楊 光

(中海石油(中國)有限公司天津分公司渤南作業(yè)公司 天津300456)

具有良好燃油經(jīng)濟(jì)性及動力性的柴油機(jī)，比汽油機(jī)應(yīng)用得更加廣泛[1]。柴油機(jī)正常運(yùn)行時排出的尾氣為無色或顏色較淡，生成 CO2、H2O、NOx、C-H化合物、C及 CO等物質(zhì)[2]。若運(yùn)行過程中出現(xiàn)“冒黑煙”現(xiàn)象，表征柴油機(jī)出現(xiàn)了故障[3]；故障不及時診斷消除，不僅污染大氣環(huán)境[4]，而且損害柴油機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，燃燒不完全的碳粉將造成增壓著墨、噴油嘴、氣門、缸套、活塞及活塞環(huán)等部件被污染，積碳嚴(yán)重，運(yùn)行效率降，影響其使用壽命[4]。邊保國[5]用尾氣狀況判斷鉆井 12V190型柴油機(jī)是否存在故障；陳錫華[6]分析了船舶柴油機(jī)冒黑煙的原因；周寧[7]對車用柴油機(jī)排煙異常進(jìn)行了歸納。他們均指出了影響排煙異常的相關(guān)零部件以及其他因素，提出了排除故障的方法。筆者針對海上平臺為消防泵提供動力源的卡特彼勒C32型柴油機(jī)自動化集成度高、體積小、動力輸出高的特點(diǎn)，從柴油燃燒的機(jī)理出發(fā)，分析冒黑煙故障原因，提出故障排除方法，保證設(shè)備穩(wěn)定正常運(yùn)行，消除了安全隱患和環(huán)境污染。

1 柴油機(jī)柴油燃燒的機(jī)理

柴油機(jī)氣缸燃燒空間內(nèi)的溫度、O2含量、氣油混合比、缸壓等決定柴油能否完全燃燒。根據(jù)其燃燒化學(xué)反應(yīng)，柴油機(jī)燃燒柴油的過程既包含傳熱、傳質(zhì)和物理過程，又包含燃油和 O2濃度之比的化學(xué)變化過程?！懊昂跓煛北砻鞑裼蜌飧變?nèi)燃料沒有充分燃燒。

2 故障診斷與排除

2.1 柴油質(zhì)量

海上采油平臺環(huán)境及條件特殊，柴油是由供應(yīng)船從陸地將柴油運(yùn)輸至海上存儲于柴油罐，卡特彼勒C32型柴油機(jī)撬塊柴油罐柴油不足時，從柴油罐儲存罐將其中轉(zhuǎn)至撬塊柴油罐，多次中轉(zhuǎn)，柴油有可能被污染。

應(yīng)定期檢查撬塊柴油罐內(nèi)柴油的辛烷值、粘度、顏色等指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)不符合的指標(biāo)，及時更換柴油；柴油罐定期放底水； 淲按時清洗柴油中轉(zhuǎn)流程過 器及更換濾網(wǎng)；定期更換卡特彼勒 C32型柴油機(jī)的柴油過濾器及油水分離器濾芯。

2.2 燃油制動泵(供油泵)供油量偏差

C32機(jī)型制動泵的供油量由電子系統(tǒng)控制，隨著使用時限延長，制動泵零部件磨損、電子系統(tǒng)出現(xiàn)老化、控制系統(tǒng)未能有效調(diào)整燃油制動泵供油量，導(dǎo)致供油量增加，而機(jī)組空氣仍按原來標(biāo)準(zhǔn)供氣，燃料燃燒不充分冒黑煙。

應(yīng)定期使用ET專用設(shè)備對機(jī)組的ECM主板、ECM備用主板等進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)主板故障，應(yīng)立即進(jìn)行更換，并把相應(yīng)的程序?qū)胄?ECM 主板。確定制動泵有問題后，及時更換制動泵總成。

