故障檢修與技術(shù)維護

柴油發(fā)電機常見(jiàn)故障及維修方法

 

摘要：柴油發(fā)電機作為我們生活中一種常見(jiàn)的動(dòng)力機械，其故障診斷技術(shù)及狀態(tài)監測技術(shù)被人們廣泛關(guān)注。經(jīng)過(guò)一定的發(fā)展，柴油發(fā)電機故障診斷技術(shù)中的故障特征提取及信息處理等已有了初步雛形?？得魉构驹诒疚姆治霾裼桶l(fā)電機常見(jiàn)故障及對應影響因素的同時(shí)，對柴油發(fā)電機故障診斷技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展進(jìn)行了展望，寄望于本文的描述會(huì )對我國柴油發(fā)電機故障診斷技術(shù)的發(fā)展具有顯著(zhù)的推動(dòng)作用。

一、故障診斷技術(shù)的特征分析

 

      伴隨科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展及自動(dòng)化智能化程度的提升，柴油發(fā)電機故障診斷技術(shù)也得到了實(shí)質(zhì)性的發(fā)展。柴油發(fā)電機的故障診斷與其他機械故障診斷相類(lèi)似，要通過(guò)故障機理的研究，結合故障信號的檢測及處理，進(jìn)而發(fā)展故障發(fā)生的真正原因，針對性的解決柴油發(fā)電機故障。例如下圖（圖1）中的缺缸現象，我們可以采用現代科學(xué)技術(shù)來(lái)進(jìn)行診斷。對于柴油發(fā)電機來(lái)說(shuō)其常見(jiàn)的故障主要有：異常響聲（圖2）、壓氣機端密封環(huán)漏油、發(fā)動(dòng)機功率下降、冒黑煙及機油耗上升等。

 

圖1 缺缸現象

圖2 敲缸異響

 

 

1、傳統診斷技術(shù)及其特征分析

    對于傳統柴油發(fā)電機故障診斷技術(shù)來(lái)說(shuō)，其可以從不同的角度出發(fā)：

（1）針對柴油發(fā)電機故障磨損狀態(tài)可借助潤滑油進(jìn)行分析，通過(guò)對光譜及鐵的含量等綜合分析，進(jìn)而獲知柴油發(fā)電機零件的磨損程度，此種方法叫作磨粒檢測分析法。

（2）從柴油發(fā)電機發(fā)生異常性及振動(dòng)性進(jìn)行故障部位檢測的聲振檢測方法，其理論依據為聲發(fā)射檢測及振動(dòng)分析法兩種。通常來(lái)說(shuō)柴油發(fā)電機的參數與其故障的關(guān)聯(lián)性較大，因此，我們可以通過(guò)柴油發(fā)電機正常工作狀態(tài)的轉速及溫度獲知其故障的原因，此種方法就是常見(jiàn)的熱力參數分析法。與此同時(shí)，瞬時(shí)轉速波動(dòng)診斷法、故障樹(shù)診斷法等也是柴油發(fā)電機傳統故障診斷技術(shù)。

2、現代故障診斷技術(shù)及其特征分析

    伴隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷演變發(fā)展，柴油發(fā)電機故障診斷技術(shù)產(chǎn)生了多次改變。與此同時(shí)，傳統的柴油發(fā)電機故障針對技術(shù)缺陷及弊端也不斷涌現。各行業(yè)對柴油發(fā)電機故障診斷的自動(dòng)化水平有了更高的要求[4]。

（1）非線(xiàn)性動(dòng)力系統理論法

      非線(xiàn)性動(dòng)力系統理論指導下的柴油發(fā)電機故障診斷法，為了有效避免線(xiàn)性故障分析法在非線(xiàn)性較為突出的船舶等行業(yè)造成定量誤差，柴油發(fā)電機故障診斷法和非線(xiàn)性動(dòng)力系統開(kāi)始相互的融合。借助系統在正常工作時(shí)的工作狀態(tài)正常性，判斷故障產(chǎn)生的原因。通過(guò)此種方法可提升柴油發(fā)電機故障診斷的準確性及診斷結果的可靠性。

