1、概述
柴油發電機組的煙色指運轉時,從排氣管排出的廢氣煙色。正常燃燒時 ,它應該是一種無色的透明氣體。但由于機器的磨損、調整不當、工作環境的影響、噴油量和供油時間不合適等諸多因素的影響 ,柴油發電機組常常會出現排氣冒白煙、藍煙和黑煙的現象。柴油機排氣煙色直接反映出了柴油機的故障及燃燒的質量。弄清柴油機冒煙的機理和煙色與故障的關系�？梢蕴岣卟裼蜋C的經濟性、減少故障、降低污染 ,使柴油發電機組處于良好的狀態。
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時發生。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。柴油發動機經過暖機 ,溫度正常后 ,白煙就會消失。
2.2 藍煙:
柴油機低負荷運行時 ,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 直徑在 0.4以下 排出 ,從而形成藍煙。在排出藍煙的同時由于燃燒的中間( )生成物質 甲醛 也排出 ,因而有刺激性臭味。藍、白煙之間并沒有嚴格的成份差異 ,只是由于微粒直徑不同對光線的反射不同 ,產生不同顏色而已。
2.3 黑煙:
易在高負荷時發生。例如柴油發電機超負荷工作、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 ,會使經濟性下降 ,廢氣溫度高 ,產生積炭 ,積炭會引起活塞環卡死和氣門咬死現象。此外 ,柴油機冒煙還會妨礙視線 ,污染環境。因此 ,不允許柴油機長期在黑煙下工作。出現黑煙后 ,柴油機負荷不能再提高。因此 ,它也是限制負荷提高的一個標志。
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α α α變化關系曲線。由圖可以看出當 > 3 時 ,隨著α的增大 ,煙度 R迅速下降 , >5 時 ,R趨近于零。
3.2 負荷。
負荷對碳煙影響實質上是每循環噴油量或過量空氣系數對煙度的另一種形式 ,負荷增大 ,即每循環噴油量增加 ,過量空氣系數減小 ,燃燒向缺氧方向發展 ,從而使煙度升高。
3.3 轉速。
轉速對煙度的影響較為復雜 ,存在著幾個互相起著相反作用的因素。隨著轉速的提高 ,充η η量系數 下降 ,當超過一定轉速時 , 下降速度加ν ν快。由于進氣充量減少 ,實際空燃比減小引起缺氧。因此 ,碳煙生成量增加。當轉速較低時 ,燃燒室內的氣流運動較弱 ,特別是低到一定轉速 ,混合氣形成條件明顯惡化 ,油氣混合不均勻 ,熱分層效應差 ,引起局部缺氧嚴重 ,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致產生較高的燃燒噪聲、機械負荷、NO 排放也會增加。但是 ,噴油過早 ,氣缸內的溫度和壓力低 ,噴入氣缸內燃油蒸發及混合氣速度減慢 ,這時缸內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 燃燒室內氣流運動的影響。
燃燒室內的氣流有進氣渦流,擠壓渦流和微渦流 紊流 三種。適當增強氣流運動,有利于壁膜燃油的蒸發、混合及燃燒,改善混合氣形成質量,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,過強過弱都可導致相反結果。3.6 燃油品質。燃料中芳烴含量多 ,煙度愈大;而烷烴含量愈多 ,則煙度愈小。這是因為芳烴的碳氫質量比 C/ H M 遠大于烷烴 ,容易產生脫氫反應 ,從而增加碳煙的生成量。當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、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行的 ,因而煙度較大。
4 、冒煙故障原因
柴油發動機排氣管冒煙一般來講是一種不正常的現象。至于柴油機在運行中產生冒煙的情況 ,往往是判斷柴油發動機某些零部件是否需要更換、整機是否需要進行維護修理的一個信號。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 柴油機排放藍煙的原因:
① 活塞環磨損、咬死、折斷或彈力不足; ② 油環刮油不良 ,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 齒桿或拉桿行程調節過大;
⑥ 噴油泵齒圈鎖緊螺釘松動 ,引起油量失調;
⑦ 氣門漏氣 ,氣缸壓縮力不足;
⑧ 某一缸進氣門打不開,使某缸只噴油不進氣;
⑨ 柴油質量不符合要求。
5、冒煙故障的判斷與檢查方法
5.1 發動機冒白煙的故障檢查。
當發動機在啟動和運轉中冒煙時 ,應首先檢查和調試機房內的溫度 ,待發動機溫度上升至 70 ℃以上時 ,若白煙仍未減輕 ,應檢查油箱內是否含有水。如有水 ,應將柴油濾清器和油箱的油放掉 ,加入好的燃油后再發動試驗。若燃油是好的 ,應檢查曲軸箱內的機油是否含水。機油內含水的特征:一是直觀油中有水珠;二是在發動機運行中機油帶黃白色狀泡沫。對此應著重檢查氣缸套包括缸套密封膠圈和氣缸墊是否破裂 ,
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 柴油機冒藍煙的故障檢查。
當柴油機冒藍煙時,應首先檢查曲軸箱內的機油平面。若油面過高,應放出多余機油。若正常應檢查氣缸壓縮力,氣缸壓力低于規定值較多時,說明活塞、活塞環與氣缸壁間隙過大。若發動機是新修的有可能是活塞環安裝錯不合適。此外,空氣濾清器堵塞,在進氣行程中,進氣不暢,而有可能將空氣濾清器內的機油吸入燃燒室對此應取掉空氣濾清器,如正常說明故障在此。
5.3 柴油機冒黑煙的故障檢查。
當柴油機冒黑煙時 ,應首先利用斷油法 ,依次隔斷各缸的供油 ,若隔斷各缸供油時 ,柴油機轉速及聲音變化特別明顯、冒煙現象減少或消失 ,震動減輕 ,同時發電機周率下降多 ,說明該缸供油量過大 。反之 ,則供油量小。其次利用急加速法 ,發動機啟動后 ,將調速手柄從怠速迅速拉起高速時 ,若發動機轉速跟不上來 ,聲音發悶、粗暴、冒黑煙嚴重 ,說明噴油時間晚;反之 ,發動機轉速跟上來快 ,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。應拆下噴油器 ,用噴油器校驗器校驗。
6、結束語
發動機排放冒煙是一種不正常的現象。為了減α少碳煙的排放 ,從設計的角度來講有:提高 值 ,改η進進氣系數 ,提高 ,改進燃燒室結構 ,提高混合氣ν形成及燃燒速度 ,改進噴油嘴設計 ,避免漏油等不正常噴射的發生等 ,。從使用的角度講:應正確操作 ,按期維護保養發動機 ,當機器出現故障時 ,能及時地根據冒煙的煙色 ,分析故障產生的原因 ,應用正確的檢查方法及時地處理故障 ,使柴油發電機工作在良好的狀態。
