内燃机故障分析与维修初探

林新锋

摘要:在我国铁路运输中,内燃机车还是比较主要的牵引动力,在使用过程中出现的各种故障影响了使用效率,对于常见故障的排除与维修至关重要。

关键词:内燃机 故障 诊断 维修

中图分类号:TK4文献标识码:A文章编号:1006-8937(2009)03-0091-02

在铁路运输中,内燃机车还是比较主要的牵引动力。它是集机械、电气、液压于一体的大型运输设备。具有牵引动力大、运行速度高、自身结构复杂且运行条件差等特点。机车车辆经过一段时间的运行,各个零部件必然会产生一定程度的磨损和损伤,必须及时地给予检修,使其保持完好状态,保证正常运行。本文主要从以下几个方面探讨内燃机故障分析与维修技术。

1 增压器主要故障及原因分析

增压器故障现象主要集中在油封漏油、转子固死、轴承烧损、壳体裂、动叶片飞出等方面。

1.1 轴承烧损

增压器在高转速下,由于滤清器不良,或安装机油管路时不慎进入异物,或转子动不平衡量大,或轴承质量差,以及轴承组装不符合要求、润滑不充分等因素都可能造成轴承烧损。客车提速、货运重载后,这类故障发生的数量比较多。

1.2 转子固死

这种现象大部分是由于增压器涡轮端密封不良或失效造成漏油,渗漏的润滑油因高温作用炭化附着于密封副的静止件表面,经过一段时间的使用,走行几万千米到二十几万千米不等,最终使密封件的间隙腻死,转子卡滞。产生这种现象主要有两方面原因:一是增压器密封结构存在缺陷;二是装配间隙不符合要求。

1.3 油封漏油

这种现象与造成转子固死的漏油(渗油)有所不同,引起油封漏油多数是由于轴承烧损、活塞环磨损严重超限引起的,极少数是由于装配失误造成的,因此在机务段对增压器故障的统计中油封漏油应归结为轴承烧损或以活塞环密封的VTC254和ZN290型增压器的活塞环质量差、装配间隙不符合要求等质量问题造成的。

1.4 壳体裂、动叶片裂、导风轮裂、涡轮盘疲劳裂损

这类故障原因有以下几个方面:一是由于没有统一明确的部件使用寿命要求和修理厂家为了节约成本,超期使用造成的;二是由于铸造质量、热处理工艺等制造因素导致的;三是由于机车负荷的增加,某些部件的设计改进没有及时跟上,仍延用以前的设计观念,使产品存在局部的设计缺陷。

1.5 进异物损坏

进异物损坏的部位主要位于增压器的压气机叶轮进口和涡轮动叶片处。这些异物来自于空气滤清器中夹带的螺母、垫片、管道中振掉的焊渣、排气管路波纹管衬套破损、气阀掉块、喷油器掉头等,这类故障引起的原因通常的明确。

针对增压器故障产生的原因,我们提出以下维修方法:机务段应加强增压器维修管理,特别是润滑油的检测和增压器润滑油精滤器的检查、更换,采购合格增压器零部件。增压器要保证无故障运行45万千米,轴承是增压器中最为关键的部件之一,国外一般以轴承的寿命来考核增压器的可靠性。所以轴承的质量和润滑系统维护的好坏,将直接影响增压器的可靠性。客运内燃机车加装润滑油油压保护装置,减少在运用中由于油压偏低造成的增压器轴承烧损故障。在保证机车使用周转可行的情况下,对快速和特快客运采用双机牵引来保证运输安全、正点、快捷。在目前暂无有效增压器检测手段的情况下,缩短检修周期,对客运机车或承担繁重工作的机车应予以特殊对待,如通过增加换油次数等方法提高润滑油清洁度,各机务段应根据柴油机化验结果和机车实际运用情况,合理确定润滑油更换周期。

2 电气线路的有效排查

就内燃机车而言,无论是电传动机车还是液力传动机车,电气系统作为整个机车的控制部分,发挥着重要的作用。其运用状态的好坏和故障处理的效率,直接影响机车的正常运用。内燃机车电路错综复杂,电气系统的故障也表现不一。作为电气检修人员,必须对所查找的电路熟悉,知道电流流经的方向和相关的逻辑控制关系是故障快速处理的必要前提。故障排查时,应先区分故障是控制电路还是主电路,然后再确定合适的切入点分割、缩小排查范围是提升故障排查效率的关键。

2.1区分主电路故障和控制电路故障

对于电气线路故障,分清是主电路还是控制电路的故障是故障排查的第一步。通常以控制电路的终端来判定是主电路故障还是控制电路故障的切入点。控制电路的终端大多是接触器和继电器的线圈,以这些线圈的状态来判断是主电路的故障还是控制电路的故障。例如某电机不转动,以控制该电机接触器是否正确吸合为依据,即以接触器线圈的工作电压是否正常作为区分是主电路还是控制电路故障的关键节点。如果接触器线圈带电正常,接触器正常吸合则向主电路查找,反之,则向控制电路查找。

2.2找准切入点

逐步缩小排查范围在确定故障点是在主电路还是控制电路后,在电路中找准故障排查的切入点是故障快速、准确查找的关键。一般来说,电路中的故障高发节点或电路的中间节点,可以作为故障排查的切入点,将电路的排查范围一分为二。例如对于GK1F型机车起动控制,电流通过按钮或继电器的触点最终通过接触器的线圈流回负极。可以把电路中间的某一点作为切入点。例如YC没有正常吸合,根据经验3CWJ40℃水温继电器动作值经常不准确,可以直接选3CWJ作为切入点,检查其触点的电压是否正常,然后确定下一步检查方向,最终找到故障点。

