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柴油發(fā)電機組的煙色指運轉(zhuǎn)時,從排氣管排出的廢氣煙色。正常燃燒時,它應(yīng)該是一種無色的透明氣體。但由于機器的磨損、調(diào)整不當(dāng)、工作環(huán)境的影響、噴油量和供油時間不合適等諸多因素的影響,柴油發(fā)電機組常常會出現(xiàn)排氣冒白煙、藍(lán)煙和黑煙的現(xiàn)象。柴油機排氣煙色直接反映出了柴油機的故障及燃燒的質(zhì)量。弄清柴油機冒煙的機理和煙色與故障的關(guān)系?？梢蕴岣卟裼蜋C的經(jīng)濟性、減少故障、降低污染,使柴油發(fā)電機組處于良好的狀態(tài)。
1 發(fā)電機維修排氣煙色的形成機理
柴油機在運行過程中,排出廢氣的煙色,可以分為三類:白煙、藍(lán)煙和黑煙。不同的煙色其形成原因不同。
1.1 白煙
柴油機排白煙是由于柴油機過冷或在寒冷天氣、冷機啟動及空車惰轉(zhuǎn)時發(fā)生。此時,氣缸中溫度較低,著火不好,燃料未完全燃燒,由這些未完全燃燒或部分氧化的燃料液滴與水蒸氣構(gòu)成的微粒(μ)直徑在0.6～1以上的微粒隨廢氣排出時,就形成了白色煙霧。柴油發(fā)動機經(jīng)過暖機,溫度正常后,白煙就會消失。
1.2 藍(lán)煙
柴油機低負(fù)荷運行時,燃燒室溫度較低,燃料著火性能不好,燃料或竄入燃燒室的潤滑油未(μ)完全燃燒,即呈微粒狀態(tài)直徑在0.4以下排出,從而形成藍(lán)煙。在排出藍(lán)煙的同時由于燃燒的中間()生成物質(zhì)甲醛也排出,因而有刺激性臭味。藍(lán)、白煙之間并沒有嚴(yán)格的成份差異,只是由于微粒直徑不同對光線的反射不同,產(chǎn)生不同顏色而已。
1.3 黑煙
易在高負(fù)荷時發(fā)生。例如柴油發(fā)電機超負(fù)荷工作、汽車加速、爬坡時,排氣就易冒黑煙。黑煙柴油機在運行中冒黑煙,會使經(jīng)濟性下降,廢氣溫度高,產(chǎn)生積炭,積炭會引起活塞環(huán)卡死和氣門咬死現(xiàn)象。此外,柴油機冒煙還會妨礙視線,污染環(huán)境。因此,不允許柴油機長期在黑煙下工作。出現(xiàn)黑煙后,柴油機負(fù)荷不能再提高。因此,它也是限制負(fù)荷提高的一個標(biāo)志。
2 發(fā)電機維修影響柴油機碳煙和微粒排放的因素
2.1 過量空氣系數(shù)是影響碳煙生成最根本的因素。
因為碳煙生成的最根本的條件之一是缺氧。烴類燃料在缺氧時就有部分未參與燃燒或只能不完全燃燒。圖2所示為直噴式柴油機煙度隨過量空氣系數(shù)ααα變化關(guān)系曲線。由圖可以看出當(dāng)>3時,隨著α的增大,煙度R迅速下降,>5時,R趨近于零。
2.2 負(fù)荷
負(fù)荷對碳煙影響實質(zhì)上是每循環(huán)噴油量或過量空氣系數(shù)對煙度的另一種形式,負(fù)荷增大,即每循環(huán)噴油量增加,過量空氣系數(shù)減小,燃燒向缺氧方向發(fā)展,從而使煙度升高。
2.3 轉(zhuǎn)速
