摘要：柴油發(fā)電機組調速系統(tǒng)為閉環(huán)負反饋系統(tǒng)，使用中可能出現(xiàn)無法啟動，啟動困難，游車，超速等典型故障。而因調速系統(tǒng)復雜，導致故障定位困難，調試周期長。為提高調試水平，縮短調試周期并快速準確地定位和排除故障，康明斯公司在本文中根據(jù)近年調速系統(tǒng)出現(xiàn)的典型故障，對產(chǎn)生故障的原因進行了初步探討，介紹了調速器主要零件常用修理方法，為后續(xù)柴油發(fā)電機組調速系統(tǒng)的保障和維修提供了技術儲備和參考。

 

一、調速器的原理、功能及調整

 

1、調速器的工作原理

      目前，廣泛應用的機械式調速器是直接利用飛錘旋轉時產(chǎn)生的離心力與調速器彈簧回位力之間的平衡的原理來實現(xiàn)調速過程的，如圖1所示。當轉速變化時，飛錘的轉動即轉變?yōu)榛准芭c其相連接的噴油泵齒桿的移動，以達到調節(jié)噴油泵循環(huán)供油量的目的。由于飛錘旋轉時產(chǎn)生的離心力是反映轉速的最直接信號，再加上這種機械式調速器結構比較簡單（如圖2所示），工作也十分可靠，且已積累了長期的使用與維修經(jīng)驗，目前仍在柴油發(fā)電機組特別是中小功率柴油發(fā)電機組上得到廣泛的應用。

      由于飛錘所產(chǎn)生的調節(jié)力在低速時較小，故這種調速器只適用于高速的中小功率柴油發(fā)電機組，對大型柴油發(fā)電機組，由于油量調節(jié)機構摩擦阻力較大，加之柴油發(fā)電機組轉速不高，若再采用純機械式飛錘，勢必要增加調速質量與尺寸，使調速器的結構十分笨重而導致靈敏度降低。為此，在大型柴油發(fā)電機組上都是采用電子式調速器來實現(xiàn)調速的。

2、調速器的主要功能

（1）柴油機要能維持在任一轉速下穩(wěn)定運轉，對轉速的這些要求，柴油發(fā)電機組本身因其特性等原因而不能滿足，也就是說柴油發(fā)電機組運轉時可能會出現(xiàn)“飛車”和“自行熄火”等問題，這就要在柴油機上安裝調速器，使它不僅能保持柴油機的怠速穩(wěn)定運轉和限制最高轉速，而且還能使柴油機在其全部轉速范圍內的任一轉速下穩(wěn)定運轉。調速器還能隨外界負荷的變化自動調節(jié)供油量，使柴油機在所選定的轉速下穩(wěn)定運轉，并保證柴油機運行的安全可靠。

（2）柴油機轉速不能超過一定的限度，否則有“飛車”的危險。這是由于轉速過高時，柴油機曲柄連桿機構等運動件的慣性力過大，使零件承受過大的載荷而造成損壞，甚至會搗毀整個柴油機。當柴油機未裝調速器而滿載工作時，如突然卸去載荷，則柴油機轉速就會突升而失去控制，造成“飛車”，這是非常危險的，所以要限制柴油機的最高轉速。

3、調速系統(tǒng)的檢查與調整

      柴油發(fā)電機組調速系統(tǒng)是以轉速為感應量，通過調節(jié)供油量，使柴油發(fā)電機組發(fā)出的功率與外界負載相適應。每臺新柴油發(fā)電機組出廠試機時，調速器都已經(jīng)調整好了。當調速把手拉到最大位置時，柴油發(fā)電機組就能發(fā)出銘牌上標定的功率和達到標定轉速，故一般情況下，用戶不得自行調整調節(jié)螺釘，更不能為提高轉速而私自扎緊調速拉簧，或私自取掉鋼珠。柴油發(fā)電機組使用一段時間后，有可能出現(xiàn)最高轉速下降或轉速不穩(wěn)等現(xiàn)象。這時應該進行檢查與調整。

（1）空負荷最高轉速檢查與調整方法

      將調速把手拉到最大位置，用機械式數(shù)字轉速表測量曲軸轉速，觀察柴油發(fā)電機組是否達到空負荷最高轉速。柴油發(fā)電機組如果達不到最高轉速規(guī)定值，一般是由于調速拉簧變形或彈力下降所至。

