解决康明斯KT(A)38-D(M)型柴油机熄火困难故障

林晓

（中海石油（中国）有限公司上海分公司 丽水作业公司，上海 200000）

0 引 言

KT（A）38-D（M）型康明斯柴油机自安装、调试以来一直存在熄火困难故障。导致柴油机熄火困难的根本原因是燃油系统中喷油器计量孔前的油压超过了熄火油压。通过对PT 泵工作原理、工作循环及燃油系统的组成等分析研究，找出了可能引起熄火困难的几种原因及处理方法，并且按照“由简至繁”的原则逐步进行排查，最终找到故障点，经检修后故障解除，确保了设备的正常运行。

1 PT 燃油系统结构及原理

PT 燃油系统由油箱、燃油滤清器、PT 燃油泵、低压输油管、喷油器、摇臂、推杆、喷油凸轮、回油单向阀和回油管等组成。燃油泵将燃油从油箱中吸起，经过滤清、调速器等送到喷油器，根据PT 系统的设计，定时、定量地向发动机气缸喷射燃油，进入喷油器的燃油只有20%左右经喷油器入气缸燃烧，余下的80%左右的燃油对喷油器进行冷却和润滑后通过回油管线流回油箱。

2 PT 燃油系统熄火困难的原因分析［1］

2.1 断油电磁阀关闭不严，无法断油

当柴油机开关转到“OFF”状态时，断油电磁阀断电，切断油路，使发动机熄火。如果断油电磁阀由于卡涩、磨损、加工制造等原因，导致断油阀关不严，则燃油会持续供应，从而造成无法熄火。

此外，引起断油阀关不严还可能与燃油的清洁度有关。当燃油中含有杂质时，杂质会残留在电磁阀阀片位置，使得阀片动作卡涩，从而造成断油阀关闭不严。

2.2 回油出口单向阀内漏，燃油回流

柴油机回油管线部分管段位置高于喷油器计量孔，若回油出口单向阀关闭不严，由于压差的作用，会导致燃油回流，燃油通过喷油器回油孔和环形油道到达喷油器的计量孔前，造成压力高于熄火油压，导致熄火困难。

此外，还可能是杂质进入到阀体内，杂质将阀芯垫起，使得阀芯不能贴合阀座，造成关闭不严。

2.3 喷油器密封圈损坏，进回油道跑油

喷油器通过密封圈将缸盖中的油道分成进油道和回油道。当喷油器密封圈损坏时，由于压差的作用，进油道的油会窜入回油道，使回油道中的压力上升。当柴油机熄火时，进油道压力下降，回油道中的压力超过进油道压力，燃油窜入进油道，导致机组无法正常熄火。

出现此故障，无法直接判断是哪个缸出现故障，需要逐个检查喷油器，并更换密封圈。密封圈的损坏可能是人员安装不当导致，所以在安装密封圈时，需做好喷油器清洁、润滑工作，再进行安装；更换完喷油器密封圈，需重新调整气门间隙方可运行机组。

2.4 回油管线流阻大，回油不畅

回油管回油至燃油箱上部，管线根据现场的空间、油箱的位置及回油的压力进行管线路线设计，管线过长、通径小及管线元件多等会引起流体阻力大、回油管线背压高，从而导致喷油器回油不畅，残留的燃油通过喷油器回油孔和环形油道，供机组燃烧，从而导致熄火困难。

当出现该故障时，需要检查管线是否出现节流、堵塞现象，需要拆卸疏通，再来判断是否设计存在缺陷，若是设计缺陷，需要根据现场情况重新设计回油路线。

3 故障排查

1）解体断油电磁阀，检查电路正常，阀芯无卡涩、磨损和变形现象。更换燃油滤器和油水分离器，对电磁阀进行清洗回装，停机仍然熄火困难。

2）从机组拆开回油出口单向阀，检查弹簧正常、阀芯无磨损、橡胶密封带良好。清洗出口单向阀零部件，并回装，停机仍然熄火困难。

3）拆开柴油机所有汽缸盖，逐个取出喷油器进行检查，未发现喷油器O 形圈有破损现象。

4）制作安装压力表的短接，连接在回油管线进口位置，详见图1，检测回油管线流体阻力，启机正常运行回油背压为16.0 kPa 左右，回油压力超出厂家设计要求的最大允许阻力14.0 kPa。

图1 柴油机旧回油管线

拆除管线单向阀阀芯，停机仍然熄火困难。使用软管模拟最短的回油路线，停机熄火正常。判断故障原因为回油管线设计存在缺陷，引起回油背压高，喷油器回油不畅，最终导致柴油机不能正常熄火，需要重新设计回油管线。

4 新回油管线设计

4.1 减小回油压力损失的措施

1）缩小管线进出口高度差；2）缩短管线长度；3）增加管线直径；4）减少管线上元件数量。

根据现场实际空间情况，通过缩小管线进出口高度差、缩短管线长度及减少管线上的元件，设计了新回油管线，见图2。

图2 柴油机新回油管线

4.2 新回油管线背压计算

流动液体在管线中的总阻力为［2］：∑hf=hf+hf1。（1）式中，hf为直管阻力，hf1为局部阻力，可根据范宁公式进行计算

式中，λ 为管摩阻系数，u 为液体流速，L 为管线长度，d 为管内径。

4.2.1 计算流体流速

流体流速为

式中，Q 为回油流量，A 为管内径截面积。

厂家提供回油量Q 为94.3 L/h，管内径面积A 为4.91×10-4m3，计算得u=0.053 m/s。4.2.2 计算直管阻力

雷诺数

式中μ 为运动黏度，回油管线出口温度大于60 ℃，选取0号柴油μ=0.29 mm2/s。

管摩阻系数 λ=75/Re。 （5）

计算得λ=75÷383.8=0.2；

4.2.3 计算局部阻力

弯头内径为22 mm，u1=du/d1=0.06m/s。

通过查询管件局部阻力系数表得：标准90°弯头，ζ1=0.75；弯头连接直管处出现突然扩大，ζ2＝（d/d1-1）2=0.019，弯头连接直管处出现突然缩小，ζ3=0.5（1-d1/d）=0.06，新设计回油管线上共有5 个弯头。

4.2.4 计算回油背压

流体总的压力损失：△P=∑hfρ==82.06 Pa，管线回油背压：P=△P+△W=1 090.06 Pa，小于厂家设计要求的最大允许阻力1 400 Pa，符合设计要求。

4.3 试运行

首先使用软管模拟新回油管线路线，多次试运行停机熄火正常。利用旧回油管线，改造出新的回油管线，多次试运行停机熄火正常，柴油机熄火困难故障解除。

5 结 语

在解决康明斯柴油机熄火困难故障过程中，掌握了PT 燃油系统结构及工作原理等相关知识，总结了可能引起柴油机熄火困难故障的各种原因，为以后出现类似故障的原因查找及排除提供参考。

［1］ 杨学成.柴油机熄火困难的原因［J］.工程机械与维修，2012（10）：178-179.

［2］ 王惠民.流体力学基础［M］.北京：清华大学出版社，2005：44-77.