1、概述
柴油發(fā)電機組的煙色指運轉(zhuǎn)時,從排氣管排出的廢氣煙色。正常燃燒時 ,它應(yīng)該是一種無色的透明氣體。但由于機器的磨損、調(diào)整不當(dāng)、工作環(huán)境的影響、噴油量和供油時間不合適等諸多因素的影響 ,柴油發(fā)電機組常常會出現(xiàn)排氣冒白煙、藍(lán)煙和黑煙的現(xiàn)象。柴油機排氣煙色直接反映出了柴油機的故障及燃燒的質(zhì)量。弄清柴油機冒煙的機理和煙色與故障的關(guān)系。可以提高柴油機的經(jīng)濟性、減少故障、降低污染 ,使柴油發(fā)電機組處于良好的狀態(tài)。
2、排氣煙色的形成機理
柴油機在運行過程中,排出廢氣的煙色,可以分為三類:白煙、藍(lán)煙和黑煙。不同的煙色其形成原因不同。
2.1 白煙:
柴油機排白煙是由于柴油機過冷或在寒冷天氣、冷機啟動及空車惰轉(zhuǎn)時發(fā)生。此時 ,氣缸中溫度較低 ,著火不好 ,燃料未完全燃燒 ,由這些未完全燃燒或部分氧化的燃料液滴與水蒸氣構(gòu)成的微粒( μ )直徑在 0.6～1 以上的微粒 隨廢氣排出時 ,就形成了白色煙霧。柴油發(fā)動機經(jīng)過暖機 ,溫度正常后 ,白煙就會消失。
2.2 藍(lán)煙:
柴油機低負(fù)荷運行時 ,燃燒室溫度較低 ,燃料著火性能不好 ,燃料或竄入燃燒室的潤滑油未(μ )完全燃燒 ,即呈微粒狀態(tài) 直徑在 0.4以下 排出 ,從而形成藍(lán)煙。在排出藍(lán)煙的同時由于燃燒的中間( )生成物質(zhì) 甲醛 也排出 ,因而有刺激性臭味。藍(lán)、白煙之間并沒有嚴(yán)格的成份差異 ,只是由于微粒直徑不同對光線的反射不同 ,產(chǎn)生不同顏色而已。
2.3 黑煙:
易在高負(fù)荷時發(fā)生。例如柴油發(fā)電機超負(fù)荷工作、汽車加速、爬坡時,排氣就易冒黑煙。黑煙柴油機在運行中冒黑煙 ,會使經(jīng)濟性下降 ,廢氣溫度高 ,產(chǎn)生積炭 ,積炭會引起活塞環(huán)卡死和氣門咬死現(xiàn)象。此外 ,柴油機冒煙還會妨礙視線 ,污染環(huán)境。因此 ,不允許柴油機長期在黑煙下工作。出現(xiàn)黑煙后 ,柴油機負(fù)荷不能再提高。因此 ,它也是限制負(fù)荷提高的一個標(biāo)志。
3、影響柴油機碳煙和微粒排放的因素
3.1 過量空氣系數(shù)是影響碳煙生成最根本的因素。
因為碳煙生成的最根本的條件之一是缺氧。烴類燃料在缺氧時就有部分未參與燃燒或只能不完全燃燒。圖 2 所示為直噴式柴油機煙度隨過量空氣系數(shù)α α α變化關(guān)系曲線。由圖可以看出當(dāng) > 3 時 ,隨著α的增大 ,煙度 R迅速下降 , >5 時 ,R趨近于零。
3.2 負(fù)荷。
負(fù)荷對碳煙影響實質(zhì)上是每循環(huán)噴油量或過量空氣系數(shù)對煙度的另一種形式 ,負(fù)荷增大 ,即每循環(huán)噴油量增加 ,過量空氣系數(shù)減小 ,燃燒向缺氧方向發(fā)展 ,從而使煙度升高。
3.3 轉(zhuǎn)速。
