柴油机水温高故障分析

杨斌

摘要：石油工程是国家经济发展的主导性经济产业之一，工程中施工设备是石油工程的重点，尤其柴油机是设备中的核心设备。其保养、维修及维护工作，不仅关系到这一设备的正常运作，且与石油开采效率及安全直接挂钩，而且影响到石油生产成本的控制，与石油企业的经营效益息息相关。我们必须认识到这一工作的重要性，从制度、人力、物力、技术支持等各个方面，为钻井设备的维修及保养提供支持确保设备正常运行，提高钻井设备的运行率，得益于钻井设备维修及保养工作的开展，确保工作能够按照计划顺利进行，为石油企业经济效益的获取提供有力保障。

随着机械行业的发展社会进步，工程机械的电子智能化、对发动机性能要求的提高，从而使发动机的输出功率增加以及发动机排放标准要求逐步提高，种种原因导致发动机自身温度升高。如果不能解决好发动机温度问题，将会影响发动机动力性能、经济性能等，所以控制好发动机的水温问题是至关重要，使发动机每一个部件在适宜温度范围内工作，柴油机的最佳工作水温为70-92℃。发动机水温高虽常见故障，但发动机水温如果超出极限会导致功率下降、其它原件损坏、拉缸等严重的发动机事故从而使整机报废等。造成发动机温度高的表现很多，这里我只对发动机的水温问题故障问题进行分析。

设备系统电器化配备的增加、发动机排放及环保要求的日益提高，直接影响发动机燃烧排放性能，排放性能又和发动机的工作温度密不可分，当发动机出现异常高温时，通常伴随着冷却系统的温度升高，直接表现为发动机水温或油温高，及时解决发动机水温高的故障是保证发动机最佳燃烧的前提，高温表现为真高温和假高温两种形式。有时发动机水温高报警，发动机的真实水温不一定高，可能是水温传感器坏传送的数据不正确导致水温报警，这种非真正水温高的形式为假高温。由于发动机自身问题引起的水温高这种现象为真高温。如果不能及时有效的解决发动机高温的问题，将直接影响发动机的使用寿命及动力性能。

关键词：水温高、真高温、假高温、中冷器、节温器、散热器

1. 发动机的基本构成

发动机按照燃料可分为：柴油机、汽油机、天然气机及等

对于四冲程柴油机来讲，要完成工作循环、实现变热为功的工作过程，一般要有以下机构与系统：

1、机体组件

2、曲柄连杆机构

3、配气机构与进排气系统

4、燃料供给系统

5、润滑系统

6、冷却系统、

7、启动系统

8、增压系统

二、柴油机温度过高概论

柴油机工作过程中,燃料在气缸内燃烧所产生的热量,一部分转化为有效功,一部分随着废气排到大气中去,另有一部分的热量则通过与燃气接触的零件,传递给冷却介质被带走,如果没有冷却介质及时地把受热零件的热量传递出去,将使零件温度急剧升高,造成许多严重后果,柴油机也就无法在允 的温度条件下正常地工作 。

通常情况下,可以直观地从水温表、油温表上观察柴油机的温度,也可以用手触摸机体,其次就是观察水箱口或机体侧面呼吸器口所散发出的热气。如果柴油机的温度过高,应根据具体情况进一步分析造成温度过高的原因 。

三、柴油机机高温形成机理及危害

由于冷却系统的各种因素导致的水温高会造成柴油机过热。此时,过热的零件强度和刚度会降低,正常的配合间隙会被破坏,运动件间的润滑油会变质和焦化,结果使得受力零件可能损坏,运动零件的摩擦和磨损加剧,进入气缸的空气由于强烈受热,比容增大,使得实际进入气缸中的空气质量减少 。

最终使柴油机工作不可靠、使用寿命下降、动力性和经济性变差。油温高会使摩擦副间的润滑油膜遭到破坏,出现干摩擦现象,使摩擦力增大,结果是柴油机内部的功率损耗增大,影响动力输出。严重的将导致摩擦副表面熔化,这又进一步造成油温升高,造成恶性循环 。

