)為3822735的胡桃殼或塑料噴丸對(duì)活塞環(huán)槽和活塞頂進(jìn)行噴丸處理。用最小的有效壓力,并且不要長(zhǎng)時(shí)間集中噴射一個(gè)區(qū)域。塑料噴丸的推薦工作壓力是276 kPa [40 psi]。

注意:不要使用金屬刷,鋼刷會(huì)損壞活塞環(huán)槽;不要用玻璃噴丸清潔活塞環(huán)槽。如圖10所示。

(4)燃油添加劑

      很多人說(shuō)燃油添加劑沒有效果,也有說(shuō)用的還可以,這個(gè)也都對(duì),因?yàn)槊颗_(tái)柴油發(fā)電機(jī)組的積碳程度不同,所以得到的反響也肯定不一樣,最主要的是燃油添加劑便宜,10幾塊就可以買的到,自家加進(jìn)去就行,也不存在工時(shí)費(fèi)。

(5)拆洗法

      人工拆洗是完全拆下來(lái)清洗,也是洗的最干凈的,當(dāng)然也是最費(fèi)時(shí)間和精力的,那么價(jià)格肯定也是最貴的,但是完全拆洗有個(gè)毛病就是裝的時(shí)候比較麻煩,因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)的各螺絲、螺母的扭矩都是規(guī)定好的,拆完再裝肯定是有差距的,所以后期對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)也是有影響的。

(6)氫氧除碳機(jī)清洗

      該設(shè)備一般在大型康明斯柴油機(jī)修理廠會(huì)有,除了燃油添加劑的方法就是氫氧除碳機(jī)清洗最方便了,效果沒有清泡和完全拆除那么徹底,但是要比以上浸泡法和添加劑方法好很多。

 

避免積碳示意圖-柴油發(fā)電機(jī)組.png

圖7  積碳清理措施

柴油機(jī)氣缸積碳清理方法.png

圖8  柴油機(jī)氣缸積碳清理方法(鋼絲輪刷)

氣缸套積碳清潔方法.png

圖9  氣缸套積碳清潔方法(研磨)

活塞積碳錯(cuò)誤清除方法.png

圖10  活塞積碳錯(cuò)誤清除方法

 

總結(jié):

      除了上述方法外,應(yīng)該還要留意一些注意事項(xiàng)。例如給發(fā)動(dòng)機(jī)除垢時(shí)應(yīng)注意所選的溶液一定要適合水垢的性質(zhì),且不會(huì)對(duì)缸體產(chǎn)生腐蝕。因此鋁合金缸體、缸蓋不能采用鹽酸、碳酸鈉、氫氧化鈉清洗法,以免其表面遭受腐蝕。水套和散熱器水垢的清洗最好分開進(jìn)行,以免缸體水套內(nèi)的鐵銹或水垢堵塞散熱器水管、芯子。此外,除非積碳非常嚴(yán)重,用其它方式解決不了,就不得不采用拆解發(fā)動(dòng)機(jī)的方法來(lái)解決,一般謹(jǐn)慎選擇拆機(jī)來(lái)清理積碳??偠灾?,只要對(duì)水垢和積碳有一個(gè)正確的認(rèn)識(shí),采用正確的清理方法,就不至于被別人誤導(dǎo),甚至被套路,花一些不必要的冤枉錢。


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