（2）轉速不穩(wěn)定的檢查與調整方法

      將調速把手從低拉到高，或從高拉到低，并用手持式轉速表測速，觀察指針。如果在某個轉速時出現(xiàn)大范圍的擺動，且柴油發(fā)電機組常發(fā)出“嗚嗚”的響聲。說明在這一段轉速范圍內，轉速不穩(wěn)定。轉速不穩(wěn)定的一般原因是在柴油發(fā)電機組使用一段時間之后，調速系統(tǒng)傳動鏈中的運動零件發(fā)生了磨損(如調速杠桿與推力球軸承接觸的兩只腳磨損等)，從而造成間隙增大或者調速滑盤斜面上出現(xiàn)凹坑剝落，使飛轉中的鋼球產(chǎn)生跳動，造成滑盤擺動。

      一般的調整方法：在調速滑盤和單向推力軸承之間添加1mm左右的紙型墊，以消除增大的間隙。如調速滑盤斜面出現(xiàn)凹坑剝落現(xiàn)象，則必須予以調換。如發(fā)現(xiàn)調速杠桿與軸承接觸的兩只腳不均勻磨損，造成一高一低接觸，必須更換新件。此外，還應檢查整個系統(tǒng)中各運動零件動作是否靈活，是否受到干涉，不應有任何卡滯現(xiàn)象。

 

圖1  機械式柴油機調速器工作原理圖

圖2  機械式柴油機調速器結構圖

 

二、柴油機調速系統(tǒng)常見故障與維修方法

 

1、機械式調速器常見故障

（1）柴油發(fā)電機轉速不穩(wěn)。

      調速器方面原因：一是調速器彈簧剛度小或永久變形；二是調速器鋼球因潤滑油過多或滑道磨損等造成運動阻力大。

（2）供油量不是隨負荷而變，而是不斷地自行變化。

      調速器方面原因：一是拉桿移動不靈活，拉桿直線度偏差過大、拉桿孔同軸度偏差過大、拉桿套松動或拉桿卡塊下垂等，都可能使拉桿移動不靈活；二是傳動盤和推力盤工作錘面磨出凹坑、飛球座過緊、圓盤支架精度不夠、飛球總成運轉時歪斜、調節(jié)軸歪斜使彈簧和彈簧座不能運動自如；三是傳動盤和推力盤的質心不在中軸線上，各飛球總成質量相差過大；四是傳動套外圓最外端的徑向跳動量過大，對此值影響最大的是傳動套錐孔和凸輪軸錐面的配合質量，在裝配前最好檢查一下這兩個錐面之間的貼合面積，并單獨檢查一下傳動套的擺差；五是旋轉零件運轉不正常，如傳動盤和推力盤的質心不在中軸線上，各飛球總成質量相差過大等。

（3）柴油發(fā)電機怠速不穩(wěn)。

      調速器方面原因：一般來說，造成柴油發(fā)電機負荷下轉速不穩(wěn)的原因都可能導致怠速不穩(wěn)。另外，怠速彈簧的預緊力過大，彈簧在靜止小油門狀態(tài)下游隙不足，以致在怠速時介入工作，都會影響怠速的穩(wěn)定性。

（4）柴油發(fā)電機啟動困難。

      調速器方面原因：一是齒輪室蓋、調速桿、調速杠桿等零件制造質量差或裝配調整不當，齒輪室蓋裝上機體后，調速杠桿的短臂腳爪卡死在滑盤襯套上，無論油門把手處于何種位置，噴油泵調節(jié)臂總是處于停供狀態(tài)，這時應查出調速杠桿和滑盤襯套卡死的原因，并排除；二是柱塞調節(jié)臂球頭未裝入調速杠桿叉槽，造成噴油泵不供油。

