调速器故障停机后无法起机的分析

摘要通过一起内燃机车在线路运行时,正常回手柄即停机,继而无法起机的调速器故障的分析,从一个侧面说明检修中基础的质量控制重要性。

关键词内燃机车;柴油机;302A型调速器;质量控制;故障分析

中图分类号TK428文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)071-0140-02

如果说柴油机是机车的“心脏”,那么调速器就是柴油机的“大脑”,所以,柴油机性能,调速器起着极为重要的作用。一旦调速器出现故障,对柴油机乃至整个机车都会产生极大的影响。

因此,提高调速器的检修质量对机车正常运用尤其重要。但是,在日常检修中,往往被忽视了一些基础的质量管理,也即是清洁的控制。这是检修中最基础的质量控制工作之一,这些在检修中的细节问题往往被忽视,造成一些不应产生的质量故障。

下面通过一起由于调速器清洁差而造成机车回手柄即停机,继而无法起机的故障,来分析检修中存在的基础质量管理问题。

1故障的产生

柳钢运输部以为GK1C型内燃机车机车为主,机车采用302A型电—液式无级调速器。2009年3月,柳钢运输部一台GK1C型0121号机车在线路上执行运输任务,机车司机在控制柴油机机转速正常回手柄时,柴油机突然停机。为不耽误生产,机车司机迅速查找原因,差示压力计、机车电压、电磁联锁等保护装置均显示正常,检查各电器及电气线路、接头等也没有无烧损现象。为进一步确认是否为末端增压器油压不足80Kpa而造成机车的停机保护,司机遂短接了80Kpa油压继电器。在此情况下重新起机,发现只是曲轴转动,柴油机并未不爆发,仍无法起动,由此说明机车并不是因为80Kpa油压继电器起的保护作用。

由于起机时各接触器动作良好,PC机输入输出信号正常,启动电机工作也正常。因此检修人员打开调速器盖对步进电机和停车电磁阀进行检查,各杠杆也没有发现异常,于是决定再次起机,同时注意观察柴油机的工作情况。结果仍与前次现象一致,在起机时还发现柴油机供油拉杆并未拉动喷油泵的供油齿条,也就是说燃油并没有供到柴油机各缸,当然无法起机。

检修人员再次检查调速器内的步进电机、停车电磁阀的动作状态,同时检查拉杆系统的灵活性,在确认正常后,第3次起机,其结果仍同上两次一样。

此时,搞调速器的检修人员认为柴油机的启动转速低于其爆发转速,使导阀柱塞不能移动,从而没有开通油路建立调速器的油压,因此不能拉动供油拉杆。遂调整基准转速螺钉,提高柴油机的最低工作转速。第4次起机,柴油机顺利地起动了,且工作正常。

在以后的多次调试中,进行回手柄试验,柴油机没有出现停机现象,且机车柴油机工作均比较正常。

2故障分析及处理

有关人员对此故障现象进行了分析:柴油机的启动转速低于其爆发转速,使导阀柱塞不能上移,从而没有开通油路建立调速器的油压,因此不能拉动供油拉杆,这种说法是不全面的。它只能作为解释起机时柴油机“拉杆系统不拉动齿条,柴油机不爆发”的原因,但却不能有很强的说服力来解释,一直运用的机车,在基准转速螺钉未松动的情况下,基准转速怎会低于要求值,而造成司机回手柄柴油机自动停机的原因。因为,柴油机起动时,若电器及电气线路工作正常,电磁联锁线圈一旦得电,调速器将很快为建立油压作好准备,当起动电动机带动柴油机转动时,调速器内的高压油进入动力活塞左侧,推动动力活塞右移,伺服马达将带动拉杆拉动齿条,喷油泵经喷油器向气缸内喷油,柴油机发火起动。

为了证明这一点,相关技术人员对机车进行了试验,人为地松动柴油机基准转速调整螺钉,降低其基准转速,在冷机及热机两种情况下多次试验,每次起动柴油机,供油拉杆拉动,气缸内爆发,松掉启动按钮后,柴油机又自动停机。这就说明基准转速即使低于要求的最低转速,供油拉杆仍会被拉动。