4. 冷却系统的功能

冷却系统的功用是借助于冷却介质将各受热机件吸收的热量传递出去，使机件保持正常的工作温度保证柴油机正常运行。冷却方式有水冷和风冷两种。水冷却系统的组成系统由水箱、风扇、水泵、水套、节温器和水温监测、控制装置等组成。

水冷方式即用水冷却气缸，风冷方式即用风冷却气缸。水冷机组中一种为封闭式自循环水冷却机组，它是由散热水箱水泵柴油机体的水冷腔，再返回到散热水箱，而散热水箱是利用机组上的风扇进行冷却的。其中广泛采用水冷式，该冷却方式可靠、布置紧凑、噪声小、使用方便等优点。

五、高温产生的因素及分析

一、造成水温过高的因素有 :

1 、冷却系统水量不足 ;

2、 散热水箱污堵或水路通道堵塞 ;

3、水泵叶轮与水泵轴松脱 ,滚键或叶轮环 ;

4、水温表传感器失灵 ;

5、风扇皮带松驰 、断裂或张紧轮调节不当 ;

6、液力偶合器工作不正常 ;

7、散热水箱散热片或散热铜管表面积垢，机油温过高的原因；

8、水箱前面的百叶窗未及时打开 ;

9、柴油机长时间超负荷运行 ;

10、空气滤清器滤芯污堵 ;

11、增压器污堵及工作不正常 ;

12、中冷器污堵 ;

13、进 、排气管通道污堵 ;

14、气门间隙不符合要求 ;

15、排气总管 、消声器不匹配 、阻大 ;

16、柴油机机体内及缸套外壁的水垢过多 ;

17、缸套壁有沙眼或裂纹 ;

18、节温器失灵 ;

19、高海拔地区气压低 ;

20、供油提前角过迟 ;

21、燃油质量不符合要求 ;

22、喷油器滴油 、漏油 、雾化不良 ;

23、燃烧室积炭过多 。

2. 高温产生分析：

在分析水温过高的原因时应注意一个重要环节,看其是否是急剧升温,对急剧升温的情况应果断、迅速查找原因所在,首先用手触摸机体的外表,以确定水温的真实情况,如果水温虚高,那明显是水温表或传感器失灵所致。不然的话应立即检查水箱的水位,看其水量是否充足,冷却水是否在循环流动或者观察流速的变化现象,加以确定水泵的工作性能以及判断冷却水道内的堵塞情况。如果缸套壁有沙眼或裂纹的话,那么水箱中的水会产生大量气泡或者有冲浪的感觉。对节温器失灵与否,可以更换一只节温器进行对比观察,或者观察水温达到70-80℃时，节温器半开，水道内的内冷却液经节温器半开空间流向水箱，实现半循环，当水温达到80-92℃时节温器全开，实现真正的循环工作，以这两点来确定节温器的工作情况 。

空气滤清器滤芯污堵,进、排气管通道污堵,中冷器污堵,气门间隙不符合要求,增压器污堵或工作不正常 ,排气总管、消声器不匹配阻力大,高海拔地区气压低,这些也是导致柴油机水温高的一些原因, 由于进气量不足,导致柴油机的功率下降,在此情况下,柴油机的原有正常负荷则转变为超负荷 。增压器工作是否正常,在柴油机运转时,可用监听棒仔细辨听增压器内是否有杂音,柴油机停车后,立即用监听棒检查增压器转子惯性持续运转时间,正常情况下一般应持续转动一分钟以上 。

供油时间是决定燃烧过程的重要因素,如果供油提前角过迟,就会产生强烈的后燃,部分燃料来不及燃烧就被排出气缸,这样造成柴油机功率下降,燃油消耗率增高,同时气缸、活塞等机件也将过热。混合气的质量也是决定燃烧过程的重要因素,燃料雾化良好, 与空气混合均匀,能缩短着火延迟期,保证燃料迅速完全燃烧,一 旦燃油质量不符合要求,喷油器滴油、漏油、雾化不良,燃油和压缩空气得不到良好的混合,燃烧不完善,柴油机的输出功率也将直接受到影响 。

