柴油发电机敲击声来源和异响特点

摘要：技术现状良好的发电机，在以不同的转速运转时，发电机发出的声音虽然其频率、波长、声级和衰减系数不同，但都有一定的规律和范围，如果发电机在运转步骤中，伴随有其他声响，如发出间歇或持续的金属敲击声、连续的金属摩擦声、排烟滞喘声等，即表明发电机运行异常，所伴随的声响为发电机异响。讨论表明，发电机的异响是发电机损坏的重要表现形式，是判定解析损坏的重要依据，并具有一定的规律性。经验丰富者可通过对异响的解析判定确诊损坏部位及受损程度，准确预判故障源，减小工作上的盲目性，力争将损失减轻到较小程度。

1、发电机附属部件的异响，如发电机、空调压缩机、动力转向液压泵、水泵、冷却风扇等旋转部件异响。

      发电机异响的声音与正常的发电机声音是有区别的，康明斯发电机公司可以感知的是发电机异响声有时候比较刺耳，而且不一样在发电机不同工况下异响声也不尽相同。这就是发电机异响的一些特点，它包括音频特性、转速特征、负荷特征等。

      指发电机异响的不同声调。例如：主轴主轴承响声沉闷“铛铛”响，气门脚响声清脆“嗒嗒”响。这些异响声的不同是源于发电机组上各零配件制造的选材、形状、尺寸大小、设计以及加工工艺等的不同而致使的。比如活塞选购铝合金，而气缸选取钢铁，机体用铸铁等等。

      异响常与发电机转速有关，发电机的大多数易见异响的存在取决于发电机的速度状态。例如：异响仅在或低速运转时存在，一般是由：活塞与壁间隙过量、活塞销装配过紧或连杆轴承安装过紧、挺杆与其导孔间隙过大、配气凸轮轮廓损伤等原因致使的；维持在某速度时声响紊乱，急减速时相继发出短暂声响。一般是凸轮轴正时齿轮破裂或其固定螺母松动、主轴折断、活塞销衬套松旷、凸轮轴轴向间隙过度或其衬套松旷等原由导致的。

      发电机上不少异响与其负荷有明显的关系。例如：某缸断火，异响顿无或降低。发响的起因通常有：活塞捣缸、连杆轴承松旷；活塞环漏气；活塞销折断等。某缸断火，则声响加重或原来无响，此时反而产生声响。发响的因由有：活塞销铜套松旷；活塞裙部锥度过量；活塞销窜出；连杆轴承盖固定螺栓松动过甚或连杆轴瓦合金烧熔脱净；飞轮固定螺栓松动过甚等。相邻两缸断火异响减轻或消失。发响的原因有：主轴轴承松旷等。

      发电机异响与温度有关。比如有时低温发响，温度升高后声响降低柴油发电机故障诊断，甚至消失；有时温度升高后有声响，温度减少后声响减小或消失。比如由于活塞和汽缸的选材不一样从而它们的热膨胀系数也不同。如冷机时有异响而机温升高后异响减少或消失，这是由于它们的膨胀系数不同，冷机间隙过量有异响而当温度升高时活塞膨胀大一些于是间隙减轻异响消失。

       指对某一缸或相邻两缸断火（油）后和复火（油）后的异响变化。例如：活塞捣缸断火油后消失而复火(油）时异响又随之发生。某些缸的曲轴轴瓦因润滑不佳或合金烧蚀或装配不达标而发生异响断火后异响消失。

       发电机的异响故障往往与发电机的作业循环有明显的关系，尤其是曲柄连杆装置和配气装置的异响都与作业循环有关。例如：四行程发电机，凡由曲柄连杆系统引起的声响均为发电机作功一次发响两次；凡由配气系统致使的声响均为发电机作功一次发响一次。

      异响与听诊位置的关系。例如：气门响在气缸盖位置，主轴承在气缸体下部，活塞捣缸在缸体上部，进排烟异响在发电机的两侧，正时链条或正时链轮异响在发电机的前端，连接不稳定通常在发电机的后侧。

