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摘要:190系列柴油机是钻井施工的主要动力机型之一,柴油机在工作过程中出现振动异常现象,现场不易判断,进而诱发严重的事故,出现人身安全事故。因此,掌握柴油机振动异常现象、准确原因分析、正确的诊断和排除,可使故障得到有效排除和控制,迅速恢复柴油机使用性能。
关键词:柴油机;振动异常;判断;处理
一、故障现象
柴油机工作中,由于其爆发力和惯性力的作用,产生一定的振动是正常的。在工况一定时,其震动大小和规律是一定的。190系列柴油机如发生振动异常,往往有以下现象:
1、柴油机各部位振动加剧。特别是高压油管、中冷器、调速器等部件,用肉眼能看见振动。
2、用手触摸有麻木感觉。伴随着振动的异常,往往有异声现象。
二、后果与危害
产生振动有以下危害:
1、使柴油机因振动加剧,振动应力过大,可靠性和寿命下降,严重者引起零部件损坏造成设备和人身安全事故。
2、使与之相连的工作机械因震动过大而造成先期损坏。
3、柴油机过大的振动,影响周围设备、仪器的精度和寿命,还造成联动部分设备的寿命降低,对周围的工作人员,也产生不利于身心健康的影响。
三、原因分析
柴油机工作中,各缸燃烧爆发力,运动零件的惯性力,各零件之间的冲击力,运动摩擦力是引起柴油机振动的振源。由于柴油机结构复杂,发火次序不同,所以振源也很复杂,振动是难免的。但当发生以下情况时,便会使这种振动加剧。
1、各缸燃烧爆发力不均衡。
2、各缸惯性力不均衡。
3、各缸摩擦力、冲击力不均匀。
4、柴油机与工作机械连接不同轴。
5、柴油机基础薄弱,强度,刚性不足。
以上五方面情况造成的异常振动可用下图表示:
这是因为:
(1) 各缸供油角不均匀,或供油量不均匀,压缩比不均匀,会造成各缸爆发力和做功大小不均,则产生附加力,使柴油机振动加剧。
(2) 柴油机活塞及连杆运动中除产生往复惯性力外,还有离心惯性力,各缸的这些力不同,就会造成柴油机工作不平衡,使振动加剧。所以在装配中,对活塞、连杆组有严格的质量要求。190系列柴油机,同一台各缸活塞连杆组的质量差不得大于100克,当超过时,将导致各缸惯性力不均,使振动加剧。
(3) 一根平衡良好的曲轴在高速运转中,其离心力是平衡的。各曲拐和平衡块质量上的误差必将导致曲轴动平衡超差,因而引起柴油机振动加剧。
(4) 同样道理,飞轮和连接器本身也必须进行良好的平衡,才会不产生因附加不平衡离心力引起的振动加剧。190系列柴油机,当连接器的金属橡胶座重量误差太大(大于10克),则会因为不平衡离心力造成柴油机振动加剧。
(5) 飞轮连接螺钉松动,飞轮在旋转中将产生摆动,也将造成离心力不平衡,引起振动加剧。装有平衡轴的柴油机,平衡轴齿轮位置装错,反而使不平衡力矩加大,引起柴油机振动加剧。
(6) 柴油机的增压器转动速度很高,其每分钟转速几万转。转子稍有不平衡,均会产生大的不平衡力,使增压器产生很大的振动,这种振动会导致柴油机振动加剧。所以当转子平衡性不好,或叶轮损坏,均破坏原来的动平衡要求,(190系列柴油机的增压器,动平衡验证时重心偏移不得超过2毫米)会造成柴油机振动加剧。
(7) 柴油机轴承间隙过大,或柴油机曲轴弯曲时,造成曲轴运转中冲击轴承力加大,从而引起柴油机振动加剧。
(8) 曲轴的减振器是消减曲轴扭转振动的。当减振器失效时,不仅起不到减振作用,还会因减振器惯性体运转不平衡,产生附加离心力,使柴油机振动加剧。
(9) 柴油机和工作机械的同轴度有严格要求。无论是端面间隙还是径向间隙,都有一定的数值要求。当同轴度不好,便会造成柴油机因两种机械受力中心不统一而出现振动加剧,这也是柴油机振动过大的常见原因。同理,柴油机曲轴和风扇安装同轴度不好,也会引起柴油机振动加剧。
(10) 柴油机和底座固定螺钉松动或底座刚性不足,或基础薄弱,承受柴油机冲击力的能力不足并发生变形,也加剧了柴油机的振动。
四、诊断方法
对柴油机振动异常,一般采用手触法或千分表测量法,然后凭经验进行判断。可用以下诊断流程图进行诊断:
五、排除措施
针对诊断的原因有的放矢的予以排除。
1、对于安裝和基础原因造成的振动异常,应该对柴油机重新进行对中、安装、紧固,使其符合要求。
2、对于燃油、燃烧不平衡造成振动异常,应当对燃油、燃烧系统重新进行调整,使其各缸供油角度、压缩比、供油量等保持一致。
3、对由曲柄连杆机构各运动件重量不一致和平衡不好,导致的振动异常,应当重新进行配重和平衡试验,使其符合要求。
4、对轴承间隙过大或曲轴变形造成的振动异常,应对轴承和曲轴进行修复和更换。
5、对平衡轴齿轮位置装错造成的振动异常,应当重新按记号装配。
特别指出:190柴油机飞轮端装有220扶正轴承的,因轴承损坏失效,造成飞轮摇摆,也会引起柴油机振动异常,通常更换该轴承就可消除异常振动。
六、结束语
