设备管理与维修2021翼5
（
黄宏伟
（云南华联锌铟股份有限公司，云南文山663700）
摘要：对QSB6.7康明斯发动机燃油系统故障进行排查分析。分析GR2405平地机发动机无力、掉速故障的原因，介绍典型故障的
排除方法。
关键词：
燃油系统；高压油泵；进气系统；涡轮增压机中图分类号：U464.9；TH17
文献标识码：B
DOI ：10.16621/jki.issn1001-0599.2021.05.29
1故障现象
徐工GR2405平地机在上坡或高负载作业状态下，出现发动机无力、转速下降的问题。2故障常见原因分析2.1发动机燃油系统故障2.1.1高压共轨系统
共轨系统是现代工程机械设备发动机燃油系统的主流，其
优越性主要是可以提供给发动机最合适的燃油供给量（喷射量、喷射时刻以及稳定的燃油压力等），能够满足发动机的使用性能，因此在竞争激烈与高标准的市场中有一定优势，对其的研究也在世界范围内掀起了新的浪潮。
高压共轨系统由抽油泵、输油低压管道及回路、滤清器、EFC
（Electronic Fuel Control ，电子燃油控制执行器）控制的供油泵总成、高压共轨总成、喷油器总成等组成，它们与ECU （Electronic Control Unit ，电子控制单元）、传感器等共同完成供油任务。配合ECU 的控制，各类传感器检测发动机的工作情况（如油门踏板位置、发动机转速、冷却水温度等），电脑板根据各个传感器检测到的信号反馈对喷油器的喷油量、喷油时刻和喷油压力等进行全面控制，确保发动机处在最佳的工作状态、性能稳定。
（1）工作原理。首先，发动机凸轮轴带动齿轮泵将燃油从油箱中抽出，经过滤清器流入EFC ，再由EFC 调节燃油量大小流入供油泵，保持稳定的燃油供给压力（约0.5MPa ）。其次，燃油分成两路，一路注入供油泵，燃油经供油泵加压后压力上升到
135MPa 或者更高，
高压燃油注入高压共轨内；另一路则通过溢流阀上的小孔作为冷却油通过供油泵的凸轮轴室流入压力控制
阀，最后流回油箱。燃油注入喷油器等待针阀打开喷入燃烧室。另外，高压共轨内设有压力传感器，如果共轨内燃油压力超过限定值，燃油则会通过溢流阀流回油箱。
（2）系统组成。高压共轨系统由控制系统、燃油供给系统两大部分组成，而控制系统由传感器、ECU 和执行器三大部分组成（图1~图2）。ECU 是一个微型计算机，是控制系统的核心（相当于人的大脑），其输入装置是机械设备上的各种传感器和开关，输出的是传输到各个执行元件的电信号。通过对各个传感器的反馈信息进行分析处理，ECU 能够计算出最佳的喷油量和喷
油时刻，并且能精确地控制喷油器发出开启或关闭电磁阀的指
令，有效控制发动机的工作过程。燃油供给系统则由油箱、低压输油管道、燃油滤清器、供油泵、高压
共轨及高压输油管道、喷油器等组成，通过溢流阀、压力传感器等控制燃油压力，来实现共轨系统的平衡。
2.1.2故障排查
根据燃油系统的工作原理和组成结构，检查燃油系统中各
部件及其相互配合是否正常。
（1）测量EFC 阀的电阻。EFC 是高压燃油泵的计量阀（ECM 通过高压燃油泵中的EFC 来调节喷油器喷射时所需的燃油量），其最小电阻为0.1赘、最大电阻为5赘，如果电阻不在其范围内则说明EFC 出现故障。其中，ECM 是Engine Control
Module 的缩写，
即发动机控制单元。（2）检查高压喷油泵燃油流量（表1）。
（3）检查高压燃油管路接头是否有泄漏或堵塞。（4）检查燃油管路中是否有空气，主要是观察吸油管路是否有泄漏，如管路有泄漏破损，更换修复完成后需将燃油管路内部的空气排出（可拆开供油泵出口油管，插入导油管，把钥匙开关转到“ON ”，拖动发动机）。对燃油系统各管路及燃油滤芯的检查无堵塞现象存在，燃油泵各项测量数值均正常，燃油系统工作正常，就可以确认发动
机无力现象不是由燃油系统故障导致的。
图2电子控制系统
图1
电控共轨基本组成
设备管理与维修2021翼5（
上）
2.2发动机进气系统故障
2.2.1工作原理
发动机废气带动涡轮叶轮转动，涡轮叶轮通过一根共用轴
驱动泵轮叶轮，泵轮（压缩机）旋转经过空气滤清器和进气管将
空气吸入压缩机壳体内，于是空气经过压缩机叶轮压缩，输送到
中冷器，在中冷器中散去一部分压缩空气时产生的热量，随着空
气温度的下降，其密度增加（空气密度增加实现了更高的燃烧效
率，增加了发动机的性能，使废气排放达到国家的标准），最后经
冷启动辅助装置流入进气歧管（图3）。
2.2.2故障诊断及处理
（1）进气温度偏高（跃75益）。检查中冷器风冷孔槽是否有堵
塞，一般情况下使用高压水冲洗干净即可（图4）。
（2）进气或排气系统堵塞。检查进排气系统是否有堵塞，检
查空气滤芯，如果空气滤芯表面有附着灰尘需及时清理，必要时
进行更换。
（3）增压器和进气歧管之间泄漏空气。检查进气歧管盖上空
气跨接管、中冷器接头，软管或通孔中是否泄漏并修补更换。
（4）增压器和排气歧管之间排气泄漏。检查排气歧管是否泄
漏，并修补泄漏。
（5）增压器磨损或故障。测量增压压力是否正常，如果增压
压力低于正常值，则涡轮增压器有故障。涡轮增压器是进排气系
统中的易损部件，涡轮增压器内部部件发生故障会降低其功效。
