某特装车柴油发电机组一例飞车故障机理研究

作者简介 ： 林洋（ １ ９ ８ １ 一 ） ， 男， 辽宁铁岭人 ， 北京航天发射技术研究所工程师 ， 主要从事供配电系统设计工作 。
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Ｍｏ ｖ ａ ｂｌ ｅ
Ｐｏ ｗｅ ｒ Ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ＆ Ｖｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ
Ｎｏ ． ２ ２ ０１ ３
部分 ， 再 从连 杆轴 颈上 的油孔 出来润 滑连杆 轴承 ； 另
线 如 图 １所示 。柴 油机 速度 特性 曲线 和发 电机特 性 曲线 相交 于 Ａ点时 ， 柴 油 机所 发 出 的扭 矩 等 于发 电机 的阻力 矩 ， 此 时柴 油机 能保 持在 转速 ｎ 下稳 定 工 作 。 由于 某 种 原 因 ， 当阻力矩有所增加 （ 图 中虚
ｌ 飞车 的一般概念
关键词 ： 柴 油 发 电机 组 ； 飞车 ； 机 理
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ３ — ４ ２ ５ ０ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ２ ． ０ １ ３
中图分类号 ： Ｔ Ｍ６ １ １ ． ２ ２
文献标志码 ： Ａ
文章编号 ： １ ０ ０ ３ ． ４ ２ ５ ０ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ — ０ ０ ５ １ － ０ ４
Ｍ 为柴油 机扭 矩 ； Ｍ２为发 电机 阻力矩 。
由于柴油发电机组工作时 ， 需控制在某一转速下 恒速运转 ， 因此安装了闭环调速系统， 其原理框 图如 图 ２所示 。当发 电机阻力矩 发生变 化时 ， 柴 油机转 速 变化 ， 调速系统通过安装在测速齿轮（ 凸轮轴齿轮或 飞轮等） 上的转速传感器检测 出转速变化 ， 通过调速 器的控制， 由执行器带动油门拉杆 ， 调节供油量大小，
林 洋， 刘 峰， 程龙 兴 ， 胡永红 ， 韩 大程
（ 北京航天发射技术研究所 ， 北京 １ ０ ０ ０ ７ ６ ）
摘要 ： 对某特 装车柴油发电机组在使用 中发生 的一 例飞车故 障 的机 理进行 了系统分 析 ， 排查该 例故 障的原 因， 并对 定 位的原因开展试验 ， 验证 故障机理 的正确性 ， 为柴油机的后续使用 、 维护 、 维修提供参考 。
图 ２ 柴 油 机 调 速 系 统 结 构 框 图
还有一 小部 分机 油经传 动机 构盖 板上 的喷油 嘴喷到 各传 动齿 轮上对 齿轮进 行润 滑 。连杆大 头轴 承流 出
油量 变大且 调速 系 统 自动 调 节 功 能失 效 时 ， 将 会造
成柴 油机转 速异 常 变 大且 无 法 调节 ， 导致 飞 车 故 障
飞车是指 柴油机 的转 速失去控 制 ， 突然 超过 其允
线） 时， 若齿杆位置保持不变 ， 则不平衡的力矩迫使 柴油机转 速下降 ， 直 至柴油 机 的扭 矩等 于阻 力矩 （ 图中 Ｂ点 ） ， 达 到 新 的平 衡 ， 于 是 柴 油 机 在 新 的 平
衡 转速 ｎ 下 稳定运 转 。
一
路则 再分 成两路 ， 其 中大部分 经机 体上 的油道 、 第 道 凸轮轴轴 承 ， 进 入 凸轮轴 中心油 道 ， 然 后流 向机
一
油压力 表和 凸轮轴 各个 轴承 。第 二 和第 四道 凸轮轴 轴承上 有油 孔 ， 机 油从 此 孔 流 出 分别 经 机 体上 的垂 直油道 进人 汽缸 盖 内的 油道 去 润 滑摇 臂 轴 。另 外 ，
许的最高转速 ， 并伴有剧烈的振动和巨大 的响声 ， 采 用常规 的停机 方法 无 法停 机 的现 象 。飞车 是 柴油 机 最危险的故障 ， 如不及时采取有效措施迅速停机 ， 可 能会导致柴油机活塞、 连杆、 曲轴 、 气缸盖甚至气缸体 等 关键机件 损坏 ， 造成 柴油机严重 损坏甚 至报废¨ 。
障 再次 发生 ， 本 文作 者 对 导 致 飞 车故 障 的机 理 进 行 系统分 析 ， 排 查该 例故 障的原 因 ， 并 就模 拟 定位 的原 因开展试 验 ， 验证 故 障机理 的正 确性 ， 为 柴油 机 的后 续使 用 、 维护 、 维 修提 供参 考 。
机的速度特性曲线及发电机的阻力随转速变化的曲
从 而实现机组转 速 自动调节 ， 恒 速运行 的 目的。
柴 油机 转速 与 曲轴 角速度 的关 系 为
（ ２ ）
式（ ２ ） 带 人式 （ １ ） 得
ｌ ， ＋ Ｋ Ｐ ｃ ｒ
ｎ＝ Ｍ 一
（ ３ ）
由上述分析可知 ， 当柴油机每个工作循环 的供
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ － ０ ２ － ２ ２
２ 飞车的机理原 因分析
按 照达 朗 倍 尔原 理 ， 柴油 发 电机组 的运 动 方 程
可 表示 为
． ， ｄ ＋
ｔ 。
矩 Ｍ
ｎ／ （ ｒ ／ ｍｉ ｎ ）
＝
‘
一
（ １ ）
图 １ 柴油发 电机 组扭矩一 速度特性 曲线
式 中： ． ， 为柴油机 的转动惯量 ； 为柴油机的 曲轴 角速度 ； Ｋ为 发 电机 阻尼 系数 ； Ｐ为 发 电机极 对 数 ；
２ ０ １ ３年
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第 ２期
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源Baidu Nhomakorabea
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使用 维修
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某特 装 车 柴 油 发 电机 组 一例 飞 车 故 障机 理 研 究
某 特装 车 柴油 发 电机组 在使 用 中发生 一例 飞车
由公 式 （ ３ ） 可知 ， 柴 油 机带 动 发 电机 工 作 时 ， 所 发 出的扭矩 用 于克 服发 电机 的阻力 矩 。当齿杆 固定 于某 一位置 ， 柴 油机扭 矩 随转速 变化 的 曲线 ， 即柴 油
故障 ， 该机组采用道依茨 Ｂ Ｆ ４ Ｌ １ ０ １ １ Ｆ增压型柴油机 作为原动机。故障发生后 ， 对故障机拆解后发现燃 油高压泵、 气 门顶杆 、 缸套均损毁严重。为防止该故