轉(zhuǎn)速對煙度的影響較為復(fù)雜 ,存在著幾個互相起著相反作用的因素。隨著轉(zhuǎn)速的提高 ,充η η量系數(shù) 下降 ,當(dāng)超過一定轉(zhuǎn)速時 , 下降速度加ν ν快。由于進(jìn)氣充量減少 ,實際空燃比減小引起缺氧。因此 ,碳煙生成量增加。當(dāng)轉(zhuǎn)速較低時 ,燃燒室內(nèi)的氣流運動較弱 ,特別是低到一定轉(zhuǎn)速 ,混合氣形成條件明顯惡化 ,油氣混合不均勻 ,熱分層效應(yīng)差 ,引起局部缺氧嚴(yán)重 ,碳煙生成量增加。
3.4 噴油定時。
噴油定時對碳煙影響很大 ,如圖 3所示 ,煙度隨噴油提前角的增大而降低。然而 ,增大噴油提前角將會導(dǎo)致產(chǎn)生較高的燃燒噪聲、機械負(fù)荷、NO 排放也會增加。但是 ,噴油過早 ,氣缸內(nèi)的溫度和壓力低 ,噴入氣缸內(nèi)燃油蒸發(fā)及混合氣速度減慢 ,這時缸內(nèi)空氣運動速度也較低 ,混合氣形成條件惡化 ,煙度又將回升。
3.5 燃燒室內(nèi)氣流運動的影響。
燃燒室內(nèi)的氣流有進(jìn)氣渦流,擠壓渦流和微渦流 紊流 三種。適當(dāng)增強氣流運動,有利于壁膜燃油的蒸發(fā)、混合及燃燒,改善混合氣形成質(zhì)量,從而減少局部的高溫和缺氧,減少碳煙生成,并可加速已有碳煙的氧化。但并不是空氣渦流愈強愈好,過強過弱都可導(dǎo)致相反結(jié)果。3.6 燃油品質(zhì)。燃料中芳烴含量多 ,煙度愈大;而烷烴含量愈多 ,則煙度愈小。這是因為芳烴的碳?xì)滟|(zhì)量比 C/ H M 遠(yuǎn)大于烷烴 ,容易產(chǎn)生脫氫反應(yīng) ,從而增加碳煙的生成量。當(dāng)燃油中芳烴和烷烴含量大致相等時 ,餾分愈多的油 ,煙度就愈高。因為餾分愈重 ,高分子的烴就愈多 ,蒸發(fā)、混合和燃燒均較困難。
柴油機的煙度隨十六烷值的提高而增大。這是因為十六烷值高的柴油穩(wěn)定性較差 ,在燃燒過程中易于裂解 ,使碳的生成速度高 ,從燃燒方式上看 ,十六烷值高的柴油著火性能較好而滯燃期較短 ,參與預(yù)混合燃燒的燃油較少 ,大部分燃油則是以擴散燃燒的方式進(jìn)行的 ,因而煙度較大。
4 、冒煙故障原因
柴油發(fā)動機排氣管冒煙一般來講是一種不正常的現(xiàn)象。至于柴油機在運行中產(chǎn)生冒煙的情況 ,往往是判斷柴油發(fā)動機某些零部件是否需要更換、整機是否需要進(jìn)行維護(hù)修理的一個信號。在運行中造成排放冒煙的原因可以從以下幾個方面去考慮。
1 柴油機排放白煙的原因:
① 機器過冷;
② 燃油中含有水;
③ 氣缸墊沖破或缸蓋螺絲松動;
④ 氣缸有裂紋或濕式氣缸套的防水圈漏水;
⑤ 其它一些原因而造成冷卻水漏入氣缸。
2 柴油機排放藍(lán)煙的原因:
① 活塞環(huán)磨損、咬死、折斷或彈力不足; ② 油環(huán)刮油不良 ,開口間隙對口或安裝錯誤;
③ 活塞與氣缸之間間隙過大;
④ 油底殼內(nèi)的潤滑油油面過高;
⑤ 噴油時間過早;
⑥ 其它一些原因造成的潤滑油竄入氣缸。
3 柴油機排放黑煙的原因:
① 負(fù)荷過重;