（2）信號處理技術(shù)法

      信號處理技術(shù)指導下的柴油發(fā)電機故障診斷法，其借助譜分析，小波變換、序列分析及傅立葉變化等診斷方法獲知柴油發(fā)電機故障信息，此種方法在柴油發(fā)電機故障診斷領(lǐng)域具有重要的價(jià)值及意義。

（3）灰色系統理論法

      灰色系統理論指導下的柴油發(fā)電機故障診斷法，模糊系統理論指導下的柴油發(fā)電機故障診斷法。柴油發(fā)電機作為一個(gè)灰色系統，灰化到白化的過(guò)程實(shí)現了已知信息推出包含故障的未知特性信息。模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )理論指導下的柴油發(fā)電機故障診斷法，其涵蓋了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )故障診斷、融合化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )故障診斷及模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )故障診斷。

（4）專(zhuān)家系統職能化法

      專(zhuān)家系統職能化柴油發(fā)電機故障診斷法，其根據實(shí)踐經(jīng)驗及理論知識設計出的一種職能程序，其為一種專(zhuān)門(mén)化的故障診斷系統。

 

二、故障診斷技術(shù)的發(fā)展

 

1、系統化故障診斷技術(shù)

    在柴油發(fā)電機故障診斷技術(shù)中已應用了分形理論、混沌理論及映射理論等多種非線(xiàn)性動(dòng)力系統理論。然而，在實(shí)際應用過(guò)程中我們發(fā)現了仍存在一些問(wèn)題需解決。為了有效豐富柴油發(fā)電機故障診斷技術(shù)的實(shí)踐性及理論性，我們應更好的發(fā)揮非線(xiàn)性動(dòng)力理論的適用性及靈活性。進(jìn)而促使柴油發(fā)電機故障診斷技術(shù)向著(zhù)更加系統化的方向發(fā)展。

2、多元化故障診斷技術(shù)

    由于柴油發(fā)電機是一種集熱力、動(dòng)力、摩擦及機械的多學(xué)科綜合化系統。所有柴油發(fā)電機故障具有一定的不確定性及復雜性。這就需要信息融合技術(shù)在柴油發(fā)電機故障診斷中發(fā)揮重要的作用。信息融合技術(shù)是一種可以借助多傳感器、單傳感器等的多元化方法，進(jìn)而實(shí)現柴油發(fā)電機故障特征信息的獲取。柴油發(fā)電機故障診斷技術(shù)和信息融合技術(shù)的有機融合有助于提升相關(guān)信息的獲取，與此同時(shí)，有助于改善傳統信息的處理方法。在整體上提升信息處理的能力，可以從一定程度上提升信息處理決策的正確性，促使柴油發(fā)電機故障診斷的精確度。

3、仿真化故障診斷技術(shù)

    伴隨著(zhù)科技的發(fā)展，仿真技術(shù)被廣泛應用到柴油發(fā)電機的故障診斷技術(shù)中。借助此種技術(shù)可有效降低柴油發(fā)電機的故障診斷時(shí)間及診斷成本，進(jìn)而緩解柴油發(fā)電機故障診斷樣本信息獲取中的高成本。與此同時(shí)，也可以解決故障診斷樣本的破壞性及難再現性特點(diǎn)。為柴油發(fā)電機故障診斷提供良好的開(kāi)發(fā)平臺及檢驗平臺。所以，柴油發(fā)電機故障診斷技術(shù)的仿真將會(huì )成為未來(lái)的一種大趨勢，框架圖如圖3所示。

4、智能化故障診斷技術(shù)

    智能化診斷技術(shù)流程如圖4所示。由于柴油發(fā)電機自身結構的復雜性及形體的特點(diǎn)，導致其故障發(fā)生的原因較多，這就為柴油發(fā)電機故障診斷的時(shí)間及故障排除的效率造成了一定困難。因此，高速運算、人工網(wǎng)絡(luò )及強邏輯性等智能方法技術(shù)在柴油發(fā)電機故障診斷技術(shù)中的應用，將會(huì )為柴油發(fā)電機故障診斷技術(shù)的發(fā)展開(kāi)辟一個(gè)全新的方式。與此同時(shí)，高科技、信息技術(shù)的不斷發(fā)展為智能化柴油發(fā)電機故障診斷技術(shù)的產(chǎn)生帶來(lái)了便利條件。

