解決康明斯KT(A)38-D(M)型柴油機熄火困難故障

林曉

（中海石油（中國）有限公司上海分公司 麗水作業(yè)公司，上海 200000）

0 引 言

KT（A）38-D（M）型康明斯柴油機自安裝、調(diào)試以來一直存在熄火困難故障。導(dǎo)致柴油機熄火困難的根本原因是燃油系統(tǒng)中噴油器計量孔前的油壓超過了熄火油壓。通過對PT 泵工作原理、工作循環(huán)及燃油系統(tǒng)的組成等分析研究，找出了可能引起熄火困難的幾種原因及處理方法，并且按照“由簡至繁”的原則逐步進行排查，最終找到故障點，經(jīng)檢修后故障解除，確保了設(shè)備的正常運行。

1 PT 燃油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理

PT 燃油系統(tǒng)由油箱、燃油濾清器、PT 燃油泵、低壓輸油管、噴油器、搖臂、推桿、噴油凸輪、回油單向閥和回油管等組成。燃油泵將燃油從油箱中吸起，經(jīng)過濾清、調(diào)速器等送到噴油器，根據(jù)PT 系統(tǒng)的設(shè)計，定時、定量地向發(fā)動機氣缸噴射燃油，進入噴油器的燃油只有20%左右經(jīng)噴油器入氣缸燃燒，余下的80%左右的燃油對噴油器進行冷卻和潤滑后通過回油管線流回油箱。

2 PT 燃油系統(tǒng)熄火困難的原因分析［1］

2.1 斷油電磁閥關(guān)閉不嚴(yán)，無法斷油

當(dāng)柴油機開關(guān)轉(zhuǎn)到“OFF”狀態(tài)時，斷油電磁閥斷電，切斷油路，使發(fā)動機熄火。如果斷油電磁閥由于卡澀、磨損、加工制造等原因，導(dǎo)致斷油閥關(guān)不嚴(yán)，則燃油會持續(xù)供應(yīng)，從而造成無法熄火。

此外，引起斷油閥關(guān)不嚴(yán)還可能與燃油的清潔度有關(guān)。當(dāng)燃油中含有雜質(zhì)時，雜質(zhì)會殘留在電磁閥閥片位置，使得閥片動作卡澀，從而造成斷油閥關(guān)閉不嚴(yán)。

2.2 回油出口單向閥內(nèi)漏，燃油回流

柴油機回油管線部分管段位置高于噴油器計量孔，若回油出口單向閥關(guān)閉不嚴(yán)，由于壓差的作用，會導(dǎo)致燃油回流，燃油通過噴油器回油孔和環(huán)形油道到達噴油器的計量孔前，造成壓力高于熄火油壓，導(dǎo)致熄火困難。

此外，還可能是雜質(zhì)進入到閥體內(nèi)，雜質(zhì)將閥芯墊起，使得閥芯不能貼合閥座，造成關(guān)閉不嚴(yán)。

2.3 噴油器密封圈損壞，進回油道跑油

噴油器通過密封圈將缸蓋中的油道分成進油道和回油道。當(dāng)噴油器密封圈損壞時，由于壓差的作用，進油道的油會竄入回油道，使回油道中的壓力上升。當(dāng)柴油機熄火時，進油道壓力下降，回油道中的壓力超過進油道壓力，燃油竄入進油道，導(dǎo)致機組無法正常熄火。

出現(xiàn)此故障，無法直接判斷是哪個缸出現(xiàn)故障，需要逐個檢查噴油器，并更換密封圈。密封圈的損壞可能是人員安裝不當(dāng)導(dǎo)致，所以在安裝密封圈時，需做好噴油器清潔、潤滑工作，再進行安裝；更換完噴油器密封圈，需重新調(diào)整氣門間隙方可運行機組。

2.4 回油管線流阻大，回油不暢

回油管回油至燃油箱上部，管線根據(jù)現(xiàn)場的空間、油箱的位置及回油的壓力進行管線路線設(shè)計，管線過長、通徑小及管線元件多等會引起流體阻力大、回油管線背壓高，從而導(dǎo)致噴油器回油不暢，殘留的燃油通過噴油器回油孔和環(huán)形油道，供機組燃燒，從而導(dǎo)致熄火困難。

