背负式森林消防泵故障诊断与分析

2020-10-23刘泽民

林业机械与木工设备 2020年10期

刘泽民，叶辰

(奥丁(上海)消防设备有限公司，上海 201615)

随着国家对林业防火日趋重视，所投入的灭火工具也趋于自动化、科技化，背负式森林消防泵在森林消防以水灭火中得到了广泛应用。在背负式森林消防泵的动力选择上一般选用二冲程发动机作为动力载体，优点是质量轻、转速高、灭火效果显著。但二冲程发动机的使用与四冲程发动机相比较为复杂，因而做好二冲程发动机的维护保养和故障排查就显得尤为重要[1-4]。

背负式森林消防泵主要由二冲程发动机与水泵组成，因此故障主要来源于这两部分。

1 发动机故障

二冲程发动机故障分为气路故障、油路故障和电路故障三部分。

1.1 气路故障诊断与分析

气路故障主要表现为发动机运行冒烟、发动机启动困难甚至无法启动。

二冲程发动机运行时排气口冒黑烟，主要原因是空滤滤芯堵塞或化油器风门未完全开启导致进气不足引起燃烧不充分。因此，首先需要检查化油器风门是否全部打开，其次检查空滤滤芯是否未定期清洗而造成堵塞。

二冲程发动机启动困难，就气路分析而言，首先要做的是拉动启动拉盘，确认发动机是否阻力偏小或阻力过大。阻力偏小主要是发动机存在漏气导致密封性不足，因而难以使发动机内腔形成一定的真空度，无法将足量的新鲜混合油汽吸入汽缸中。密封不足的原因主要有缸体盖板松动漏气、火花塞松动漏气、发动机拉缸导致漏气。检查方式：①观察发动机密封表面是否有漏油情况，螺栓是否存在松动；②检查火花塞是否松动；③拆开消声器，拉动启动拉盘，观察活塞及汽缸壁面是否存在拉痕。对于发动机阻力过大，同样主要是由拉缸引起活塞与汽缸抱死，通过拆开消声器观察活塞情况及汽缸壁面可以进行判断。

1.2 油路故障诊断与分析

二冲程发动机油路故障主要表现为：发动机不进油、发动机运行过程中断油。其现象主要为发动机无法启动，发动机启动后低速熄火或启动后拉高速熄火，发动机运行过程中熄火。

二冲程发动机不进油情况判断，首先尝试按标准操作流程(化油器风门处于关闭位置，其目的是通过关闭风门减少进气量，使更多的混合油进入缸体)启动发动机几次，再拆开火花塞，观察火花塞上是否有油，若没油则说明发动机不进油，此时需做进一步检查。二冲程发动机一般多为外置油箱，因此需检查油箱接头是否松动、油管是否存在堵塞、手油泵是否无法正常泵油、油管与发动机相连接的接头是否未安装好或接头内部有异物堵塞。检查完成后若仍无法进油，则需检查化油器是否堵塞，或化油器是否存在漏油。一般化油器堵塞一是由于上次停机时未通过运行将化油器中存油烧干，又因放置时间较长(半个月以上)，导致化油器内部汽油挥发，机油黏度变大将化油器隔膜黏住从而无法泵油；二是化油器内部进入杂质导致堵塞，此时需要拆开化油器进行清洗。

二冲程发动机启动后低速熄火或启动后拉高速熄火，其主要原因是发动机油针存在变动。二冲程发动机出厂前均进行了调试，使每台发动机均处于最佳状态，无需用户再去调节化油器油针，但难免存在用户自行调节或误操作。二冲程发动机化油器通常采用膜片式化油器，其存在高速和低速两个油针，一般低速油针位于化油器右侧。若无法判断发动机低速油针位置则启动发动机，使发动机油门处于低速位置，分别用螺丝刀调节化油器油针，观察发动机转速(通过声音判断)是否存在明显变化，调节时存在变化的为低速油针。对于低速熄火情况，一般调节低速螺钉，通过将低转速调高来保证发动机不熄火。调节方法如下：用一字螺丝刀将低速螺钉瞬时针拧到感觉有阻力，然后再逆时针回调1～ 1.5圈，再启动发动机，使发动机置于低速状态，对油针进行微调(低速油针一般为顺时针调节发动机转速升高，逆时针调节发动机转速下降)，直至发动机低速稳定。一般低速要求1 800～3 000 r/min为宜。对发动机油门拉高速熄火问题，可调节高速油针，调节方法与低速油针调节类似，将油针顺时针拧紧，再逆时针调节1.5～2圈，具体圈数每个公司产品均存在差异(高、低速油针调节需注意不能用力过大，否则容易将油针拧断)。

二冲程发动机运行过程中熄火，主要原因可能为：① 燃油不足导致熄火；② 外置油箱透气口没有打开，导致运行一段时间后油箱真空度较大，油箱与发动机汽缸内部气压形成平衡，无法将混合油吸入缸内导致熄火；③ 油管接头漏气导致发动机供油不足熄火。