燃烧室的积炭过多,改变了燃烧室的容积,增大了柴油机的压缩比,气体在气缸被压缩得更厉害, 压力和温度更加升高,使柴油机的机械负荷和热负荷大为增加,降低了柴油机的使用寿命,柴油机工作性能受到影响 。

六、案列分析

1、故障现象：

我单位使用的一台钻修机，使用发动机型号为CAT3408发动机,该机额定负荷为170吨，当时正在作业施工所带负荷为58吨，施工作业不到一小时发动机温度升高甚至开锅导致自动停机，该机为涡轮增压，机械式喷油泵（不是电喷发动机），中冷类型为水对空气。

七、故障排除措施和方法

2、故障排除思路：

a、检查冷却水是否足够；是否按规定使用冷却液；

b、水泵工作是否正常，节温器是否按控制温度及时打开；

c、冷却系统中是否有冷却液渗漏现象；

d、水箱散热片外部是否有尘土及油污堵塞；

e、风扇皮带涨紧力适当，风扇正常工作。水泵皮带过度松动影响水循环，加剧磨损，过紧易损坏涨紧器轴承。

f、检查喷油泵供油提前角是否正确；

3、故障排查情况：

首先检查冷却系中水位和水质符合要求，检查冷却水泵风扇皮带调整合适，用手和电子感应设备测试水箱上、下水管温度差都在正常范围内，机油、进气压力等均正常，气缸断缸试验均正常，供油提前角正常，证明燃油系统正常，排除配气及燃油系统问题，是否冷却系统的部件出现问题或有堵塞造成温度升高？再次检查传感器、风扇皮带、涨紧器、风罩、水箱、节温器、水泵均未发现问题，此时高温问题尤在。

观察水箱、中冷器散热片上杂质污垢多进行清洗；考虑到该机使用年限久，水箱及各水道、缸套壁是否出现水垢堵塞导致散热效果差，而影响冷却液循环导致水温过高，便采用10%-15%的苛性钠溶液清洗水道及水箱，同时拆卸检查中冷器均正常。发动机高转速工况下再次试运行1小时，测量水箱上下温度相差10度左右，但发动机出水口、机体、缸盖温度达到100度。问题仍存在，再次理思路找问题。

4、故障排查措施：

再次对原来排除过的散热系统、燃油系统等进行排查未发现问题；总结排查结果认为故障应在水泵循环水路中，循环排量不足，冷却水未充分循环散热导致发动机高温，在整排查问题过程中只有机油散热器未排查，拆下机油散热器发现在进、出口处有两块胶皮，冷却液循环时发动机高转速时水压增大将胶皮冲向进、出水孔处造成节流或堵塞，导致冷却液散热差水温升高。去掉胶皮发动机各种工况运行正常，彻底解决了发动机温度急剧增高甚至开锅故障。

八、结论

发动机短时间内温度升高，首先考虑发动机产生热量过多和热量未向外散发。应该检测冷却系统是否工作正常，散热器、节温器、冷却液、风扇皮带、循环水泵等故障点。

发动机长时间运行高温故障，大致可以判定是散热方面出了问题。那么首先应该检查散热器清洁度，通风情况及风流风向其次发动机过载、产生热量稍多（进气压力、进气温度、喷油器、排气背压等）故障。

发动机出现高温时，首先判断是否真正的产生了高温，如假高温故障应该检查温度传感器、显示器、连接电缆、通讯模块（针对智能电控发动机）等。

由于动力系统要求提高、系统智能化更有效的保障了设备安全、提高发动机使用寿命、提高发动机性能，有效的将控制温度在合理范围，保证良好的排放和功率，使发动机性能更高效、排放更环保。

对以上所述造成水温高、油温高的各种原因,应根据不同的情况, 采取相应措施逐个排除。谨记履行迅速、快捷的原则,抓住问题的本质,及时排除故障所在。