2、機械式調速器主要零件的修理

（1）傳動盤的修理。

      鋼制的傳動盤磨損較少，必要時可用油石修磨去磨痕，工程塑料制成的傳動盤，如磨損的凹坑不深，可將傳動盤拆下，用小刮刀沿傳動盤斜面上的弧形滑槽仔細刮削，直到六道滑槽上的小凹坑消除為止，再用零號砂布加少許機油沿滑槽進行修磨，注意保持各滑槽面高度一致，即可使用。手工刮修較為簡單易行，如要精確，必須用專用工夾具進行車削，由于凹面最薄處厚度只有4～5 mm，故車削修理只能進行一次。

（2）傳動套筒錐孔與凸輪軸錐面的修理。

      要求兩者之間的貼合面應在80%以上，在裝配時應用手加力旋轉研合，使錐面貼合；必要時可涂一些細的氧化鉻研磨膏互研，使貼合面積達到80%以上，然后用螺母鎖緊，裝配后的擺差應不大于0.1 mm。

（3）傳動套與推力盤配合間隙過大的修理。

      推力盤與傳動軸套的正常配合間隙應為0.045～0.065 mm，一般正常情況磨損不大。修后裝配時，要保證配合面光滑，不得有損傷溝痕，推力盤應能靈活旋轉和移動，無卡滯現(xiàn)象。要嚴防金屬屑末等進入配合面，避免增加旋轉和移動阻力，引起發(fā)動機工作不平穩(wěn)，嚴重時燒損，將引起“飛車”。同時應檢查調節(jié)軸是否彎曲，必要時拆下校直。最大彎曲量在全長中應不大于1.5 mm，調節(jié)軸彎曲將增加推力盤的摩擦阻力。

（4）圓盤支架與飛球座的修理。

      當圓盤支架與飛球座磨損后應更換新件。如支架不平整，有毛邊，可給予修整，鋼球脫落，可自制專用沖頭給予鉚合。圓盤支架可用2.8～3 mm厚鋼板自制。自制時支架平面一定要平整研光，其滑槽寬度應較原來的小，這樣便于舊的飛球座的選用，同時限制飛球座下垂幅度，以免碰傷殼體。

（5）推力盤的修理。

      推力盤出現(xiàn)環(huán)狀溝痕或圓窩麻點等磨損，可用專用定心夾具夾在車床上，將推力盤按45°工作面車光，消除磨損痕跡。國內有些維修廠采用尼龍噴鍍法修理，首先將45°工作斜面拉毛、清洗、除油，然后加熱至210～220 ℃，立即將一種尼龍粉均勻撒布在45°工作斜面上，尼龍受熱熔化，并粘附在零件表面上，然后將零件放在冷水中冷卻。用定心夾具在車床上車削45°斜面，要求刀具銳利，防止脫層，車后即可裝復使用。在操作時應注意：加熱溫度不可過高，過高會使尼龍氧化裂解，產(chǎn)生氣泡，使涂層結合不牢，過低則尼龍熔化不透。噴涂層應呈半透明白色，光澤柔潤，色調一致，用刮刀試刮時，呈白色卷狀物。尼龍厚度不應超過1 mm，為了增加涂層結合強度，45°工作斜面背后也應涂上一層。有的工廠嘗試用薄鋼板沖壓成推力盤斜面形狀，然后用粘結劑修補于磨損處，效果尚好。

（6）調速器彈簧失效與損壞后，應予更換。

      控制板孔與調整螺母磨損較輕，可在兩者之間加一個8 mm的平墊片，繼續(xù)使用。如磨損嚴重，則可改制的調整螺母。改制調整螺母，有一個凸緣，增加了接觸面積，減輕了兩者的磨損。當控制板孔磨損嚴重時，可用鑲套的方法修理。拉桿往復拉動時應靈活而無卡滯或曠動現(xiàn)象。柱塞調節(jié)臂與調節(jié)叉滑槽的配合間隙為0.06～0.07 mm，如已磨損，應更換新件。

 

總結：

      綜上所述， 柴油發(fā)電機工作中，外界負荷是不斷變化的，如果沒有調速器，柴油發(fā)電機的轉速會隨外界負荷的增大而減??；隨外界負荷的減小而增大。所以柴油發(fā)電機上都安裝有調速器，當外界負荷增大時，它會調節(jié)噴油泵的供油量多供油，使柴油發(fā)電機轉速在一定范圍內保持穩(wěn)定，保證柴油發(fā)電機既不會產(chǎn)生超速也不會在怠速時停止運轉。

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