      发电机在发生某些异响故障时，常常伴随出现其他损坏现象。例如：主轴承和连杆轴承响常伴随机油压力低，点火漏电声响常伴随发电机抖动。活塞敲缸伴随着排气排蓝烟，节气门异响伴随着排气滞喘。

      凸轮轴机构示例如图1所示。凸轮轴轴承的敲击声是一种发闷的、有节奏的“嗒嗒”声，比主轴轴承的异响声稍尖锐一些。康明斯发电机在发响的同时凸轮轴轴承附近的缸体上有振动现象，反复变换柴油发电机转速，响声及振动较为明显。

      即凸轮基圆到凸轮顶端的距离，该部位磨损会影响气门升程高度，即气门打开的高度康明斯低噪音柴油发电机组，从而危害进排烟的品质。请查验凸轮升程的标准值与操作极限表，超过极限要及时更替凸轮轴。

      凸轮轴轴承有两种形式，一种为下座上盖，测定此种轴承孔时，必须用规定的功率旋紧轴承盖螺栓后，才能测量孔径的尺寸；另一种为整圆衬套式的轴承孔，此种轴承孔，凸轮轴安装时必须从一端穿入轴承孔内，因此凸轮轴上的几个轴承孔尺寸大小就不同，其配合间隙也有差别。

      配气系统组成实例如图2所示。柴油发电机怠速运转时，发出轻微的“嘎啦嘎啦”声，中速时响声明显，高速时响声较杂乱，正时齿轮盖处响声较为明显，不受断缸及柴油发电机温度变化的影响。

       在怠速到中速以前，不断改变柴油发电机速度，在柴油发电机的前面和凸轮轴一侧听，响声明显即可能是正时齿轮响，而后将柴油发电机转速定在响声较大位置，用金属棒等在正时齿轮盖一侧导音听，如响声反应较强，可断定是正时齿轮响。正时齿轮的异常杂声必须及时清除，这是因为柴油发电机的缸盖下部大多是平面，由于正时齿轮响会使配气相位改变，可能致使气门与活塞相撞而造成严重的机械损坏。

① 正时齿轮处缸体前端的喷油器堵塞或喷油口过小，造成正时齿轮缺油而磨耗加剧，发生异常的响声柴油发电机维修，此时应停机检查，排除喷油嘴杂质及油污。

② 正时齿轮轴窜动发响，多因凸轮轴轴向限位装置失效，或因正时齿轮固定螺钉松动而脱出所致。此时应更替凸轮轴轴向限位设备或正时齿轮固定螺钉。

③ 正时齿轮个别牙齿损伤发响。在怠速运转时，可听到一种周期性的双响声，并随柴油发电机速度的升高，响声越来越剧烈且周期缩短。此时应更换损坏的正时齿轮。

④ 替换正时齿轮后，齿轮的啮合较差，此时会有一定的异常响声。这种情况若磨合一段时间后，响声会自行消除；有的是因齿隙过度或过小而发出的噪音，如果响声长期存在，则应检验或更换正时齿轮。

      主轴、凸轮轴的正时齿轮经更换或装配后不平整，致使啮合失常，应调节、维修或更换正时齿轮。

      正时链条磨耗后伸长，不但产生噪声还会破坏链轮的配合，必须及时替换。测量链条伸长的方案有两种：一种是拉紧链条后用卡尺检测 20 节链节的长度。当节距为 9.525mm 时，其 20 节标准长度为 190.5mm ，操作极限为 193.5mm ；当节距为 12.7mm 时，其 20 节标准长度为 254mm ，使用极限为 258mm 。另一种策略是，用链条半链轮包起来，将链条中间部位拉起来，当其间隙超过半个齿高时，就表示链条已无法使用。