② 噴油器霧化不良 ,噴油壓力低、滴油;
③ 供油時間過晚;
④ 空氣濾清器堵塞;
⑤ 噴油泵 柱塞泵 齒桿或拉桿行程調(diào)節(jié)過大;
⑥ 噴油泵齒圈鎖緊螺釘松動 ,引起油量失調(diào);
⑦ 氣門漏氣 ,氣缸壓縮力不足;
⑧ 某一缸進(jìn)氣門打不開,使某缸只噴油不進(jìn)氣;
⑨ 柴油質(zhì)量不符合要求。
5、冒煙故障的判斷與檢查方法
5.1 發(fā)動機冒白煙的故障檢查。
當(dāng)發(fā)動機在啟動和運轉(zhuǎn)中冒煙時 ,應(yīng)首先檢查和調(diào)試機房內(nèi)的溫度 ,待發(fā)動機溫度上升至
使冷卻水滲入曲軸箱及燃燒室。檢明原因予以更換和修理。
5.2 柴油機冒藍(lán)煙的故障檢查。
當(dāng)柴油機冒藍(lán)煙時,應(yīng)首先檢查曲軸箱內(nèi)的機油平面。若油面過高,應(yīng)放出多余機油。若正常應(yīng)檢查氣缸壓縮力,氣缸壓力低于規(guī)定值較多時,說明活塞、活塞環(huán)與氣缸壁間隙過大。若發(fā)動機是新修的有可能是活塞環(huán)安裝錯不合適。此外,空氣濾清器堵塞,在進(jìn)氣行程中,進(jìn)氣不暢,而有可能將空氣濾清器內(nèi)的機油吸入燃燒室對此應(yīng)取掉空氣濾清器,如正常說明故障在此。
5.3 柴油機冒黑煙的故障檢查。
當(dāng)柴油機冒黑煙時 ,應(yīng)首先利用斷油法 ,依次隔斷各缸的供油 ,若隔斷各缸供油時 ,柴油機轉(zhuǎn)速及聲音變化特別明顯、冒煙現(xiàn)象減少或消失 ,震動減輕 ,同時發(fā)電機周率下降多 ,說明該缸供油量過大 。反之 ,則供油量小。其次利用急加速法 ,發(fā)動機啟動后 ,將調(diào)速手柄從怠速迅速拉起高速時 ,若發(fā)動機轉(zhuǎn)速跟不上來 ,聲音發(fā)悶、粗暴、冒黑煙嚴(yán)重 ,說明噴油時間晚;反之 ,發(fā)動機轉(zhuǎn)速跟上來快 ,聲音尖脆、工作粗暴 ,伴有敲缸聲 ,冒蘭煙 ,說明噴油時間過早。此外 ,還可以檢查飛輪上的正時記號是否正確 , 如 4135 型柴油機噴油正時是在 31°～28°的曲軸轉(zhuǎn)角。如以上正常再停下機器用螺絲刀撬動柱塞挺柱來檢查。撬動時 ,噴油器的噴油聲音小、手感無壓力或壓力小 ,說明噴油壓力低或霧化不好。應(yīng)拆下噴油器 ,用噴油器校驗器校驗。
6、結(jié)束語
發(fā)動機排放冒煙是一種不正常的現(xiàn)象。為了減α少碳煙的排放 ,從設(shè)計的角度來講有:提高 值 ,改η進(jìn)進(jìn)氣系數(shù) ,提高 ,改進(jìn)燃燒室結(jié)構(gòu) ,提高混合氣ν形成及燃燒速度 ,改進(jìn)噴油嘴設(shè)計 ,避免漏油等不正常噴射的發(fā)生等 ,。從使用的角度講:應(yīng)正確操作 ,按期維護(hù)保養(yǎng)發(fā)動機 ,當(dāng)機器出現(xiàn)故障時 ,能及時地根據(jù)冒煙的煙色 ,分析故障產(chǎn)生的原因 ,應(yīng)用正確的檢查方法及時地處理故障 ,使柴油發(fā)電機工作在良好的狀態(tài)。