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柴油發(fā)電機(jī)飛車的超速保護(hù)裝置

 

摘要：柴油發(fā)電機(jī)飛車事故的發(fā)生會(huì)造成零部件嚴(yán)重的損壞，而且危及操作人員的人身平安，相關(guān)人員應(yīng)高度重視。噴油量不變，對(duì)外做功減小，根據(jù)能量守恒定律，于是柴油發(fā)電機(jī)自身能量持續(xù)增加，是造成柴油發(fā)電機(jī)飛車根本原因。經(jīng)過分析研究，提出通過加裝燃油截止電磁閥來保護(hù)柴油發(fā)電機(jī)，防止柴油發(fā)電機(jī)飛車事故的發(fā)生。

一、飛車現(xiàn)象及原因

      柴油發(fā)電機(jī)飛車是指柴油發(fā)電機(jī)失去控制，轉(zhuǎn)速飛升，大大逾越額定轉(zhuǎn)速，柴油機(jī)劇烈振動(dòng)。判斷飛車的主要依據(jù)是柴油發(fā)電機(jī)工作時(shí)響聲的變化；隨著轉(zhuǎn)速的升高，柴油發(fā)電機(jī)發(fā)出的異常聲音越來越密，產(chǎn)生轟鳴聲，排氣管冒出大量黑煙或藍(lán)煙的故障現(xiàn)象。柴油發(fā)電機(jī)因高壓油泵齒桿卡住在最大供油位置或調(diào)速器失靈時(shí)，很容易造成 "飛車"（即柴油機(jī)轉(zhuǎn)速失去控制，大大超過規(guī)定的最高使用轉(zhuǎn)速）現(xiàn)象。此時(shí)若不及時(shí)迫使柴油機(jī)停機(jī)，則會(huì)發(fā)生嚴(yán)重?fù)p壞機(jī)器的惡性事故。本例介紹的柴油發(fā)電機(jī)防"飛車"保護(hù)器，能在柴油機(jī)轉(zhuǎn)速超速時(shí)及時(shí)切斷柴油機(jī)的油路，有效防止"飛車"事故的發(fā)生。

 

柴油機(jī)飛車的征兆

 

造成飛車”的原因主要以下幾點(diǎn)：

（1）噴油泵柱塞在最大供油量位置卡滯，或柱塞轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活。

（2）供油拉桿及調(diào)速器運(yùn)動(dòng)件卡滯，或配合間隙過大，作用滯后。

（3）柱塞定位螺釘擰入過多，回油不暢（I號(hào)泵和早期Ⅱ號(hào)泵）。柱塞調(diào)節(jié)臂從供油拉桿調(diào)節(jié)叉中脫出。

（4）預(yù)熱器損壞，泄漏的燃油由進(jìn)氣管進(jìn)入燃燒室，或在啟動(dòng)預(yù)熱時(shí)提前供油，氣缸內(nèi)積聚了過多的燃油。

（5）空氣濾清器內(nèi)油盆噴油面過高，或清洗空氣濾清器時(shí)，濾網(wǎng)上沾有過多的柴油或汽油。

（6）調(diào)速器內(nèi)潤(rùn)滑油過多，或潤(rùn)滑油黏度過大等，影響了調(diào)速作用；調(diào)速器摩擦離合器打滑；調(diào)速器高速限制螺釘和安全檔松動(dòng)；飛快脫出或卡滯；調(diào)速彈簧拆斷、推力軸承或調(diào)速器軸承損壞，使調(diào)速器失靈，造成飛車。

（7）調(diào)速器內(nèi)機(jī)油過少。色拉機(jī)著火后，調(diào)速器就一直在根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)供油量，調(diào)速器中各運(yùn)動(dòng)部件始終在運(yùn)動(dòng)，由于調(diào)速器中嚴(yán)重缺少機(jī)油或無油，各運(yùn)動(dòng)部件工作過程中金屬表面直接接觸，形成了干摩擦或半干摩擦，工作表面迅速磨損，摩擦產(chǎn)生大量的熱，可能使某些零件表面熔化，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)件卡死，引起飛車。所以調(diào)速器中的機(jī)油一定要按照規(guī)定加注，過多或過少都不利于發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定工作。

（8）不按要求裝復(fù)調(diào)速器易引發(fā)“飛車”事故。調(diào)速器檢修后進(jìn)行裝復(fù)時(shí)，不要在鋼球上涂抹黃油，以免引起讕速器工作失靈，甚至產(chǎn)生"飛車"事故。更換鋼球時(shí)，鋼球的規(guī)格必須相符，而且6個(gè)鋼球應(yīng)同時(shí)更換。固定調(diào)速器用的圓錐銷必須緊固。如果圓錐銷松脫，會(huì)使調(diào)速手柄的操作失效，而且由于調(diào)速杠桿的上下竄動(dòng)，還會(huì)使齒桿或調(diào)節(jié)臂球頭從調(diào)速杠桿長(zhǎng)臂叉口中脫出，造成“飛車”事故。應(yīng)該指出的是，絕不可采用減少鋼球數(shù)目或扎死調(diào)速彈簧的方法來提高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，因?yàn)檫@樣容易引起“飛車”事故。

 