由于在线路试运及回厂的多次试验中,都能证明机车电器及电气线路均显示正常,故问题的焦点渐渐地集中到了调速器上,也就是说,找到伺服马达不拉动拉杆的原因,就找到了问题的根本所在。

调速器高压油的建立是拉动拉杆的必要条件,根据有关资料介绍,高压油无法建立的原因一般有以下几种:

1)调速器油位或调速器内的齿轮泵齿隙大,油系统泄漏严重;

2)电磁联锁故障,使动力活塞上、下油路沟通,下方建立不起油压,无法推动动力活塞;

3)传动调速器的机构故障;

4)紧急停车机构没复位;

5)机车油、水温度低等。

但从所发生故障后的检查及机车以后的工作状态看,本机车没有以上几种可能。为了弄清其原因,分析一下302A调速器工作原理图正常工作时油压是如何建立的,如图1所示。

由图1可见,柴油机起动后在负荷不变处于某一转速时,调速器飞铁26所感应的柴油机转速信号产生离心力和调速弹簧23给定的预紧力相平衡,使飞铁呈垂直位,此时,导阀柱塞30及缓冲活塞38处于平衡位置,滑阀衬套上的控制口被控制台32遮盖,动力活塞36和输出轴保持在某一固定位置,这样柴油机供油量就保持不变,柴油机在给定的工况下稳定运行。但在柴油机未起动前,由于此时飞铁26处在垂直位置,因此导阀柱塞30处在最下方,导阀柱塞的控制台32开通了由齿轮泵来的油路及到动力活塞下方的,为起机做好了准备。

当柴油机起动时,停车电磁阀线圈首先得电吸合,关闭停车电磁阀的泄油道,在启动电机带动柴油机转动时,调速器内的油泵34也随之投人工作,压力油由经滑阀孔→导阀柱塞控制台32→补偿针阀33→动力活塞36下方,从而推动动力活塞上移,使伺服马达拉动拉扦,带动齿条,喷油泵向气缸内供油,柴油机在最低转速下燃油燃烧,完成柴油机起动。

根据上述分析及图302A调速器工作原理图所示,动力活塞下方无高压油的原因是由于滑阀29→导阀柱塞控制台32→补偿针阀33→动力活塞36的油路在起机时没有沟通所致。而此油路的沟通靠滑阀29、导阀柱塞30,柱塞在滑阀内上、下自由移动,使得导阀柱塞的控制台能够关闭和开通此油路。现在作一个假设:如果导阀柱塞在滑阀内移动不灵活,或者说卡在了某一位置,而这一位置刚好使导阀柱塞的控制台关闭油路,在此状态下起机,调速器内齿轮泵产生的高压油就无法由滑阀孔→导阀柱塞控制台32→补偿针阀33→动力活塞36下方。如果这个假设成立,在这个条件下起机,所产生的现象就是本机车所出现的现象,即:机车正常回手柄,由于柴油机最低转速的降低,造成自动停机;而在重新起机时刚好柱塞犯卡,致使油路无法沟通,动力活塞下方无高压油,伺服马达不投人工作,造成无法起机。

在以后的检查中,发现调速器的工作油脏,柱塞犯卡正是脏物所致。由于能正确地分析故障产生的原因,处理起来就相当简单了。对调速器进行重新清洗,更换了新的调速器油,在以后的多次试验中没有再次发生上述情况。

3结论

调速器是精密的部件,它的工作油的纯净及粘度等参数直接影响到调速器的性能,液压调速器发生的故障50%是因为工作油脏而引起的,因此必须保持工作油的纯净。这是一起小问题引发大质量问题的故障,它有一定的偶然性,但又有一定的必然性。机械设备在使用过程中,环境的清洁程度和内部产生的各种磨粒都会导致润滑油污染变质,从而加速机械零件摩擦副表面的磨损,使机械设备性能下降、寿命缩短。实践表明控制润滑油的清洁度,及时处理在用润滑油中的污染物以及合理地补油换油,是机械设备润滑系统油液检测的主要内容之一。因此,加强机械设备基础质量的控制及管理,就显得更加必要了。

参考文献

[1]240ZJ柴油机使用维护说明书.中国南车集团资阳机车厂.

[2]302A型调速器使用维护说明书.中国南车集团资阳机车厂.

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