2.3 噴油器故障

C32機(jī)組由主板ECM控制噴油器，主板發(fā)生故障時，由備用主板 ECM 控制。噴油器主要故障是噴油器回油流程堵塞、噴油器密封圈損壞，發(fā)生滴油現(xiàn)象以及噴油器霧化柴油功能降低。

按規(guī)范要求使用ET設(shè)備檢測ECM主板，發(fā)現(xiàn)噴油器故障，立即更換；發(fā)現(xiàn)某一個氣缸的排煙溫度較高時，使用 ET設(shè)備對所有氣缸進(jìn)行斷缸測試，進(jìn)而確認(rèn)該氣缸的噴油器故障，并進(jìn)行更換。

2.4 供油提前角增大

柴油機(jī)供油提前角是為保證燃油進(jìn)入氣缸后能夠充分燃燒的最佳提前角度，機(jī)型不同，提前角也不相同。噴油提前角不正確，就會使柴油機(jī)燃油燃燒不充分、不完全，導(dǎo)致柴油機(jī)冒黑煙[9]。

一般供油提前角偏大都會伴隨著以下現(xiàn)象：有強(qiáng)烈的燃燒噪音；柴油消耗量較多；機(jī)組排煙管處有少量液體出現(xiàn)；排氣溫度較高，長時間運(yùn)轉(zhuǎn)，排煙管會出現(xiàn)燒紅現(xiàn)象。確認(rèn)提前角偏大，只要將供油提前角調(diào)整到設(shè)計角度，故障現(xiàn)象會立刻消失。

2.5 空氣進(jìn)氣過濾器堵塞

空氣是柴油機(jī)燃燒的必要條件，如果空氣進(jìn)氣不足，將會導(dǎo)致柴油機(jī)冒黑煙；空氣進(jìn)氣軟連接處變形也會影響空氣進(jìn)氣(見圖1)。

檢查空氣進(jìn)氣過濾器指示器，變成紅色表示過濾器已經(jīng)堵塞嚴(yán)重，需及時更換；檢查空氣進(jìn)氣軟管，對變形軟管進(jìn)行更換或者修復(fù)。

圖1 空氣進(jìn)氣過濾器及進(jìn)氣軟管檢查Fig.1 Checking the air intake filter and intake hose

2.6 中冷器堵塞

C32機(jī)組長時間運(yùn)行后，空氣中直徑較小的灰塵將通過空氣過濾器濾芯進(jìn)入中冷器，灰塵長期累積附著在中冷器上，導(dǎo)致空氣進(jìn)行量降低。

拆卸中冷器的空氣進(jìn)氣管線，檢查中冷器內(nèi)部是否有大量灰塵，使用內(nèi)窺鏡對中冷器進(jìn)行檢查；拆卸備用絲堵，安裝量程為0～400,kPa的壓力表，啟動機(jī)組，檢查進(jìn)氣情況，判斷中冷器是否堵塞；如果確定中冷器堵塞，拆卸中冷器，用稀釋后的清潔劑離線清洗。

2.7 進(jìn)氣門間隙超過標(biāo)準(zhǔn)值

進(jìn)氣門是控制柴油機(jī)進(jìn)氣量的關(guān)鍵部件，機(jī)組運(yùn)行、高震動、安裝不正確等會導(dǎo)致進(jìn)氣門間隙值超出標(biāo)準(zhǔn)值范圍(0.38±0.08,mm)，進(jìn)氣門間隙值增大后，進(jìn)氣門開度不夠，影響空氣進(jìn)氣量。

按照《卡特彼勒 C32機(jī)組維保手冊》中氣門調(diào)節(jié)方法對所有進(jìn)排氣門間隙值進(jìn)行檢查，對超出標(biāo)準(zhǔn)值的氣門間隙進(jìn)行調(diào)整。

2.8 渦輪增壓器損壞

渦輪增壓器的作用是利用機(jī)組排出高溫高壓尾氣對進(jìn)入機(jī)組的空氣進(jìn)行增壓，提高機(jī)組空氣進(jìn)氣量，在同等工況下，提高柴油機(jī)工作效率。