 

圖3  柴油發(fā)電機非線(xiàn)性仿真系統

圖4  智能故障診斷流程圖

三、典型故障分析

 

1、啟動(dòng)失敗

（1）蓄電池電壓低或內阻偏大

      柴油發(fā)電機蓄電池電壓24 V,通常用兩組，每組兩個(gè)12 V的鉛酸蓄電池并聯(lián)在一起使用，輸出電壓為27 V,額定功率1 000 kW柴油發(fā)電機推薦使用200 Ah的蓄電池，確保啟動(dòng)容量足夠。200 Ah的蓄電池內阻應為2—3 mil,對于蓄電池內阻偏大要進(jìn)行更換。柴油發(fā)電機啟動(dòng)失敗，首先檢査柴油發(fā)電機電壓、內阻、容量是否滿(mǎn)足要求，同時(shí)，要重點(diǎn)檢查蓄電池的浮充模塊、啟動(dòng)馬達是否正常。

（2）啟動(dòng)回路故障

      柴油發(fā)電機啟動(dòng)回路中一般設置啟動(dòng)繼電器和一些中間繼電器，用于啟動(dòng)柴油發(fā)電機。若柴油發(fā)電機無(wú)法啟動(dòng)，需要對啟動(dòng)繼電器及其他中間繼電器進(jìn)行檢查，校驗繼電器是否正確動(dòng)作，檢査接線(xiàn)有無(wú)松動(dòng)。在確認24 V電源良好并已接入啟動(dòng)回路的情況下，檢查啟動(dòng)操作時(shí)繼電器是否有吸合動(dòng)作。如果沒(méi)動(dòng)作可檢查啟動(dòng)繼電器線(xiàn)圈兩端電壓是否大于20 V的工作電壓，如正常而繼電器不動(dòng)作則判斷繼電器損壞，應立即予以更換；如果繼電器線(xiàn)圈兩端電壓不正常而表盤(pán)24 V電壓顯示正常時(shí)，則可判斷電鎖及連接線(xiàn)之間有接觸不良現象。

（3）電子調速器故障

      柴油發(fā)電機啟動(dòng)失敗需要檢査電子調速器是否上電正常，接線(xiàn)有無(wú)松動(dòng)。檢査電子調速器設置是否正常，特別是要檢査電位器的參數設置是否偏小，若電位器過(guò)小，則需要適當調大電位器。

（4）控制器故障

      柴油發(fā)電機無(wú)法啟動(dòng)，檢查控制器面板有無(wú)報警，檢査控制器事件記錄是否有告警。若有報警，先進(jìn)行復位，復位后再啟動(dòng)柴油發(fā)電機，若無(wú)法復位，則根據報警內容進(jìn)行進(jìn)一步檢查，消除報警后，才能啟動(dòng)柴油發(fā)電機。

2、并網(wǎng)失敗

（1）控制器故障

      當柴油發(fā)電機帶載試驗并網(wǎng)失敗時(shí)，要重點(diǎn)檢査柴油發(fā)電機控制器。首先，檢査控制器是否有報警，檢查控制器內并網(wǎng)參數設置是否正確。對于一些控制器內無(wú)并網(wǎng)功能，要檢査并網(wǎng)模塊是否工作正確。其次，要檢查并網(wǎng)回路元器件是否有損壞，接線(xiàn)有無(wú)松動(dòng)?？刂葡到y是眾智控制器為HGM9510和并網(wǎng)模塊GAC同步模塊搭接繼電器構成，在一次帶載試驗中，并網(wǎng)失敗，經(jīng)過(guò)全面排查，最終發(fā)現并網(wǎng)失敗原因為GAC同步模塊故障導致。因此，并網(wǎng)失敗要重點(diǎn)檢査同步模塊和并網(wǎng)回路或者控制器內同步參數設置。

（2）斷路器故障

      柴油發(fā)電機帶載試驗最重要的一步就是同期合并機開(kāi)關(guān),因此，當檢査控制器或者同步模塊無(wú)異常、并網(wǎng)控制回路或元件器無(wú)異常后需要重點(diǎn)檢査并機開(kāi)關(guān)本體及回路。并機開(kāi)關(guān)本體方面，將K0拉至檢修位，機械分、合閘，檢查分、合閘線(xiàn)圈是否正常，檢査并機系統脫扣線(xiàn)圈是否正常。并機系統二次回路，要重點(diǎn)檢査斷路器的輔助接點(diǎn)是否正常，接線(xiàn)有無(wú)松動(dòng)，繼電器等元器件是否正常。