轉(zhuǎn)速對煙度的影響較為復(fù)雜,存在著幾個互相起著相反作用的因素。隨著轉(zhuǎn)速的提高,充ηη量系數(shù)下降,當(dāng)超過一定轉(zhuǎn)速時,下降速度加νν快。由于進(jìn)氣充量減少,實際空燃比減小引起缺氧。因此,碳煙生成量增加。當(dāng)轉(zhuǎn)速較低時,燃燒室內(nèi)的氣流運動較弱,特別是低到一定轉(zhuǎn)速,混合氣形成條件明顯惡化,油氣混合不均勻,熱分層效應(yīng)差,引起局部缺氧嚴(yán)重,碳煙生成量增加。
2.4 噴油定時
噴油定時對碳煙影響很大,如圖3所示,煙度隨噴油提前角的增大而降低。然而,增大噴油提前角將會導(dǎo)致產(chǎn)生較高的燃燒噪聲、機械負(fù)荷、NO排放也會增加。但是,噴油過早,氣缸內(nèi)的溫度和壓力低,噴入氣缸內(nèi)燃油蒸發(fā)及混合氣速度減慢,這時缸內(nèi)空氣運動速度也較低,混合氣形成條件惡化,煙度又將回升。
2.5 燃燒室內(nèi)氣流運動的影響
燃燒室內(nèi)的氣流有進(jìn)氣渦流,擠壓渦流和微渦流紊流三種。適當(dāng)增強氣流運動,有利于壁膜燃油的蒸發(fā)、混合及燃燒,改善混合氣形成質(zhì)量,從而減少局部的高溫和缺氧,減少碳煙生成,并可加速已有碳煙的氧化。但并不是空氣渦流愈強愈好,過強過弱都可導(dǎo)致相反結(jié)果。3.6燃油品質(zhì)。燃料中芳烴含量多,煙度愈大;而烷烴含量愈多,則煙度愈小。這是因為芳烴的碳?xì)滟|(zhì)量比C/HM遠(yuǎn)大于烷烴,容易產(chǎn)生脫氫反應(yīng),從而增加碳煙的生成量。當(dāng)燃油中芳烴和烷烴含量大致相等時,餾分愈多的油,煙度就愈高。因為餾分愈重,高分子的烴就愈多,蒸發(fā)、混合和燃燒均較困難。
柴油機的煙度隨十六烷值的提高而增大。這是因為十六烷值高的柴油穩(wěn)定性較差,在燃燒過程中易于裂解,使碳的生成速度高,從燃燒方式上看,十六烷值高的柴油著火性能較好而滯燃期較短,參與預(yù)混合燃燒的燃油較少,大部分燃油則是以擴散燃燒的方式進(jìn)行的,因而煙度較大。
3 發(fā)電機維修冒煙故障原因
柴油發(fā)動機排氣管冒煙一般來講是一種不正常的現(xiàn)象。至于柴油機在運行中產(chǎn)生冒煙的情況,往往是判斷柴油發(fā)動機某些零部件是否需要更換、整機是否需要進(jìn)行維護(hù)修理的一個信號。在運行中造成排放冒煙的原因可以從以下幾個方面去考慮。
3.1 柴油機排放白煙的原因
①機器過冷;
②燃油中含有水;
③氣缸墊沖破或缸蓋螺絲松動;
④氣缸有裂紋或濕式氣缸套的防水圈漏水;
⑤其它一些原因而造成冷卻水漏入氣缸。
3.2 柴油機排放藍(lán)煙的原因
①活塞環(huán)磨損、咬死、折斷或彈力不足;
②油環(huán)刮油不良,開口間隙對口或安裝錯誤;
③活塞與氣缸之間間隙過大;
④油底殼內(nèi)的潤滑油油面過高;
⑤噴油時間過早;
⑥其它一些原因造成的潤滑油竄入氣缸。
3.3 柴油機排放黑煙的原因
①負(fù)荷過重;
②噴油器霧化不良,噴油壓力低、滴油;
③供油時間過晚;
④空氣濾清器堵塞;
⑤噴油泵柱塞泵齒桿或拉桿行程調(diào)節(jié)過大;
⑥噴油泵齒圈鎖緊螺釘松動,引起油量失調(diào);
⑦氣門漏氣,氣缸壓縮力不足;
⑧某一缸進(jìn)氣門打不開,使某缸只噴油不進(jìn)氣;
⑨柴油質(zhì)量不符合要求。