2.3 注意事项

对于电路逻辑关系不熟悉的检修人员,建议在控制电路故障排查时,以接触器(继电器)线圈,也就是线路的终端作为切入点,向控制电路另一端逐步查找,如下图所示。

3 冷却水系统故障现象及分析处理

内燃机冷却水系统的主要由高、低温水泵、膨胀水箱、冷却风扇、散热器及各种阀门仪表官路等组成。其主要作用是从各受热零部件上带走一部分热量,并冷却润滑系统的机油和增压后的空气,使柴油能正常运行。但是在运用中,由于种种原因,会出现一些故障。

3.1 膨胀水箱涨水故障

(1)原因分析:机车运行中气缸盖、气缸套裂纹、中冷器泄漏,压力空气和燃气窜入水系统,使水位上涨显示假水位。

(2)判断及处理:可逐个甩缸检查,若甩缸后涨水现象消失,证明为气缸盖或缸套裂纹,这时可以停止该缸工作,维持到段进行更换修理。以上检查不见水箱水位有变化,可将中冷器排水阀打开验证,如果有水出现,则确定为中冷器漏水,回段后将中冷器吊下,进行水压试验并进行修补。

3.2 燃气并未进入水系统,但水箱涨水

(1)原因分析:柴油机放水后再上水时,若直接由水箱上部加水或从车体底部上水,但未按规定开放有关排气阀,水系统中的空气不能排出,启动机器后空气进入水箱,造成水箱溢水。水系统内有空气,使水泵出口压力低,部分空气仍在水系统内循环,柴油机转速极低时,外界空气极容易进入水系统,造成恶性循环。

(2)处理措施:因冷却装置处排气阀处于水系统末端,水系统有空气时,此处压力更低,故开启此排气阀也不能将空气排出。这时应将柴油机出水总管与水箱连接管处的截止阀关闭,开启冷却装置处的排气阀,待空气排出后再关闭排气阀,开启截止阀。

3.3 膨胀水箱水箱水位下降

(1)原因分析:一是高低温水泵故障;二是冷却单节漏水;三是水系统管路漏水;四是气缸盖与气缸套之间的密封垫圈损坏;五是气缸套与水套间的密封圈漏水;六是热交换器内铜管裂纹。

(2)判断及处理:检查高低温水泵泄水腔下部的管接头,只允许有少量的漏水,但在柴油机最高工作转速下水封每分钟的泄漏量不得超过30滴,如果此处大量漏水则证明水封不良,应拆卸后检修。外观目检冷却单节和水系统管路情况,发现漏水立即修复。外观检查各气缸盖与气缸套之间的密封垫圈是否漏水,若有漏水点需及时更换。打开柴油机的曲轴箱检查孔盖,逐缸检查各气缸套下部是否漏水,出现漏水,则说明缸套与水套之间的封水圈损坏,应吊出气缸分解后更换密封圈。在柴油机工作中打开热交换器上的放水阀,如果流出机油时,则证明热交换器内部漏泄,这时应分解热交换器并进行水压试验,对泄漏的铜管修复。

3.4 机车运行中冷却水温过高

3.4.1原因分析

(1)水泵故障。(2)散热器组散热片脏、扁管部分发生堵塞。(3)冷却风扇不转或转速低。(4)水系统内的循环水量不足。(5)柴油机燃烧不良造成废气温度过高。

3.4.2 判断及处理

(1)检查水泵的水封,若水泵故障是因水泵转子与壳体发生碰擦从而使水泵流量发生变化时,需要按要求检查高低温水泵在标定转速下的流量及出口压力等参数,对不符合要求的应认真查找原因必要时更换水泵。(2)手摸散热器的各冷却单节,如温度过高说明散热器冷却效果差,应清扫散热器各冷却单节外部的油泥尘土。检查散热器内部水管是否存在结垢,若有可用压力空气和蒸汽吹扫等方法进行清理,也可用流动的酸液进行清洗。(3)如果风扇转速低,可以先用手摸温度控制阀处管路的温度,如该处温度没有明显低于静液压泵进出油管的温度,说明温度控制阀内的滑阀没有堵死阀口,此时可以通过手动旋动调节螺钉,顺时针拧到极限位置,如在10分钟后,温度控制阀的进出口管路温度有了明显的下降表明该温度控制阀的感温元件损坏,应更换。如该阀进出口管路温度仍没有明显下降,说明温度控制阀的阀体已损坏,或是静液压马达、冷却风扇被异物卡滞,这时要根据具体情况做相应处理。此外,静液压油不足,也会造成冷却风扇转速低,这时可加油到规定油位。(4)水量不足时,首先,应查看膨胀水箱玻璃水管所显示水位,如水位偏低,应补水,补水所用的水质应按规定处理,一般情况下是不允许加注没有添加剂的水,但在运用中急需加水时,也可暂用自来水补充,回段后应及时报告,并进行水质化验。其次,应检查水系统是否有泄漏处,如有应设法消除。对柴油机喷油器、喷油泵、活塞等部件精检细修,消除不良隐患,保证燃油能充分燃烧,发挥出正常的功率。

参考文献:

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