卡特彼勒C32型柴油机冒黑烟解决方法

2018-01-31杨光

天津科技 2018年1期

杨光

(中海石油(中国)有限公司天津分公司渤南作业公司天津300456)

具有良好燃油经济性及动力性的柴油机，比汽油机应用得更加广泛[1]。柴油机正常运行时排出的尾气为无色或颜色较淡，生成 CO2、H2O、NOx、C-H化合物、C及 CO等物质[2]。若运行过程中出现“冒黑烟”现象，表征柴油机出现了故障[3]；故障不及时诊断消除，不仅污染大气环境[4]，而且损害柴油机的内部结构，燃烧不完全的碳粉将造成增压着墨、喷油嘴、气门、缸套、活塞及活塞环等部件被污染，积碳严重，运行效率降，影响其使用寿命[4]。边保国[5]用尾气状况判断钻井 12V190型柴油机是否存在故障；陈锡华[6]分析了船舶柴油机冒黑烟的原因；周宁[7]对车用柴油机排烟异常进行了归纳。他们均指出了影响排烟异常的相关零部件以及其他因素，提出了排除故障的方法。笔者针对海上平台为消防泵提供动力源的卡特彼勒C32型柴油机自动化集成度高、体积小、动力输出高的特点，从柴油燃烧的机理出发，分析冒黑烟故障原因，提出故障排除方法，保证设备稳定正常运行，消除了安全隐患和环境污染。

1 柴油机柴油燃烧的机理

柴油机气缸燃烧空间内的温度、O2含量、气油混合比、缸压等决定柴油能否完全燃烧。根据其燃烧化学反应，柴油机燃烧柴油的过程既包含传热、传质和物理过程，又包含燃油和 O2浓度之比的化学变化过程。“冒黑烟”表明柴油气缸内燃料没有充分燃烧。

2 故障诊断与排除

2.1 柴油质量

海上采油平台环境及条件特殊，柴油是由供应船从陆地将柴油运输至海上存储于柴油罐，卡特彼勒C32型柴油机撬块柴油罐柴油不足时，从柴油罐储存罐将其中转至撬块柴油罐，多次中转，柴油有可能被污染。

应定期检查撬块柴油罐内柴油的辛烷值、粘度、颜色等指标，发现不符合的指标，及时更换柴油；柴油罐定期放底水；淲按时清洗柴油中转流程过器及更换滤网；定期更换卡特彼勒 C32型柴油机的柴油过滤器及油水分离器滤芯。

2.2 燃油制动泵(供油泵)供油量偏差

C32机型制动泵的供油量由电子系统控制，随着使用时限延长，制动泵零部件磨损、电子系统出现老化、控制系统未能有效调整燃油制动泵供油量，导致供油量增加，而机组空气仍按原来标准供气，燃料燃烧不充分冒黑烟。

应定期使用ET专用设备对机组的ECM主板、ECM备用主板等进行检测，发现主板故障，应立即进行更换，并把相应的程序导入新 ECM 主板。确定制动泵有问题后，及时更换制动泵总成。

2.3 喷油器故障

C32机组由主板ECM控制喷油器，主板发生故障时，由备用主板 ECM 控制。喷油器主要故障是喷油器回油流程堵塞、喷油器密封圈损坏，发生滴油现象以及喷油器雾化柴油功能降低。

按规范要求使用ET设备检测ECM主板，发现喷油器故障，立即更换；发现某一个气缸的排烟温度较高时，使用 ET设备对所有气缸进行断缸测试，进而确认该气缸的喷油器故障，并进行更换。

2.4 供油提前角增大

柴油机供油提前角是为保证燃油进入气缸后能够充分燃烧的最佳提前角度，机型不同，提前角也不相同。喷油提前角不正确，就会使柴油机燃油燃烧不充分、不完全，导致柴油机冒黑烟[9]。

一般供油提前角偏大都会伴随着以下现象：有强烈的燃烧噪音；柴油消耗量较多；机组排烟管处有少量液体出现；排气温度较高，长时间运转，排烟管会出现烧红现象。确认提前角偏大，只要将供油提前角调整到设计角度，故障现象会立刻消失。

2.5 空气进气过滤器堵塞

空气是柴油机燃烧的必要条件，如果空气进气不足，将会导致柴油机冒黑烟；空气进气软连接处变形也会影响空气进气(见图1)。

检查空气进气过滤器指示器，变成红色表示过滤器已经堵塞严重，需及时更换；检查空气进气软管，对变形软管进行更换或者修复。

图1 空气进气过滤器及进气软管检查Fig.1 Checking the air intake filter and intake hose

2.6 中冷器堵塞

C32机组长时间运行后，空气中直径较小的灰尘将通过空气过滤器滤芯进入中冷器，灰尘长期累积附着在中冷器上，导致空气进行量降低。

拆卸中冷器的空气进气管线，检查中冷器内部是否有大量灰尘，使用内窥镜对中冷器进行检查；拆卸备用丝堵，安装量程为0～400,kPa的压力表，启动机组，检查进气情况，判断中冷器是否堵塞；如果确定中冷器堵塞，拆卸中冷器，用稀释后的清洁剂离线清洗。

2.7 进气门间隙超过标准值

进气门是控制柴油机进气量的关键部件，机组运行、高震动、安装不正确等会导致进气门间隙值超出标准值范围(0.38±0.08,mm)，进气门间隙值增大后，进气门开度不够，影响空气进气量。

按照《卡特彼勒 C32机组维保手册》中气门调节方法对所有进排气门间隙值进行检查，对超出标准值的气门间隙进行调整。

2.8 涡轮增压器损坏

涡轮增压器的作用是利用机组排出高温高压尾气对进入机组的空气进行增压，提高机组空气进气量，在同等工况下，提高柴油机工作效率。

拆卸空气进气过滤器总成及软管，目测检查涡轮增压器空气端是否损坏和剐蹭涡轮罩壳，使用百分表检查涡轮增压器叶轮径向和轴向是否发生偏移，一般不超过 0.03,mm；拆卸排烟管弯头下部的丝堵，使用内窥镜检查涡轮增压器排气端叶轮是否损坏；手动旋转涡轮增压器叶轮，检查叶轮旋转是否正常；确定增压器损坏后，立即按照维保手册要求，更换涡轮增压器总成及配套的O型圈。