當(dāng)出現(xiàn)該故障時，需要檢查管線是否出現(xiàn)節(jié)流、堵塞現(xiàn)象，需要拆卸疏通，再來判斷是否設(shè)計存在缺陷，若是設(shè)計缺陷，需要根據(jù)現(xiàn)場情況重新設(shè)計回油路線。

3 故障排查

1）解體斷油電磁閥，檢查電路正常，閥芯無卡澀、磨損和變形現(xiàn)象。更換燃油濾器和油水分離器，對電磁閥進行清洗回裝，停機仍然熄火困難。

2）從機組拆開回油出口單向閥，檢查彈簧正常、閥芯無磨損、橡膠密封帶良好。清洗出口單向閥零部件，并回裝，停機仍然熄火困難。

3）拆開柴油機所有汽缸蓋，逐個取出噴油器進行檢查，未發(fā)現(xiàn)噴油器O 形圈有破損現(xiàn)象。

4）制作安裝壓力表的短接，連接在回油管線進口位置，詳見圖1，檢測回油管線流體阻力，啟機正常運行回油背壓為16.0 kPa 左右，回油壓力超出廠家設(shè)計要求的最大允許阻力14.0 kPa。

圖1 柴油機舊回油管線

拆除管線單向閥閥芯，停機仍然熄火困難。使用軟管模擬最短的回油路線，停機熄火正常。判斷故障原因為回油管線設(shè)計存在缺陷，引起回油背壓高，噴油器回油不暢，最終導(dǎo)致柴油機不能正常熄火，需要重新設(shè)計回油管線。

4 新回油管線設(shè)計

4.1 減小回油壓力損失的措施

1）縮小管線進出口高度差；2）縮短管線長度；3）增加管線直徑；4）減少管線上元件數(shù)量。

根據(jù)現(xiàn)場實際空間情況，通過縮小管線進出口高度差、縮短管線長度及減少管線上的元件，設(shè)計了新回油管線，見圖2。

圖2 柴油機新回油管線

4.2 新回油管線背壓計算

流動液體在管線中的總阻力為［2］：∑hf=hf+hf1。（1）式中，hf為直管阻力，hf1為局部阻力，可根據(jù)范寧公式進行計算

式中，λ 為管摩阻系數(shù)，u 為液體流速，L 為管線長度，d 為管內(nèi)徑。

4.2.1 計算流體流速

流體流速為

式中，Q 為回油流量，A 為管內(nèi)徑截面積。

廠家提供回油量Q 為94.3 L/h，管內(nèi)徑面積A 為4.91×10-4m3，計算得u=0.053 m/s。4.2.2 計算直管阻力

雷諾數(shù)

式中μ 為運動黏度，回油管線出口溫度大于60 ℃，選取0號柴油μ=0.29 mm2/s。

管摩阻系數(shù) λ=75/Re。 （5）

計算得λ=75÷383.8=0.2；

4.2.3 計算局部阻力

彎頭內(nèi)徑為22 mm，u1=du/d1=0.06m/s。

通過查詢管件局部阻力系數(shù)表得：標(biāo)準(zhǔn)90°彎頭，ζ1=0.75；彎頭連接直管處出現(xiàn)突然擴大，ζ2＝（d/d1-1）2=0.019，彎頭連接直管處出現(xiàn)突然縮小，ζ3=0.5（1-d1/d）=0.06，新設(shè)計回油管線上共有5 個彎頭。

4.2.4 計算回油背壓

流體總的壓力損失：△P=∑hfρ==82.06 Pa，管線回油背壓：P=△P+△W=1 090.06 Pa，小于廠家設(shè)計要求的最大允許阻力1 400 Pa，符合設(shè)計要求。

4.3 試運行

首先使用軟管模擬新回油管線路線，多次試運行停機熄火正常。利用舊回油管線，改造出新的回油管線，多次試運行停機熄火正常，柴油機熄火困難故障解除。

5 結(jié) 語

在解決康明斯柴油機熄火困難故障過程中，掌握了PT 燃油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理等相關(guān)知識，總結(jié)了可能引起柴油機熄火困難故障的各種原因，為以后出現(xiàn)類似故障的原因查找及排除提供參考。

［1］ 楊學(xué)成.柴油機熄火困難的原因［J］.工程機械與維修，2012（10）：178-179.

［2］ 王惠民.流體力學(xué)基礎(chǔ)［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2005：44-77.