根据柴油机振动异常不同症状,区分不同原因,进行具体分析和准确判断,进而避免重大机械事故发生;注意平时保养,及时检查维修,视情换件修复,恢复柴油机的技术性能。
参考文献:
[1]济南柴油机厂编.Z12V190B型柴油机结构与原理,1994
关键词:柴油机;振动异常;判断;处理
一、故障现象
柴油机工作中,由于其爆发力和惯性力的作用,产生一定的振动是正常的。在工况一定时,其震动大小和规律是一定的。190系列柴油机如发生振动异常,往往有以下现象:
1、柴油机各部位振动加剧。特别是高压油管、中冷器、调速器等部件,用肉眼能看见振动。
2、用手触摸有麻木感觉。伴随着振动的异常,往往有异声现象。
二、后果与危害
产生振动有以下危害:
1、使柴油机因振动加剧,振动应力过大,可靠性和寿命下降,严重者引起零部件损坏造成设备和人身安全事故。
2、使与之相连的工作机械因震动过大而造成先期损坏。
3、柴油机过大的振动,影响周围设备、仪器的精度和寿命,还造成联动部分设备的寿命降低,对周围的工作人员,也产生不利于身心健康的影响。
三、原因分析
柴油机工作中,各缸燃烧爆发力,运动零件的惯性力,各零件之间的冲击力,运动摩擦力是引起柴油机振动的振源。由于柴油机结构复杂,发火次序不同,所以振源也很复杂,振动是难免的。但当发生以下情况时,便会使这种振动加剧。
1、各缸燃烧爆发力不均衡。
2、各缸惯性力不均衡。
3、各缸摩擦力、冲击力不均匀。
4、柴油机与工作机械连接不同轴。
5、柴油机基础薄弱,强度,刚性不足。
以上五方面情况造成的异常振动可用下图表示:
这是因为:
(1) 各缸供油角不均匀,或供油量不均匀,压缩比不均匀,会造成各缸爆发力和做功大小不均,则产生附加力,使柴油机振动加剧。
(2) 柴油机活塞及连杆运动中除产生往复惯性力外,还有离心惯性力,各缸的这些力不同,就会造成柴油机工作不平衡,使振动加剧。所以在装配中,对活塞、连杆组有严格的质量要求。190系列柴油机,同一台各缸活塞连杆组的质量差不得大于100克,当超过时,将导致各缸惯性力不均,使振动加剧。
(3) 一根平衡良好的曲轴在高速运转中,其离心力是平衡的。各曲拐和平衡块质量上的误差必将导致曲轴动平衡超差,因而引起柴油机振动加剧。
(4) 同样道理,飞轮和连接器本身也必须进行良好的平衡,才会不产生因附加不平衡离心力引起的振动加剧。190系列柴油机,当连接器的金属橡胶座重量误差太大(大于10克),则会因为不平衡离心力造成柴油机振动加剧。
(5) 飞轮连接螺钉松动,飞轮在旋转中将产生摆动,也将造成离心力不平衡,引起振动加剧。装有平衡轴的柴油机,平衡轴齿轮位置装错,反而使不平衡力矩加大,引起柴油机振动加剧。
(6) 柴油机的增压器转动速度很高,其每分钟转速几万转。转子稍有不平衡,均会产生大的不平衡力,使增压器产生很大的振动,这种振动会导致柴油机振动加剧。所以当转子平衡性不好,或叶轮损坏,均破坏原来的动平衡要求,(190系列柴油机的增压器,动平衡验证时重心偏移不得超过2毫米)会造成柴油机振动加剧。
(7) 柴油机轴承间隙过大,或柴油机曲轴弯曲时,造成曲轴运转中冲击轴承力加大,从而引起柴油机振动加剧。
(8) 曲轴的减振器是消减曲轴扭转振动的。当减振器失效时,不仅起不到减振作用,还会因减振器惯性体运转不平衡,产生附加离心力,使柴油机振动加剧。
(9) 柴油机和工作机械的同轴度有严格要求。无论是端面间隙还是径向间隙,都有一定的数值要求。当同轴度不好,便会造成柴油机因两种机械受力中心不统一而出现振动加剧,这也是柴油机振动过大的常见原因。同理,柴油机曲轴和风扇安装同轴度不好,也会引起柴油机振动加剧。
(10) 柴油机和底座固定螺钉松动或底座刚性不足,或基础薄弱,承受柴油机冲击力的能力不足并发生变形,也加剧了柴油机的振动。
四、诊断方法
对柴油机振动异常,一般采用手触法或千分表测量法,然后凭经验进行判断。可用以下诊断流程图进行诊断:
五、排除措施
针对诊断的原因有的放矢的予以排除。
1、对于安裝和基础原因造成的振动异常,应该对柴油机重新进行对中、安装、紧固,使其符合要求。
2、对于燃油、燃烧不平衡造成振动异常,应当对燃油、燃烧系统重新进行调整,使其各缸供油角度、压缩比、供油量等保持一致。
3、对由曲柄连杆机构各运动件重量不一致和平衡不好,导致的振动异常,应当重新进行配重和平衡试验,使其符合要求。
4、对轴承间隙过大或曲轴变形造成的振动异常,应对轴承和曲轴进行修复和更换。
5、对平衡轴齿轮位置装错造成的振动异常,应当重新按记号装配。
特别指出:190柴油机飞轮端装有220扶正轴承的,因轴承损坏失效,造成飞轮摇摆,也会引起柴油机振动异常,通常更换该轴承就可消除异常振动。
六、结束语
根据柴油机振动异常不同症状,区分不同原因,进行具体分析和准确判断,进而避免重大机械事故发生;注意平时保养,及时检查维修,视情换件修复,恢复柴油机的技术性能。
参考文献:
[1]济南柴油机厂编.Z12V190B型柴油机结构与原理,1994