此外，二冲程发动机使用的是混合油，因此其机油等级牌号、汽油机油配比是否正确非常重要。作为背负式森林消防泵所配置的二冲程发动机，一般使用的机油等级应为2T、FD级，其原因是在森林消防泵运用上该发动机转速较高，一般为6 000～7 000 r/min，高时可达8 000 r/min以上，为满足高转速下的润滑需求，机油等级不能像风机、油锯一样使用FA、FB或FC级机油。汽油和机油的配比要求一般按体积比30∶1配制，且需混合均匀。机油等级使用不对或牌号使用不对，使用四冲程(4T)机油或使用FA、FB级机油均会造成发动机拉缸。前者是因为四冲程发动机机油不参与燃烧，一旦使用则会引起积碳偏多导致拉缸，后者是因为使用FA、FB、FC级机油润滑不够导致拉缸。配比使用比例偏稀同样会因为润滑不足而拉缸，比例过浓则使积碳增多而拉缸。此外，配好的混合油放置一段时间，若再使用需摇匀，否则会因汽油、机油分层导致运行拉缸，且放置超过半个月的混合油建议不再使用。对于二冲程发动机而言，正确按照厂家要求使用混合油十分重要。

1.3 电路故障诊断与分析

电路故障主要表现为火花塞故障，或启动电机线路故障等。对火花塞故障，首先拆下火花塞，观察其是否积碳偏多导致积碳将侧电极与中心电极连接而无法产生火花。若积碳偏多，则需用钢刷进行积碳清理，火花塞积碳严重意味着汽缸内部燃烧不充分，正常火花塞拆出时其火花塞头部应为棕褐色。积碳的主要原因有：① 火花塞使用规格与原规格不匹配。对于二冲程发动机，尤其是转速偏高的发动机，需选择高热值的火花塞，因此其热值需与原厂提供火花塞热值相匹配。② 发动机进气不足导致积碳，需检查空滤是否堵塞、化油器进气口是否堵塞、风门是否全开等。③ 机油使用不正确或机油与汽油配比浓度偏高。其次，需检查火花塞侧电极与中心电极之间间隙是否偏大或偏小，标准火花塞要求其间隙为0.6～0.7 mm，间隙过大或过小均会导致火花塞无法点火。最后，以上均正常情况下，在火花塞与高压包线连接后，将火花塞置于缸头离隔热罩或其他金属5～8 mm位置处，并使火花塞裙部正对着我们的视线，即我们的眼睛能看到火花塞中心电极内部的空间部分(火花塞需远离汽缸缸盖火花塞安装口)，打开点火开关，电启动或手拉启动发动机，观察火花塞侧电极与中心电极、侧电极与隔热罩或所处位置的金属间是否有火花。若均有火花，则表示火花塞正常，电路正常，若无火花或仅仅其中一种情况有火花，则存在电路问题。这时可以更换一个同热值的火花塞进行验证，检查是否为火花塞问题。若火花塞正常，则需排查是否为高压包本身的问题或点火开关的问题导致无法点火。火花塞电极间隙示意图如图1所示。

图1 火花塞电极间隙示意图

启动电机线路问题主要表现为启动电机不转或转速偏慢，启动电机不转的主要问题可能为：①启动电机本身烧毁，需更换启动电机；② 继电器损坏，需更换继电器(使用电池启动时，若继电器有滴答声，则表示其正常)；③ 连接线路断路，导致电路不通；④启动按钮开关损坏导致无法启动。

电机转速偏慢的主要原因有：① 电池电量不足；② 发动机存在内部卡涩；③ 启动电机内部电刷部分脱离。

2 水泵故障

水泵故障主要表现为机封损坏漏水、叶轮叶片堵塞、水泵进口引水管滤网堵塞、水泵进口漏气等[5-8]。

背负式森林消防泵一般使用的是低比转速、高扬程的水力模型，其叶轮形式一般为单级闭式叶轮，也有部分厂家使用多级离心泵。因其要求高扬程，因此叶轮一般为窄出口、大直径。因此，叶轮更容易造成堵塞。设计要求引水管滤网网口直径必须小于叶轮出口宽度，以免引起叶轮堵塞，但实际使用中仍会因为水含沙量大或其他原因导致叶轮堵塞。叶轮堵塞直接反映在水泵上就是水力性能下降，压力降低。因此，在使用过程中需注意引水管必须带滤网，介质含沙量不能过高。其次，由于引水管滤网口较小，需防止滤网进口堵塞。一般方法为在滤网上绑浮球，防止滤网沉底而吸入泥沙水草等，或者在滤网外再套上一个网口较大的滤网，进行双重过滤，但需注意要保证滤网过水总面积不小于水泵进口面积的1.5倍。

机封漏水以及水泵进口漏气，均会导致水泵性能下降，严重时无法进行引水。而机封损坏的原因主要由水泵干转引起，水泵干转的原因可能是由于使用时未接引水管直接启动泵导致或在运行中由于水泵漏气，停机后再次启动时泵空转导致。因此，在使用过程中一定要避免泵内无水启动。同时，在进口引水管连接时，一定要检查进口连接接头内部橡胶密封圈是否存在，连接是否紧密，禁止泵内无水而启动发动机。此外，对于水泵使用时若所抽介质为酸、碱含量较高或黏度较高时，使用完毕后需通过输送清水对设备进行清洗，否则会造成叶轮等水力部件的腐蚀或因内部高黏度介质沉积而使叶轮卡死。