卡特彼勒G3520燃?xì)獍l(fā)電機組氣門間隙的調(diào)整

苗 瑾

（浙江大學(xué) 杭州）

一、概述

山西金駒煤電化股份有限公司成立于1991年，以電力生產(chǎn)和熱力供應(yīng)為主。公司堅持“綠色發(fā)展、循環(huán)發(fā)展、低碳發(fā)展”理念，形成了以瓦斯發(fā)電為特色的電力產(chǎn)業(yè)格局。公司燃?xì)獍l(fā)電總裝機容量199 MW，總共安裝燃?xì)獍l(fā)電設(shè)備102臺，其中97臺選用美國卡特彼勒公司生產(chǎn)的G3520燃?xì)獍l(fā)電機組，經(jīng)過8年與卡特彼勒公司友好合作，使瓦斯發(fā)電技術(shù)在公司得到了廣泛應(yīng)用，累計發(fā)電888 834.26萬千瓦時，累計利用瓦斯263 748萬立方米，相當(dāng)于減排二氧化碳3955萬噸。

G3520燃?xì)獍l(fā)電機組采用柴油機的設(shè)計結(jié)構(gòu)，屬往復(fù)式活塞內(nèi)燃機。G3520燃?xì)獍l(fā)動機共有20個氣缸，60°角V形布置，每個氣缸上面對應(yīng)一組雙進(jìn)雙排4氣門配氣機構(gòu)，活塞在氣缸中作直線往復(fù)運動，往復(fù)運動的活塞通過曲柄連桿機構(gòu)使往復(fù)運動轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運動，從而帶動發(fā)電機發(fā)電（圖1）。

二、調(diào)整氣門間隙的目的

機組運行一段時間后，氣門間隙會發(fā)生一定的變化，定期對氣門間隙檢查，可以了解氣門間隙的變化趨勢，避免了因氣門間隙過大或過小對機組的影響，確保了機組安全穩(wěn)定運行，延長了機組的使用壽命。根據(jù)G3520燃?xì)獍l(fā)動機《操作和保養(yǎng)》手冊，機組每運行1000 h對氣門間隙進(jìn)行檢查和調(diào)整。

圖1 G3520燃?xì)獍l(fā)動機氣缸排列順序圖

三、理解氣門間隙的實質(zhì)

1.影響氣門間隙的原因

氣門間隙是為了保證氣門關(guān)閉嚴(yán)密，通常發(fā)動機在冷態(tài)裝配時，在氣門桿尾端與氣門驅(qū)動零件之間留有適當(dāng)?shù)拈g隙，這一間隙稱為氣門間隙。如果冷態(tài)時無氣門間隙，發(fā)動機工作時，氣門及其傳動件因溫度升高而膨脹，勢必會引起氣門關(guān)閉不嚴(yán)，造成氣門燒蝕及功率下降。另外，氣門間隙也不能過大或過小，如果氣門間隙過大，發(fā)動機工作時，凸輪軸用于使氣門打開的凸輪升程較小，將影響氣門的開度，造成發(fā)動機吸氣、排氣不暢，功率下降，縮短發(fā)動機的使用壽命，同時在氣門開啟時產(chǎn)生較大的沖擊響聲。如果氣門間隙過小，發(fā)動機工作時由于傳動件受熱膨脹，會使氣門處于打開狀態(tài)，造成漏氣、功率下降以至于啟動困難。

2.配氣系統(tǒng)中氣門的作用

配氣系統(tǒng)的作用是根據(jù)發(fā)動機每一氣缸內(nèi)進(jìn)行的工作循環(huán)順序，定時地開啟和關(guān)閉各氣缸的進(jìn)排氣門，保證進(jìn)入氣缸的空氣和燃?xì)獾倪M(jìn)氣流量和發(fā)動機運行期間排出氣缸的廢氣流量（圖 2）。

當(dāng)凸輪軸轉(zhuǎn)動時，凸輪凸角帶動凸輪挺柱和推桿上下移動，推桿帶動搖臂，搖臂的移動帶動氣門橫梁上下移動，氣門橫梁可同時控制兩個氣門，當(dāng)凸輪挺柱向下移動時，閥門彈簧把閥門關(guān)閉，發(fā)動機運行時，氣門轉(zhuǎn)動體使閥門轉(zhuǎn)動，閥門的轉(zhuǎn)動使閥門上的積碳減到最低。

圖2 配氣系統(tǒng)圖

四、調(diào)整氣門間隙的步驟

1.測定1號缸活塞上止點的位置

從飛輪殼右前方拆掉蓋子和插拴，拆除正時螺栓并插入飛輪殼的正時孔中，用盤車工具按照發(fā)動機運行的方向來轉(zhuǎn)動飛輪，直到正時螺栓和飛輪孔相咬合。

拆掉1號氣缸缸蓋的氣門罩蓋，判斷1號活塞處于壓縮沖程或排氣沖程，如果搖臂可以用手移動，說明進(jìn)氣門和排氣門都是完全關(guān)閉的，則1號活塞處于壓縮沖程；如果搖臂不能移動，且氣門有少許打開，則1號活塞處于排氣沖程。根據(jù)1號活塞的位置，檢查所對應(yīng)其他缸進(jìn)排氣門的間隙，見表1。

2.檢查氣門間隙

確定1號活塞處于的位置，用厚薄規(guī)測量搖臂與氣門橫梁之間的氣門間隙，如果氣門間隙在允許范圍內(nèi)，就沒必要進(jìn)行調(diào)整，如果氣門間隙超出范圍，必須先調(diào)整氣門橫梁，再調(diào)整氣門間隙，見表2。

表1 與1號缸位置所對應(yīng)的缸號

表2 G3520氣門間隙范圍

3.氣門橫梁調(diào)整

松開鎖緊螺母和調(diào)節(jié)螺栓，在和氣門橫梁的接觸點的位置向下壓搖臂，順時針轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)螺栓，直到螺栓剛好和氣門桿接觸上。擰緊調(diào)節(jié)螺栓，需額外多擰25±5°。保持調(diào)節(jié)螺栓的位置，擰緊鎖緊螺母，扭力達(dá)到30±4 N·m（圖 3）。

4.氣門間隙調(diào)整

在進(jìn)行調(diào)整之前，用橡皮錘輕輕敲擊搖臂頂部的調(diào)節(jié)螺栓，這樣能使挺桿磙子緊座在凸輪軸上，松掉鎖緊螺母和調(diào)節(jié)螺栓，在搖臂和氣門橫梁的接觸面上插入適當(dāng)?shù)暮癖∫?guī)，保持調(diào)節(jié)螺栓的位置，擰緊鎖緊螺母，達(dá)到 70±15 N·m（圖 4）。

5.注意事項

氣門間隙在機組冷態(tài)下進(jìn)行檢查和調(diào)整,調(diào)整氣門間隙時，正時螺栓安裝在飛輪正時孔中，先調(diào)整氣門橫梁，再調(diào)整氣門間隙。調(diào)整后的氣門間隙要進(jìn)行復(fù)查，以防調(diào)整過程中出錯，并做好氣門間隙調(diào)整的記錄，以便與下次測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對。

五、結(jié)論

通過定期對卡特彼勒機組氣門間隙的檢查和調(diào)整，確保了機組的安全穩(wěn)定運行，機組的有效利用率提高，給公司創(chuàng)造了更多價值。

圖3 調(diào)整氣門橫梁圖

圖4 調(diào)整氣門間隙圖