兩起柴油發電機組不能正常啟動故障分析

廉永樂

（民航寧夏空管分局，寧夏 銀川 750009）

0 引 言

隨著大數據、云計算以及人工智能等科學技術的迅速發展，人們對電力供給和電源質量的可靠性提出了更高要求。柴油發電機組因體積小、靈活輕便、配套齊全以及便于操作和維護等優點，在互聯網、電信、銀行、醫院以及民航等領域得到了廣泛應用[1-4]。目前，柴油發電機主要作為應急電源使用，具備智能化和網絡化功能，能自動檢測市電狀態。當市電故障時，柴油機能迅速啟動，為負載提供不間斷的電源保障[5-6]。通過對兩起不同型號柴油發電機不能正常啟動原因的查找，一方面總結了導致柴油發電機組不能正常啟動的原因，另一方面為今后處理類似故障提供了排查思路和經驗判斷。

1 兩起故障概述

1.1 故障一

某航管樓的康明斯柴油發電機組按照油機維護規程進行每周試機操作時，柴油發電機順利啟動，但隨后出現超高速告警并停機。經檢查，檢查柴油機各項參數均正常，但連續3次啟動均失敗，控制屏面板發出電池低電壓告警，測量電池電壓為12.3 V，略低于正常浮充電壓（正常值為12.8 V）。

1.2 故障二

冬季，某雷達站科勒柴油發電機組按照油機維護規程進行試機操作時，在柴油發電機組啟動瞬間控制屏黑屏，并且發出“咔”的巨響。測量電池電壓為12.1 V，低于正常浮充電壓（正常值為13 V）。更換新電池后，再次啟動柴油發電機組，柴油機仍無法正常啟動，故障現象和之前一樣，即控制屏在啟動瞬間黑屏，并且發出“咔”的巨響。

2 柴油發電機組不能正常啟動原因分析

柴油發電機組不能正常啟動，原因歸納為以下6類。

（1）電池容量不足，電池電壓過低。

（2）柴油發電機電啟動系統故障，包括啟動電機故障、啟動電機轉速低以及啟動電機開關故障。

（3）柴油發電機控制系統故障，主要是控制屏故障。

（4）柴油發電機燃油系統異常，包括燃油箱內無燃油、燃油管阻塞、燃油濾清器污垢堵塞、燃油輸油泵故障以及燃油噴射系統異常等。燃油噴射系統異常包括高壓油泵、高壓油管、噴射器、噴油泵調速器以及電磁執行機構等出現故障。

（5）柴油機配氣機構異常，包括空氣進氣系統阻塞、活塞環或缸套過度磨損、氣門漏氣、噴油提前角過早或過遲以及配氣相位不對等。

（6）柴油發動機機體故障，內部鎖死。

3 柴油機不能正常啟動故障查找經過與分析

3.1 故障一

康明斯柴油發電機組在正常啟動后出現超高速告警并停機。工作人員檢查柴油發電機組各項參數正常，再次啟動柴油機，連續3次啟動均失敗，此時控制面板出現電池低電壓告警。經測量，柴油機電池兩端電壓為12.3 V，比正常電壓略低，初步預判故障原因為電池電壓過低或容量不足。柴油機電池充電6 h后再測量，顯示電池電壓為13.3 V，但柴油發電機仍不能正常啟動，故暫時排除電池原因。柴油機控制屏可正常發出啟動指令，且各項參數處于正常狀態，故排除控制器故障。

檢查柴油機燃油系統是否正常。首先，確認柴油機油箱燃油充足和油表顯示油量數值一致；其次，檢查油路狀態，確認油路暢通；最后，檢查噴油系統，將高壓油泵出油管打開啟動油機，發現油泵出油口無出油現象，燃油無法輸送至發動機燃燒室，導致柴油機無法啟動。通過以上排查分析，初步確定柴油發電機高壓燃油系統不供油導致柴油機不能正常啟動。

為排查故障的根本原因，需進一步了解高壓燃油的工作原理。高壓燃油由兩部分組成，分別是高壓噴油泵和電子調速器系統。電子調速系統包含調速控制器和電磁執行器兩部分。高壓燃油系統不供油，可能是高壓噴油泵、調速控制器或電磁執行器故障。其中，電磁執行器控制信號由調速控制器發出，啟動瞬間測量康明斯柴油發電機電磁執行器動作電壓為9.3 V，調速器可以正常輸出信號，暫時排除調速控制器故障。查閱相關技術資料得知，康明斯柴油發電機電磁執行器型號為ADC100，啟動瞬間工作電壓應大于10 V，現場測得柴油機啟動瞬間電磁執行器動作電壓為9.3 V，小于最低工作電壓[7]。于是，判斷高壓噴油泵不出油的根本原因是控制電路部分的油門電磁閥啟動瞬間電壓過低，燃油無法進入高壓油泵。

調速控制器輸出電壓過低時，需確定是調速控制器控制電路故障還是工作電源電壓較低。通過查閱康明斯柴油發電機安裝的ESD5111調速控制器的相關技術資料得知，ESD5111調速控制器的工作電源直接來自柴油發電機組電池，柴油機電池容量不足時，油機啟動瞬間電池電壓較低，無法提供足夠電源給調速控制器，使得調速器輸出至電磁執行器的電壓低于10 V，無法正常開啟電磁閥，導致燃油無法輸送至發動機燃燒室，從而致使柴油發電機無法正常啟動[8]。

