技術(shù)維修與康明斯知識

柴油發(fā)電機水箱散熱器的故障排查

 

摘要：柴油機工作中，汽缸內可燃性混合氣體燃燒時(shí)溫度可達2000℃以上，其中一部分熱能轉化為動(dòng)能輸出，一部分隨廢氣排出，還有一部分需通過(guò)機體冷卻系統傳導出去。散熱器是柴油發(fā)電機冷卻系統的重要組成部件之一，在使用中容易發(fā)生故障，影響冷卻系統的正常工作，使柴油發(fā)電機溫度過(guò)高。因此，研究冷卻系統的功用，冷卻的方式，冷卻系統故障對發(fā)動(dòng)機工作的影響，以及常見(jiàn)的冷卻系統故障和處理方法對發(fā)電機生產(chǎn)廠(chǎng)家非常重要。根據理論和維修經(jīng)驗，康明斯公司在本文敘述了散熱器的檢修方法及如何通過(guò)散熱器排查故障。

 

一、水箱散熱器工作原理

 

      柴油機的水箱是發(fā)動(dòng)機冷卻系統的一部分，外形如圖1、圖2所示。工作原理如下：

1、冷卻液循環(huán)

      柴油機的水箱內裝有冷卻液，通常是水加上防凍液的混合物，該冷卻液通過(guò)一系列的管道和泵被循環(huán)引導進(jìn)入發(fā)動(dòng)機，冷卻發(fā)動(dòng)機中的高溫部件，然后返回水箱。

2、 熱交換

      冷卻液在進(jìn)入發(fā)動(dòng)機之前需要通過(guò)散熱器或者熱交換器，這是一個(gè)具有許多散熱片的金屬器件。當車(chē)輛行駛時(shí)，冷卻液通過(guò)散熱器，散發(fā)出熱量，使冷卻液的溫度下降。

3、壓力控制

      水箱通常還包括一個(gè)壓力控制系統，以確保冷卻液的壓力在安全范圍內。當冷卻液受熱變得擴大時(shí)，過(guò)多的壓力可能會(huì )造成冷卻系統的泄漏或損壞。因此，水箱安裝了一個(gè)壓力放散閥，它會(huì )在壓力過(guò)高時(shí)允許冷卻液逸出。

4、補充冷卻液

       柴油機使用的冷卻液會(huì )因為蒸發(fā)或泄漏而減少，因此水箱還配有一個(gè)冷卻液補充裝置，允許用戶(hù)在必要時(shí)向冷卻系統中添加冷卻液。

      總而言之，柴油機的水箱通過(guò)循環(huán)冷卻液來(lái)控制發(fā)動(dòng)機溫度，確保發(fā)動(dòng)機能夠在安全和高效的溫度范圍內運行。

 

圖1  柴油發(fā)電機散熱器45度視圖

圖2  水箱散熱器側視圖

 

二、散熱器的檢修

 

1、檢查輸水管

      檢查輸水軟管是否損傷、裂紋、松脫或者折斷。如有，應及時(shí)更換水管。

2、散熱器漏水的檢修

① 散熱器密封性能的檢查方法

      將散熱器浸沒(méi)水中，然后用膠皮管向散熱器內充入壓力為（49～98）×103 Pa的壓縮空氣，觀(guān)察散熱器有無(wú)冒氣泡的地方，如有就是漏水之處。

② 漏水處的修理方法

      可以采用錫鉛焊料，用烙鐵釬焊。此法適用于焊接上下貯水室、主散熱片、冷卻管和冷卻片。烙鐵的加熱，可以使用煤氣火焰噴嘴或者噴燈。焊劑采用氯化鋅溶液或者氯化鋅與氯化按的混合液。輔料采用苛性鈉溶液或者碳酸鈉溶液除去油污，用鹽酸或者硫酸溶液除去銹跡。

3、上下貯水室的修理

      先用烙鐵使上下貯水室與主片分離，如果貯水室有少量腐蝕，可以用烙鐵熱鍍一層。對于上下貯水室的碰傷塌陷，燃氣接頭可以在凹坑底部焊一個(gè)鉤環(huán)，然后將凹坑處拉起來(lái)，同時(shí)用錘子修整四周。

4、冷卻管的更換方法

      水箱散熱器冷卻水管分布如圖3所示。

① 加熱法

      用電阻加熱片（直徑×寬×厚＝3mm×10mm× 0.6mm）插入冷卻管，然后通電加熱，至焊料完全熔化，停留0.5分鐘，迅速斷電，再用力拉出冷卻管。換入新管時(shí)，在管外浸鍍一層焊料，在管內襯以通條，借助通條插入芯體，在新管貫通全長(cháng)后，將通條抽出，再插入電阻加熱片，通電焊合，用小烙鐵將冷卻管與主片焊合。

② 鑲管法

      先用末端帶擴張錐體的拉條在舊管內部拉過(guò)，使內管的內徑擴大，并將新管插入舊管中，然后把兩端焊牢在散熱器上。

③ 接管法

       剪下破損的冷卻管，選一段比破管長(cháng)5～10 mm的接管，將截斷的管口稍加擴張，并且與接管的外徑相配合，將兩管接在一起，并且焊牢。

5、進(jìn)行壓力試驗

      散熱器修復后，應當進(jìn)行壓力試驗。其方法是：在（49～80） ×103 Pa的水壓下，散熱器應當沒(méi)有漏水現象?；蛘邔⑸崞鹘](méi)在水中，充入98 ×103 Pa的壓縮空氣，試驗1分鐘，不允許有漏氣現象。

