柴油机过热的原因及改进措施

2018-01-29刘云坤

中国设备工程 2018年9期

刘云坤

（湛江南海西部石油合众近海建设有限公司，广东湛江 524057）

1 柴油机过热现象

1.1 柴油机过热现象的表现

针对排气管废气温度进行检测。通常情况下，其废气温度多处于400～500℃范围内。如废气温度超出了700℃，则说明此时柴油机温度处于过高状态。也可对水箱中冷却水耗水量进行测量。通常在每小时中，冷却水耗量多为1．5kg，如该数据超出了2kg，则说明柴油机温度较高，冷却水蒸发速度过快，进行机油温度测定。机油正常工况条件下温度参数在70～90℃范围内，如该参数常常高于95℃，则可以判定柴油机温度处于过高状态。对柴油箱柴油温度进行测量。在正常条件下，柴油机工作一个小时，如其柴油温度超出了20℃，则可以判定柴油机温度处于过高状态。对水箱冷却水沸腾时间进行测量，提供负荷额定转速运转条件，在室温环境下，冷却水通常在20min左右沸腾，如实际沸腾时间在10min内，则可以判定柴油机温度处于过高状态。

1.2 柴油机过热现象的危害

柴油机温度不可过高，温度过高可造成气门关闭不严、气门密封环带烧蚀、活塞顶边沿烧损、喷油器针阀卡死等。零件在高温下机械强度显著下降，容易损坏，使用寿命大大缩短，同时还会发生变形（如缸盖翘曲变形），卡滞（如活塞膨胀卡死在缸套中），烧蚀（气门垫烧损）等故障。柴油机过热可使充气量不足，排气带烟，加速缓慢，功率下降，油耗增加。机油温度过高而变稀，油膜变薄，甚至烧焦变质，润滑性能恶化，久之加剧了运动零件表面磨损（如拉缸、烧瓦等）。

2 柴油机过热现象产生的原因及处理方法

第一，在进行气缸装置更换时，需观察缸垫中的水道孔眼、机体与缸盖中的水道孔眼是否完全吻合。如在缸盖或机体中存在有毛刺，则需做好剔除工作，以保障水道畅通。

第二，在完成维修工作后，如部件之间的间隙十分小，此时不允许直接投入应用，而是应以试运转的方式进行磨合。如立即处于负荷运行状态，则可能会引起发动机过热问题，或因间隙过小而出现卡死现象。

第三，操作不规范。在每次将柴油机启动后，应首先通过中小油门预热一定的时间，不允许直接调到大油门上。如直接在大油门中加负荷，可能会引起柴油机磨损问题，导致温度短时间内升高，无法支持超负荷作业。

第四，缸盖水道或机体中存在有过多的沉积物或杂质，引起水道堵塞问题。导致水循环难以高效率进行，继而带来散热不充分问题。针对这种问题，应做好杂质、沉积物清理工作。冷却水应选用干净水源。

第五，冷却水水量应维持在一定水平，要求水箱浮子红球不能处于溢水口上端面，如浮子功能丧失，则要求冷却水液面高度应在溢水口断面30mm以上。如低于该标准，则会因冷却水不足导致柴油机温度过高。

第六，供油时间过晚，则意味着燃烧期时间较长，燃油不能转化为有用功，转化为多余的热量且不容易被散发出去，从而导致发动机过热。针对这种问题应及时安排检修与校正。

第七，烧机油问题突出。如喷油器存在着十分突出的后滴问题，在气门、活塞顶部或燃烧室内壁等表面位置出现了明显积碳，散热效果较差，则会引起发动机功率不足，机器严重高温。需做好排查与处理工作。

除了上述方法之外，当出现紧急情况时，我们可以采取的应急操作：可以安装更大功率的风扇，可以布置大水桶，并将其与散热器装置连接，通过柴油机预热系统，在冷却系统出口与入口位置分别安装阀门，出口阀门可以与胶管进行连接，打开阀门时，则可以排出机体内蒸汽或热水。