轴承故障可产生摩擦，轴承磨损严重会导致转子总成的叶片与
壳体摩擦，从而损坏涡轮增压器。转子总成的每个端口都有油封
环，油封的主要功能是防止排气和压缩空气进入涡轮增压器壳
体内部，如果油封损坏，则会泄漏机油。曲轴箱的压力过大会使
机油无法从涡轮增压器回流，这会使轴承座负载并使机油经密
封圈泄漏到发动机进气和排气中。此外，进气或排气阻力偏高可
在压缩机与涡轮增压器壳体之间形成真空，导致机油通过压缩
机（进气）侧的油封时泄漏，如果发生类似情况，需冲洗中冷器以
清除进气系统中的机油。
表1检查高压喷油泵燃油流量
发动机的状态检查方法判断标准或注意事项
发动机下护板无法启动
钥匙开关转到“ON”并拖动发动机时，检查高压喷油泵燃油流量：
断开高压喷油泵与燃油油轨之间的高压燃油管寅将清洁软管连接
到高压喷油泵的出口处寅使高压燃油清洁管伸到空桶中寅拖动发
动机30s并测量输油泵的流量（以10s的间隔拖动发动机，中间停
30s，避免启动马达过热）
发动机在125r/min时，30s内最小燃油泵流量为75mL；
在150r/min时，30s内最小燃油泵流量为90mL
康明斯QSB6.7CM2150B109发动机：如果不能获得最小
燃油流量，则说明高压喷油泵损坏；如果高压喷油泵不符合
流量技术规范，则检查燃油中是否混入空气；如果获得最小
燃油流量，则可判断EFC执行器出现故障正常启动
有故障的回油溢流阀或燃油泵可能导致燃油泵的回油量过高（必
须在怠速的情况下测量），测量回油量即可诊断出高压燃油泵故障
运行此测试前需确保发动机达到工作温度；收集流量数据
前，安装测试管路后需让发动机运行1min
图3发动机工作原理
图4中冷器风冷孔槽图5
中冷箱破裂
设备管理与维修2021翼5
（
上）天然气压缩机组变频器功率单元故障处理
杨丽茹1，刘清2，马骏1
（1.中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司输气管理处，四川成都610213；
2.中国石油集团济柴动力有限公司成都压缩机分公司，四川成都
610100）
摘要：处理离心式天然气压缩机组运行过程中高压变频器两起功率单元故障。在故障处理过程中，通过排除法确定分析方向，采用返厂解剖分析、示波器现场测试等方法，成功到故障原因，从而解决故障，提出改进措施，为大功率变频器设计和故障处理
提供借鉴。
关键词：
天然气压缩机；变频器；故障处理中图分类号：
TH452文献标识码：
B DOI ：
10.16621/jki.issn1001-0599.2021.05.300引言
高压变频调速装置（简称高压变频器）是通过器件串联或单
元串联，利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。随着离心式天然气压缩机组国产化发
展，大功率高压变频器作为电机调速装置与电机配套，为离心式天然气压缩机组提供节能高效的动力。但实际运用中也时常发生一些故障，需要在判断分析故障现象基础上，不断完善高压大功率变频器的配置和相关配件标准，以达到稳定可靠的调速功能，满足用户需要。以TL 站电驱离心式天然气压缩机机组投运过程中发生的两起变频器故障为例，在分析处理故障后，提出改进意见并实施，达到有效消除故障、提高运行平稳度和可靠性的良好效果。
TL 站共有3台压缩机组，
采用电压源型Innovert10/6-8600ALO 变频器，前端配置ZTS-9800/10整流变压器。通过变频器内整流单元，将三相交流电压变为直流电，通过电容器保持直流电压稳定，直流母线电压通过IGBT 逆变单元向电机输出电能。逆变单元采用PWM 逆变控制，达到“交—直—交”变频，实现不同频率和电压的输出到电机定子绕组，对额定功率8.5kW 、YZKS710-4型三相异步电机进行调速。从而带动离心式压缩机PlLC405对天然气进行压缩、
增压，达到加压后上载国家管网的目的。变频器调速装置结构如图1所示。
1故障现象
TL 站2号离心式天然气压缩机组2020年9月29日11点39分，第二次开机带空载电机启动时，变频器功
率单元发生炸裂故障。一个功率单元C2板底部的4个IGBT 全部炸裂，
底部复合铜排变形。IGBT 模块引脚端子全部与模块底部基板脱离，顶部吸收电容位置处类似有短路烧熔痕迹，2个连接吸收电容的导电柱已经烧熔，电机还未开始转动。1号离心式天然气压缩机组天然气进气正常运行24h 后，停机10天。2020年10月25日13点46分，启机时高压变频单元发生炸裂停机故障。检查发现B2、C2单元顶部炸裂，B2单元的一个吸收电容已被炸飞，不见痕迹。
图1
变频器调速装置结构
（6）检查中冷箱是否有破裂。拆卸中冷箱外护板，卸下中冷箱检查其是否损坏。一般情况下，如果固定平衡支架脱焊，冷却器整体晃动大，容易导致中冷器破裂（图5）。3总结
导致发动机无力的因素较多，本文仅列举了两种比较典型的故障类型。对于燃油系统故障和进排气系统故障，如果从外部
观察不能准确地判断出故障，一般遵循故障现象本身的倾向性，从简单到复杂、从易损到相对稳定的原则，以最短的时间到发
动机无力的根本原因并及时修复，在保障设备完好率的同时，提高公司的生产力。
〔编辑
吴建卿〕
发布评论