6、檢查散熱器蓋上閥門(mén)的開(kāi)閉特性

      散熱器蓋蒸氣閥結構如圖4所示，開(kāi)啟壓力為（24.5～37.3） ×103 Pa，進(jìn)氣閥的進(jìn)氣真空度為（0.98～11. 8） ×103 Pa時(shí)開(kāi)啟。如果不符合，應當更換新件。

 

圖3  柴油機水箱散熱器冷卻液出水管

圖4  散熱水箱蓋結構圖

 

三、散熱器故障排查

 

      通過(guò)觀(guān)察柴油發(fā)電機散熱器的種種表現，不僅可以判斷冷卻系統本身的工作狀態(tài)，而且可以分析、判斷柴油發(fā)電機其他系統的工作狀況。下面舉幾個(gè)例子加以說(shuō)明。

1、冷卻系統各部分的溫差明顯

      用手分別觸摸散熱器和柴油發(fā)電機機體，如果機體的溫度明顯高于散熱器，說(shuō)明節溫器有故障，冷卻液達到85℃時(shí)，節溫器的主閥門(mén)仍然打不開(kāi)或者開(kāi)度很小，造成冷卻液無(wú)法進(jìn)行大循環(huán)，原理如圖5所示。此時(shí)應當拆檢或者更換節溫器；如果散熱器的上貯水室燙手，下貯水室冰涼，說(shuō)明冷卻水在散熱器內沒(méi)有流動(dòng)，屬散熱管被雜物或水垢堵塞、水泵軸折斷或葉輪卡死；如果上貯水室冷而下貯水室很熱，說(shuō)明節溫器卡死在半開(kāi)位置，冷卻液不能進(jìn)行小循環(huán)。

2、冷卻液內有氣泡冒出

      當冷卻液內有氣泡冒出時(shí)候，可以往散熱器內加滿(mǎn)水，然后啟動(dòng)柴油發(fā)電機，并且以800 r/min左右的速度旋轉，如果在散熱器的水面上能看到氣泡竄出這種反?，F象，主要有3種產(chǎn)生原因：

① 氣缸蓋產(chǎn)生裂紋，其部位往往在排氣門(mén)一側。

② 氣缸套有裂紋。

③ 氣缸墊在氣缸口與水套孔之間被沖壞，于是氣缸內的高壓氣體經(jīng)過(guò)損壞處進(jìn)入冷卻液內，并且逸出。

       水面冒出的氣泡越多，說(shuō)明上述損壞越嚴重。這種氣與水竄通現象甚至引發(fā)散熱器噴水事故，其特點(diǎn)是先噴水，后過(guò)熱，有時(shí)在柴油發(fā)電機剛啟動(dòng)、冷卻液溫度較低時(shí)也發(fā)生噴水現象。

3、冷卻液液面有油跡漂浮

      產(chǎn)生原因主要有氣缸套破裂、氣缸墊嚴重損壞、水泵損壞、機油散熱器密封墊損壞，導致潤滑油進(jìn)入冷卻系統。

4、上貯水室出水口的水流異常

      水箱散熱器冷卻液流動(dòng)循環(huán)如圖6所示。當上貯水室出水口的水流異常時(shí)，可以放出一部分冷卻液，使散熱器上貯水室的進(jìn)水口露出來(lái)，然后觀(guān)察此處的水流情況。如果柴油發(fā)電機剛啟動(dòng)，水溫表顯示70℃以下，此處有大股冷卻液竄出，說(shuō)明節溫器的主閥門(mén)不能關(guān)閉；如果柴油發(fā)電機的水溫達到80℃以上，此處仍然沒(méi)有冷卻液流出，說(shuō)明主閥門(mén)不能開(kāi)啟，或者水泵的葉輪不轉動(dòng)，應當查明冷卻液不能流動(dòng)的原因。

5、冷卻液的容量越來(lái)越小

      這是由于冷卻系統內的水垢太厚，使水道變狹窄，或者水道有被堵塞之處。此時(shí)應當對柴油發(fā)電機的冷卻系統進(jìn)行認真的沖洗，徹底清除水道內的雜質(zhì)和水垢。

6、散熱器過(guò)早“開(kāi)鍋”

      如果柴油發(fā)電機運轉不到10 min，冷卻液即沸騰，說(shuō)明柴油發(fā)電機過(guò)熱，可能存在氣與水相互竄通現象。其產(chǎn)生原因主要有氣缸墊被沖壞、柴油發(fā)電機的負荷過(guò)重、水泵或風(fēng)扇不轉、水垢太厚、節溫器卡死在關(guān)閉位置、供油時(shí)間過(guò)早或過(guò)遲等。

 

圖5  雙閥膨脹筒式節溫器工作原理圖

圖6  柴油機冷卻系統流動(dòng)示意圖

 

總結：

      上文所述的一些故障易造成誤判，一般不要盲目地拆卸，而是經(jīng)過(guò)仔細觀(guān)察、認真檢查度難和綜合分析判斷得出了正確的結論、快速、準確而順利地排除了故障。解決水箱散熱器最重要是對日常的維護，重視冷卻液的選用，好的防凍液不僅有低凝點(diǎn)，而且有其它各種功能的添加成分，能抑制防銹、泡沫、防電解和防水垢等作用，降低冷卻系統故障率；定期使用水箱高效清洗劑清洗水箱，清除銹跡和水垢，再添加合適的防凍液和凈水，避免使用有礦物鹽和其他礦物質(zhì)的水。這樣才能保證發(fā)動(dòng)機正常工作，延長(cháng)水箱和發(fā)動(dòng)機的整體壽命。

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