4 發(fā)電機維修冒煙故障的判斷與檢查方法
4.1 發(fā)動機冒白煙的故障檢查
當(dāng)發(fā)動機在啟動和運轉(zhuǎn)中冒煙時,應(yīng)首先檢查和調(diào)試機房內(nèi)的溫度,待發(fā)動機溫度上升至70℃以上時,若白煙仍未減輕,應(yīng)檢查油箱內(nèi)是否含有水。如有水,應(yīng)將柴油濾清器和油箱的油放掉,加入好的燃油后再發(fā)動試驗。若燃油是好的,應(yīng)檢查曲軸箱內(nèi)的機油是否含水。機油內(nèi)含水的特征:一是直觀油中有水珠;二是在發(fā)動機運行中機油帶黃白色狀泡沫。對此應(yīng)著重檢查氣缸套包括缸套密封膠圈和氣缸墊是否破裂,使冷卻水滲入曲軸箱及燃燒室。檢明原因予以更換和修理。
4.2 柴油機冒藍(lán)煙的故障檢查
當(dāng)柴油機冒藍(lán)煙時,應(yīng)首先檢查曲軸箱內(nèi)的機油平面。若油面過高,應(yīng)放出多余機油。若正常應(yīng)檢查氣缸壓縮力,氣缸壓力低于規(guī)定值較多時,說明活塞、活塞環(huán)與氣缸壁間隙過大。若發(fā)動機是新修的有可能是活塞環(huán)安裝錯不合適。此外,空氣濾清器堵塞,在進(jìn)氣行程中,進(jìn)氣不暢,而有可能將空氣濾清器內(nèi)的機油吸入燃燒室對此應(yīng)取掉空氣濾清器,如正常說明故障在此。
4.3 柴油機冒黑煙的故障檢查
當(dāng)柴油機冒黑煙時,應(yīng)首先利用斷油法,依次隔斷各缸的供油,若隔斷各缸供油時,柴油機轉(zhuǎn)速及聲音變化特別明顯、冒煙現(xiàn)象減少或消失,震動減輕,同時發(fā)電機周率下降多,說明該缸供油量過大。反之,則供油量小。其次利用急加速法,發(fā)動機啟動后,將調(diào)速手柄從怠速迅速拉起高速時,若發(fā)動機轉(zhuǎn)速跟不上來,聲音發(fā)悶、粗暴、冒黑煙嚴(yán)重,說明噴油時間晚;反之,發(fā)動機轉(zhuǎn)速跟上來快,聲音尖脆、工作粗暴,伴有敲缸聲,冒蘭煙,說明噴油時間過早。此外,還可以檢查飛輪上的正時記號是否正確,如4135型柴油機噴油正時是在31°～28°的曲軸轉(zhuǎn)角。如以上正常再停下機器用螺絲刀撬動柱塞挺柱來檢查。撬動時,噴油
器的噴油聲音小、手感無壓力或壓力小,說明噴油壓力低或霧化不好。應(yīng)拆下噴油器,用噴油器校驗器校驗。
5 發(fā)電機維修結(jié)束語
發(fā)動機排放冒煙是一種不正常的現(xiàn)象。為了減少碳煙的排放,從設(shè)計的角度來講有:提高值,改η進(jìn)進(jìn)氣系數(shù),提高,改進(jìn)燃燒室結(jié)構(gòu),提高混合氣ν形成及燃燒速度,改進(jìn)噴油嘴設(shè)計,避免漏油等不正常噴射的發(fā)生等,。從使用的角度講:應(yīng)正確操作,按期維護(hù)保養(yǎng)發(fā)動機,當(dāng)機器出現(xiàn)故障時,能及時地根據(jù)冒煙的煙色,分析故障產(chǎn)生的原因,應(yīng)用正確的檢查方法及時地處理故障,使柴油發(fā)電機工作在良好的狀態(tài)。
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