二、飛車事故的嚴(yán)重后果

      柴油機(jī)卸載負(fù)荷時(shí)，若噴油泵齒桿機(jī)械卡滯，柴油機(jī)轉(zhuǎn)速失去控制而急劇提高，大大超過其額定轉(zhuǎn)速，并伴隨著劇烈的振動(dòng)和異常響聲。此時(shí)若不能采用有效的方法及時(shí)停車，會(huì)造成重大的財(cái)產(chǎn)損失甚至人員傷亡。飛車現(xiàn)象都是突然發(fā)生的，在極短時(shí)間內(nèi)便會(huì)造成零部件嚴(yán)重的損壞，而且危及操作人員的人身平安，相關(guān)人員應(yīng)高度重視。目前國內(nèi)運(yùn)用的機(jī)械式噴油裝置柴油飛車事故時(shí)有發(fā)生，于設(shè)計(jì)的局限和操作人員對(duì)柴油發(fā)電機(jī)異常超高速運(yùn)轉(zhuǎn)的恐懼，在出現(xiàn)飛車跡象后通常不能及時(shí)采取措施，造成事故的擴(kuò)大化，使柴油機(jī)零件大量被破壞，甚至整機(jī)報(bào)廢。具體后果總結(jié)如下：

1、柴油機(jī)"飛車"后，其轉(zhuǎn)速超過額定值，柴油機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部分的離心力成倍增長(zhǎng)，所以對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子及隨機(jī)風(fēng)扇葉均有可能造成松動(dòng)、變形或脫落，嚴(yán)重危及柴油機(jī)設(shè)備安全。

2、由于柴油機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部分相對(duì)轉(zhuǎn)軸中心不可能十分對(duì)稱平衡，所以轉(zhuǎn)速上升嚴(yán)重加劇柴油機(jī)徑向擺動(dòng)和振動(dòng)，從而加重導(dǎo)向軸承的負(fù)荷，有可能破壞軸承。劇烈的振動(dòng)還可以使柴油機(jī)某些支持部件和地腳螺栓斷裂、損壞，危及整個(gè)柴油機(jī)甚至廠房、人員的安全。

3、柴油機(jī)“飛車”后，如勵(lì)磁開關(guān)不能及時(shí)跳開，則使發(fā)電機(jī)嚴(yán)重過電壓，危及發(fā)電機(jī)繞阻絕緣。配有永磁發(fā)電機(jī)的柴油機(jī)，也會(huì)過電壓，從而危及永磁發(fā)電機(jī)和調(diào)速器飛擺電機(jī)的絕緣安全。

 

三、典型案例

1、故障現(xiàn)象

康明斯C系列（6CTA8.3）增壓中冷柴油發(fā)電機(jī)，由于“飛車”造成柴油發(fā)電機(jī)凸輪軸斷裂，最后將缸體打了個(gè)窟窿，造成缸體和凸輪軸報(bào)廢。

2、故障查找分析   

這是一起典型的超速引起的缸體被打爛事故。因超速而使柴油發(fā)電機(jī)配氣凸輪斷裂時(shí)有發(fā)生。而斷裂部位多發(fā)生在第二缸凸輪軸軸頸出，一般凸輪軸成三截，中間一段在高速旋轉(zhuǎn)的離心力作用下飛出，將缸體打破。

“超速”時(shí)往往還會(huì)引起下列故障現(xiàn)象。

① 活塞頂部有與進(jìn)、排氣門撞擊的痕跡。

② 進(jìn)、排氣氣門桿表面異常磨損。進(jìn)、排氣門彈簧座出現(xiàn)放射性裂紋，鎖塊異常磨損或脫落，有時(shí)還會(huì)造成氣門搖臂或搖臂軸折斷。推桿彎曲，挺柱損壞。柴油發(fā)電機(jī)進(jìn)入超速狀態(tài)時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)各機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)關(guān)系出現(xiàn)異常。如氣門彈簧復(fù)位的時(shí)間相對(duì)遲緩，使得氣門上升關(guān)閉的時(shí)間稍晚，但活塞在曲柄連桿機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下快速運(yùn)動(dòng)，在到達(dá)上止點(diǎn)的一瞬間，撞上了移動(dòng)相對(duì)滯后的進(jìn)、排氣門，使氣門頭在活塞的撞擊下有歪曲變形；同時(shí)還可能使氣門推桿、噴油器拖桿彎曲或掉落。

③ 曲軸扭力減震器內(nèi)、外圈原有位置發(fā)生改變，阻力橡膠圈高溫變形或曲軸扭力減振器發(fā)生破裂。

④ 嚴(yán)重時(shí)，會(huì)導(dǎo)致柴油發(fā)電機(jī)曲軸瓦和連桿瓦燒瓦。飛輪螺栓斷裂、飛輪殼開裂等故障。

四、飛車保護(hù)裝置

如果柴油發(fā)電機(jī)上安裝一種裝置，這個(gè)裝置在檢測(cè)到柴油發(fā)電機(jī)有飛車跡象時(shí)自動(dòng)截?cái)嗳加凸?yīng)，并且也能手動(dòng)截?cái)嗳加偷墓?yīng)，那么則能有效的防止飛車事故的發(fā)生。

將柴油發(fā)電機(jī)上現(xiàn)有的燃油截止閥改成電磁閥控制，電磁閥可通過超速繼電器 8ZJ得電而吸合，從而截?cái)嗳加偷墓?yīng)，即燃油的供給可通過檢測(cè)得到的超速信號(hào)斷開，從而實(shí)現(xiàn)柴油發(fā)電機(jī)的停機(jī)。同時(shí)如超速檢測(cè)及控制電路故障，操作員發(fā)現(xiàn)有飛車跡象也可手動(dòng)燃油泵電磁閥開關(guān)K，來關(guān)閉燃油截止閥，實(shí)現(xiàn)柴油發(fā)電機(jī)停機(jī)，從而有效的防止了柴油發(fā)電機(jī)飛車。

 

改造后飛車保護(hù)系統(tǒng)示意圖

 

 

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