3 应用水温水箱诊断法

3.1 水温水箱诊断法

由卡特3412C柴油机的冷却系统循环作业可以了解到，一旦节温器、水泵、冷却管路、风扇或冷却液等任意部分出现问题，都可能会引起柴油机温度过高问题。而冷却系统循环的起点与终点都是水箱。由此，可通过水箱水温的变化可以对冷却循环系统中哪个环节出现问题进行间接分析。水箱在结构上分上水室、下水室与散热器三个部分。在出现过热问题时，可以依据水箱水室水温与温差等判断故障点与原因。这种方法也被定义为水箱水温诊断法。

3.2 应用

柴油机在运行时，水箱温度可能存在以下几种状况：上、下水室中的温度处于正常状态；上、下水室温度均出现过高问题；上水室温度明显过高，而下水室温度较低；上、下水室温度都处于较低状态。

（1）上、下水室温度都过高

首先，需要进行观察。一台卡特3412C柴油机在维修后试车时发现，其在短时间内出现了水箱开锅问题。通过下水室放水阀检查发现，其水温过高。其次，找出原因。水箱开锅问题的出现，就意味着上、下水室温度都过高。这也表明水循环并没有中断，这也就排除了节温器、水泵等部件故障。

此外，刚装配的柴油机水道已清理，不存在堵塞问题。由此来看，故障可能存在于水箱、散热器或柴油机本身中。其三，进行故障定位。该水箱散热是借助风扇来实现的。风扇运转让冷空气经过散热器，提高散热器散热效果。为查出故障原因，将机器停止运行，进行风扇检查，发现风扇本身不存在问题。但用手按传动皮带时发现皮带太松，这也会导致风扇转速不足。在进一步检查时还发现充电发电机安装时并没有将支架螺钉完全拧紧，柴油机运转时引起风扇皮带松弛。其四，解决故障。在调节传动皮带松紧度与拧紧支架螺栓后。在皮带中间位置施加39～59N力，皮带可以压下10～20mm。完成以上调整后，启动柴油机，水温没有出现异常。放水检查发现，上水室水温烫手，下水室水温较低。

（2）上水室温度明显过高，而下水室温度较低

首先，找出原因。上、下水室温度出现了明显温差时，说明水箱内的水并没有完全循环。因上水室温度较高，表明节温器参与了循环，可能是水泵所引起的故障。其次，故障定位。停机后将水泵拆下并进行观察，发现水泵叶轮固固定销完整，能够与水泵轴运转。检查发现水泵轴拨头安装反了，拔头安装错误，导致其没有被风扇带着旋转，水泵也就无法工作，冷却水处于静止状态。最后，解决故障。正确安装水泵轴拔头，恢复机器后运行发现水温不存在异常。

（3）上、下水室水温都较低

首先，进行观察分析。卡特3412C柴油机运转年限达到了6年，机温始终不存在异常，但一次启动后发现其出现了过热问题。检查水箱时，发现上、下水室水温均处于较低水平。

其次，故障原因分析。如出现上、下水室水温均处于较低水平，但柴油机温度较高问题，这表明柴油机并没有完全的参与到大循环中，可能仅仅运行在小循环中。由此可以判断，可能是节温器出现了故障。因为节温器是控制大小循环的核心装置。

其三，故障定位。将上水室进水管打开，发现没有水从中流出，这也说明从节温器中流出的水并没有流入至水箱中，也没有参与冷却。将节温器座拆卸下来，并进行观察分析，得知两个节温器都出现了锈蚀问题。在水温升到85℃以上时，该装置无法持续运行，由此引起机温过高。最后，解决故障问题。将节温器座中的锈蚀问题进行清理，并更换新的节温器装置。运行柴油机后发现其水温达到了正常水平。

除以上三种典型故障外，冷却系统中可能存在的故障还包括散热器表面存在过多杂质或粉尘，引起散热片无法正常散热，水泵叶轮与水泵之间轴间隙明显较大，风扇叶片损坏、风扇安装错误、折弯变形、冷却水道不畅通等。这些问题都会引起柴油机温度过高。