3、有功功率異常波動(dòng)

（1）電子調速器參數設置不當

      柴油發(fā)電機組的有功輸出與柴油機的轉速存在線(xiàn)性關(guān)系。因此，柴油發(fā)電機組的調速特性影響著(zhù)柴油機功率輸出的同時(shí)也決定了發(fā)電機有功功率的輸出。當柴油發(fā)電機帶載試驗出現有功功率異常波動(dòng)時(shí)，要檢査調速器參數設置，特別是增益設置是否過(guò)大，若增益過(guò)大，可適當調小。需要注意的是，在線(xiàn)調整電子調速器可能會(huì )導致柴油發(fā)電機飛車(chē)，因此調整參數前一定要謹慎，做好風(fēng)險分析。

（2）控制系統異常

      柴油發(fā)電機帶載試驗有功功率波動(dòng)最根本的原因是控制系統異常。因此，當柴油發(fā)電機有功功率異常波動(dòng)，要重點(diǎn)檢查控制系統有無(wú)負載分配功能。某電廠(chǎng)柴油發(fā)電機控制器為HGM9510控制器，并網(wǎng)模塊為某國GAC同步模塊搭接繼電器構成,當柴油發(fā)電機帶載試驗時(shí)，經(jīng)常出現有功功率大幅度波動(dòng)，經(jīng)過(guò)多次檢査分析，最終確認原因為控制系統沒(méi)有負載分配功能。經(jīng)過(guò)技術(shù)改造，將原控制系統升級為帶負載分配功能的深海8620控制器后，帶載試驗有功功率無(wú)波動(dòng)。

4、電壓異常

      當柴油發(fā)電機空載試驗出現電壓異常時(shí)，要重點(diǎn)檢査調壓器參數是否設置不當，必要時(shí)要進(jìn)行調壓器參數調整。調壓器參數調整時(shí)，控制器需要調整電壓參數。需要注意的是，調壓器參數調整必須嚴格按照說(shuō)明書(shū)進(jìn)行調整。

5、轉速異常

      柴油發(fā)電機轉速與調速器密切相關(guān)。當柴油發(fā)電機轉速出現異常時(shí)，需要重點(diǎn)檢查調速器是否故障，調速器參數設置是否正常。同時(shí)，調速器參數調整時(shí)要對控制器的轉速參數進(jìn)行設置。當調速器和控制器檢査無(wú)異常時(shí)，要重點(diǎn)檢査轉速傳感器是否正常。

6、差動(dòng)保護動(dòng)作

      柴油發(fā)電機一般都配有差動(dòng)保護。當差動(dòng)保護動(dòng)作時(shí)，首先檢査差動(dòng)保護動(dòng)作是正確動(dòng)作還是因為接線(xiàn)錯誤導致差流的誤動(dòng)作。在柴油發(fā)電機調試階段，如果出現差動(dòng)保護動(dòng)作，要重點(diǎn)檢査差動(dòng)保護用的兩組電流互感器是否存在接線(xiàn)錯誤或者電流互感器里面的一次電纜是否方向相反導致差流。其次，當出現差動(dòng)保護動(dòng)作后，要檢査兩組電流互感器的保護范圍之間是否存在短路。必要時(shí)，需要對差動(dòng)保護裝置進(jìn)行校驗，檢查保護裝置功能是否完好。

 

總結：

      康明斯發(fā)電機公司在上述文章中對柴油發(fā)電機故障診斷的特征進(jìn)行了詳述的分析，并分別從傳統及現代柴油發(fā)電機故障診斷技術(shù)及其特征方面進(jìn)行了細致的分析。與此同時(shí)，對柴油發(fā)電機故障診斷技術(shù)進(jìn)行了展望，本文的研究對我國柴油發(fā)電機故障診斷技術(shù)的發(fā)展具有顯著(zhù)的借鑒意義。

 

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