拆卸空氣進(jìn)氣過濾器總成及軟管，目測檢查渦輪增壓器空氣端是否損壞和剮蹭渦輪罩殼，使用百分表檢查渦輪增壓器葉輪徑向和軸向是否發(fā)生偏移，一般不超過 0.03,mm；拆卸排煙管彎頭下部的絲堵，使用內(nèi)窺鏡檢查渦輪增壓器排氣端葉輪是否損壞；手動旋轉(zhuǎn)渦輪增壓器葉輪，檢查葉輪旋轉(zhuǎn)是否正常；確定增壓器損壞后，立即按照維保手冊要求，更換渦輪增壓器總成及配套的O型圈。

2.9 排煙管中消音器堵塞

消音器作用是盡量降低柴油機(jī)排煙過程中產(chǎn)生的噪音，還具有熄滅排煙中火星的功能。消音器堵塞后，導(dǎo)致排氣受阻，渦輪增壓器轉(zhuǎn)速降低，間接導(dǎo)致空氣進(jìn)氣量降低。

拆卸柴油機(jī)的消音器，檢查消音器是否堵塞，對已經(jīng)堵塞的消音器進(jìn)行清除堵塞物；由于設(shè)計或者施工導(dǎo)致消音器堵塞的故障，對消音器重新設(shè)計制作或者改造。

2.10 柴油機(jī)負(fù)載大

除了柴油機(jī)機(jī)組本身問題導(dǎo)致“冒黑煙”外，負(fù)載大也會導(dǎo)致柴油機(jī)冒黑煙。

確定機(jī)組負(fù)載故障或者不匹配后，從負(fù)載實際出發(fā)，解決柴油機(jī)“冒黑煙”故障。

3 結(jié) 論

卡特彼勒 C32柴油機(jī)冒黑煙故障，可能是一種原因或多種原因?qū)е?，日常柴油機(jī)故障檢查和處理過程中，應(yīng)該由易到難，由簡單到復(fù)雜。柴油機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行和故障快速處理，不但能夠提高設(shè)備使用率和完好率，而且大幅降低檢修人員的費(fèi)用和柴油使用量，還能夠減少燃燒不充分的污染氣體排放。

［1］ 楊建軍，徐元利，劉小平，等. 消除柴油機(jī)冒黑煙的電動增壓器的設(shè)計[J]. 天津大學(xué)學(xué)報，2008，41(10)：1219-1224.

［2］ 胡國洪. 內(nèi)燃機(jī)車柴油機(jī)冒黑煙故障的原因與處理[J]. 機(jī)械管理開發(fā)，2017，32(8)：190-191.

［3］ 鄧志明，朱海慶，王瑞成. 6BT5.9 康明斯柴油機(jī)冒黑煙的故障分析與排除[J]. 移動電源與車輛，2013(1)：36-38.

［4］ 甄曉陽，王磊，李競強(qiáng)，等. 我國新能源汽車政策動態(tài)及發(fā)展趨勢[J]. 天津科技，2017，44(2)：16-18.

［5］ 陳永旺，單艷芬. 淺論機(jī)車柴油機(jī)“冒黑煙”故障的診斷與排除[J]. 內(nèi)燃機(jī)，2011(6)：53-56.

［6］ 邊保國. 柴油機(jī)冒黑煙故障原因及排除方法[J]. 山東工業(yè)技術(shù)，2014(7)：20.

［7］ 陳錫華. 船舶柴油機(jī)冒黑煙的原因分析及排除[J]. 珠江水運(yùn)，2006(6)：39-41.

［8］ 周寧. 車用柴油機(jī)排煙異常的原因分析[J]. 南寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2006，11(2)：98-101.

［9］ 施祥，張彥祥. 供油提前角對柴油機(jī)性能影響的試驗研究[J]. 農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程，2011(1)：26-28.