      现在很多采用聚氨酯制造的正时齿带，若齿带上发生裂纹，胶质损伤，缺齿，帆布层显露时，均应更替。

      如果柴油的十六烷值低，就使得燃油着火增长期加长，此间喷入汽缸的燃油相对较多，已进入汽缸的燃油同时燃烧的概率加大，燃烧速率加剧，汽缸内压力急速上升，柴油发电机工作自然粗暴。因此，应选用十六烷值高的柴油。柴油的自燃性好，着火延长期短，着火后进入气缸的燃油量相对减少，着火后压力升高的转速减小。此时，柴油发电机工作相对柔和、平稳。而十六烷值过高，也将造成柴油发电机冒黑烟、经济性能下降等问题。十六烷值的选型与柴油发电机的使用速度有关，对于发电用中高速柴油发电机，十六烷值的范围应该在40-50之间。

      如果供油时间过早，此时气缸内的压力和温度相对较低，喷油汽缸的燃油与空气的混合步骤变慢，这使得着火增长期加长，导致柴油发电机着火燃烧过程变得缓慢，这同样导致柴油发电机燃烧粗暴。且过量的供油提前角还将造成柴油发电机输出无力、油耗增加、不能开启等其他损坏。

       与喷油提前角一样，喷油延续时间对柴油发电机性能同样有着重要危害。在喷油量一定的要素下，喷油延续时间短，则喷油速率过快，此时虽可获得较好的油耗及排烟烟色，但也带来柴油发电机燃烧粗暴的负面效果。

       如果某个汽缸的供油量较大，则该汽缸在运行过程中就可能发出清脆的、有节奏的敲击声。

       柴油发电机工作粗暴，通常是由于燃烧瞬态的爆发力和运动惯性力激发而导致内部装置的机械振动所致。这将加剧气缸活塞的磨耗，增加活塞连杆所受的冲击力，使连杆和曲轴产生变形，从而导致缸体变形等损坏发生，严重危害柴油发电机的使用寿命。与此同时，这些震动通过与之刚性连接的零部件的震动及柴油发电机外表向外界辐射出噪声，污染环境。

      当柴油发电机发生燃烧异响（敲缸或作业粗暴）后，应着重进行下述对策的检修，找出损坏源并解决，确保柴油发电机的正常工作。

      喷油时间过早，汽缸内会发出尖锐、清脆和有规律的敲击声；如果喷油正时正常，应检验空气过滤器是否堵塞、进气管是否堵塞、橡胶接管是否凹瘪等，使柴油发电机进气量不足。如果存在这些堵塞，该当予以解决或维修。

      可能是喷油嘴滴油、出油阀磨损或卡住造成部分缸的供油量增大。喷油器滴油可用拆卸排烟管的手段或单缸断油法判断；出油阀损伤可用手油泵压油时拆下高压油管的手段检验，如果此时出油阀接头处有柴油溢出，则说明出油阀渗油，应查明原由并予以排除。

       供油量不均时，如果某个缸的喷油量过多，该气缸就会产生强烈的有节奏的“哒、哒、哒”的燃烧噪声并可能排黑烟，此时可用单缸断油法判定故障缸。某个气缸断油后，敲击声消失，则该气缸就是故障缸，酌情予以修复。

      柴油发电机操作的燃料是较难挥发又较易自燃的柴油，柴油是在压缩行程终了时，在高压下高速喷入燃烧室、被细化成微粒、迅速蒸发并与空气混合。由于油气混合时间短，且这种不均匀可燃混合气不是由外源点燃，而是燃油在高温、高压下的自燃，就使得气缸内压力在燃烧瞬态上升很快，引起柴油发电机作业粗暴、噪音大。如果在油气混合的某些环节发生不协调的情形（如个别缸的喷油时间不合适、喷油量较大等）时，将致使柴油发电机燃烧现状的进一步恶化，噪音增大，发生类似金属敲击的“哒、哒、哒”声。柴油发电机发生这种情况后，危害很大。此时应停机检验，解决故障，防范更大的故障发生。