更換新電池后再次啟動柴油發電機，油機正常啟動，且在啟動瞬間測得調速控制器電壓為10.9 V。至此，航管樓康明斯柴油發電組無法正常啟動原因已查明，直接原因是電池容量不足。由于電池使用時間過長，容量嚴重下降，導致油機啟動瞬間電壓較低，無法給電磁閥工作提供所需要的電壓值，導致電磁閥不能正常開啟，燃油無法輸送至發動機燃燒室致使油機無法啟動。

3.2 故障二

科勒柴油發電機組在啟動前檢查各項參數均正常，但柴油機在啟動瞬間控制屏黑屏，并且發出“咔”的聲響。出現此狀況后，值班員檢查電池電壓為12.1 V，比正常浮充電壓略低?？紤]到冬天室內溫度較低蓄電池容量會比正常室溫情況下容量減少，初步判斷導致柴油發電機無法正常啟動的原因是電池容量不足。更換新電池后再次啟動柴油發電機，柴油機故障仍存在，且故障現象和之前一樣，故暫時排除電池因素。

檢查柴油機不能正常啟動的原因。首先，柴油機正常待機狀態下檢查控制屏各項參數均正常，啟動瞬間控制屏能正常向啟動電機發出啟動信號，排除柴油機控制器故障。其次，檢查發動機機體有無故障，通過手動轉動發動機機體，機體旋轉正常并無異常阻力，排除發動機機體故障造成內部鎖死。再次，根據故障現象可知，柴油發電機組啟動電機并未帶動發動機機體正常旋轉，暫時排除柴油機燃油系統故障和配氣機構異常。最后，檢查柴油機電啟動系統故障，包括啟動電機接頭松脫、啟動電機開關故障、啟動電機本身故障以及直流保險絲熔毀。第一步，檢查啟動電機接頭有無松脫，經檢查接頭緊固并無松動；第二步，檢查啟動電機開關和直流保險熔絲均正常；第三步，采用萬用表測量啟動電機絕緣繞組正常，繞組無斷路故障，且啟動瞬間并無火花現象，排除起動電機短路故障或內部有打鐵。

通過以上分析，初步排除柴油發電機控制器、電啟動系統、機體以及燃油系統和配氣機構異常等故障，需再次排查電池因素?？紤]到故障現象更多指向電池電壓和容量，首先測量待機狀態下電池容量為13.1 V，其次測量柴油發電機組啟動瞬間電池電壓為10.8 V，正常情況啟動瞬間電池電壓低于10 V，最后值班人員測量電池內阻為8.184 mΩ，而70 Ah電池內阻正常情況下小于5.8 mΩ。

基于以上信息，初步判斷電池內阻過大，容量不足。對原有電池進行充電，待第二天進行啟動測試。第二天，電池充電后再次啟動，柴油機仍無法正常啟動。將新舊兩組電池并聯連接后，油機正常啟動。第三天，再次啟動柴油發電機，柴油發電機無法啟動。第四天，檢查柴油機發現控制屏黑屏，測量兩塊并聯電池電壓為2 V，初步判斷市電充電器部分故障。檢查市電充電器輸出正常，在檢查線路過程中發現充電器后端保險被燒。

市電充電器保險被燒，是因為第二天將新舊兩組電池并聯后未拆除，市電充電器輸出功率有限，導致兩節電池無法正常充電，在第三天進行柴油機啟動測試時啟動時間較長，電池容量不足需市電充電器補充，導致市電充電器電流過大燒壞直流保險。

綜上，科勒柴油發電組無法正常啟動是因為電池容量過低，無法提供柴油機正常啟動所需要的電流，且原有電池使用時間過長，電池內阻過大，對電池充電已無法恢復電池性能。更換的新電池因生產日期超過3個月，所以使用前需充電5～6 h后再使用。本次更換的新電池未重新充電，且電池長期放置導致容量下降，因此柴油機不能正常啟動。

4 兩起故障原因共性分析

康明斯柴油發電機組不能啟動的直接原因是電池容量不足，但確定原因的過程較長。首先，利用萬用表測量電池電壓。其次，電池充電后，通過萬用表測量電池兩端電壓，其結果在正常范圍內，并排除了電池原因。最后，柴油發電機組在第一次故障時出現超高速現象，油機出現超速告警，因此把更多注意力轉向排查燃油系統。

科勒柴油發電機組在故障排查初期將故障定位至電池部分，使整個故障恢復持續了數天。分析原因，主要是欠缺電池維護經驗，且維護方法不得當。

排查分析兩起不同型號柴油發電機不能正常啟動的故障發現，雖然故障現象表現不同，但最終故障原因都是因為電池的使用時間過長導致電池容量下降，不能提供足夠的電壓，從而無法啟動柴油發電機組。

5 結 論

綜上所述，經對兩起故障的排查分析，更全面地了解了柴油發電機蓄電池。使用時，應該注意以下方面。柴油機蓄電池屬于啟動型電池，一般使用壽命為3年，使用超過3年需考慮更換新電池。使用萬用表測得的電池電壓不能完全正確反映電池的容量和性能的好壞，需借助其他工具如電池內阻儀等。直接測量安裝在柴油發電機組上蓄電池的電壓值，測得的電壓是市電充電器對蓄電池充電時的電壓值。更換新電池前檢查電池的生產日期，生產日期超過1個月或電池電壓低于12.6 V時，先對電池充電5～6 h，充電電流為電池容量的1/10，或檢查電池內阻是否低于標準值，低于標準值時需要對電池充電[9-11]，恢復電池性能。