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柴油機(jī)為什么冒黑煙
柴油機(jī)在高負(fù)荷時(shí),排氣就容易冒黑煙。黑煙的生成過(guò)程,目前還不完全清楚,一般認(rèn)為當(dāng)柴油機(jī)負(fù)荷高時(shí),噴入燃燒室的燃料增多,燃燒室中的溫度又較高,加上柴油機(jī)混合氣形成不均勻的特點(diǎn),這樣就會(huì)造成燃燒室內(nèi)局部地區(qū)空氣不足的燃燒,燃料在高溫缺氧的情況下分解,聚合形成炭煙(炭黑)。
炭煙不是純粹的碳,而是一種聚合體,主要成分是碳(85%以上),但還含有少量的氧、氫和灰分,并且其成分隨柴油機(jī)的負(fù)荷不同而有所改變。將黑煙通過(guò)過(guò)濾器把炭煙收集起來(lái)放在電子顯微鏡下觀察,可以看到大的炭煙粒子直徑在0.05μm左右。
柴油機(jī)中燃燒的高溫裂解反應(yīng)是不可避免的,特別是在空間混合燃燒的柴油機(jī)中,高溫的氣體包圍著液態(tài)的油滴,造成了進(jìn)行裂解反應(yīng)有利的條件,燃燒過(guò)程的高速攝影證實(shí),在上止點(diǎn)附近都會(huì)出現(xiàn)大量的黑煙,但在一般情況下,炭煙都能在隨后的燃燒中找到空氣而完全燃燒,使排氣無(wú)黑煙。
但是如果氣缸空氣不足,混合過(guò)程進(jìn)行緩慢,那么由于膨脹而使氣缸溫度下降,則碳不能燃燒而被聚合成炭煙。形成炭煙就使燃燒不完全,柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性下降,排溫升高,排氣冒黑煙,燃燒室表面積炭,并使負(fù)荷不能再行提高。
積炭還會(huì)引起活塞環(huán)或活塞卡住、氣門咬死等故障。因此不允許柴油機(jī)在長(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷的狀態(tài)下工作。
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柴油發(fā)電機(jī)的進(jìn)、排氣系統(tǒng)的作用是什么
進(jìn)氣系統(tǒng)的作用是保證柴油發(fā)電機(jī)的各氣缸在工作時(shí)得到充足的新鮮空氣和排出燃燒室內(nèi)燃燒后形成的廢氣。進(jìn)排氣系統(tǒng)主要由空氣濾清器、進(jìn)氣管、排氣管、消聲器、氣缸蓋進(jìn)氣道及氣缸蓋排氣道等組成。另外為了提高柴油發(fā)電機(jī)的輸出功率,增壓柴油發(fā)電機(jī)裝有增壓器,高級(jí)增壓系統(tǒng)中還裝有中冷器等。柴油發(fā)電機(jī)進(jìn)、排氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。本文主要介紹防爆型柴油發(fā)電機(jī)組的進(jìn)氣和排氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及作用。
一、進(jìn)氣系統(tǒng)
防爆型柴油發(fā)電機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)由進(jìn)氣管、進(jìn)氣阻火柵欄,空氣關(guān)斷閥及空氣濾清器等組成。
1、進(jìn)氣阻火柵欄構(gòu)造為疊片式,由多塊1.2mm厚,51mm寬的不銹鋼板疊加在一起制成的一組柵欄,柵欄片與片的間隙≤0.5mm專為熄滅火焰之用。是為了防止柴油機(jī)氣缸內(nèi)可能返回的火焰直接通向大氣、火焰經(jīng)它熄滅,不至引燃工作環(huán)境的易燃?xì)狻榱吮WC柴油機(jī)有足夠的進(jìn)氣量,應(yīng)經(jīng)常清理柵欄的表面和間隙間的雜質(zhì)。清理時(shí)應(yīng)保證柵欄間隙不被破壞??諝怅P(guān)斷閥是為了而設(shè)置的,在柴油機(jī)發(fā)生“飛車”現(xiàn)象時(shí),用作緊急停車用。在空氣關(guān)斷閥關(guān)閉狀態(tài)下進(jìn)氣被完全切斷,在5~10秒內(nèi),柴油機(jī)即可停止運(yùn)轉(zhuǎn)。在正常工作狀況停機(jī)時(shí),要使用停機(jī)開關(guān),嚴(yán)禁使用空氣關(guān)斷閥停機(jī)。
2、空氣濾清器
空氣濾清器的作用是濾除掉空氣中的雜,以保證清潔的空氣進(jìn)人氣缸內(nèi)。否則會(huì)導(dǎo)致氣缸套和活塞組零件早期磨損,縮短柴油發(fā)電機(jī)的使用受命,空氣濾清器一般又分為干式濾清器和濕式濾清器。
紙質(zhì)干式空氣濾清器的結(jié)構(gòu)。它不需要加注機(jī)油,即可將空氣中的雜質(zhì)濾除,其原理是通過(guò)改變空氣流動(dòng)方向或使空氣穿過(guò)具有微孔的濾芯,以達(dá)到凈化空氣的目的。干式空氣濾清器的濾芯一般有金屬網(wǎng)狀濾芯和紙質(zhì)濾芯兩種。這兩種濾芯一般使用150h后,需要濾芯中的雜質(zhì)。金屬網(wǎng)狀漶芯取出后應(yīng)放在汽油中清洗,并用壓縮空氣吹干。紙質(zhì)濾芯取出后,一般用手或木棒輕輕敲擊其端面,使其吸附在濾芯上的灰塵和雜質(zhì)脫落。
濕式濾清器殼的底部放置了一定量的機(jī)油,其日的是利用機(jī)油的黏性吸附進(jìn)人氣缸中空氣的灰塵和雜質(zhì)。目前,進(jìn)口和國(guó)產(chǎn)柴油發(fā)電機(jī)較多采用的是濕式空氣濾清器。
濕式空氣濾清器的結(jié)構(gòu)。濕式空氣濾清器濾芯所吸附灰塵和雜質(zhì)較多時(shí),一般可將濾芯放置在汽油中清洗并用壓縮空氣吹干。更換機(jī)油后,再把吹干的濾芯裝人空氣濾清器。
3、進(jìn)氣管
進(jìn)氣管的作用就是按照柴油機(jī)的工作次序,分別供給各缸充足的新鮮空氣。進(jìn)氣管一般是用鑄鐵或鋁合金鑄造,如圖1所示。進(jìn)氣管和排氣管分別安裝在氣缸蓋的兩側(cè),如果在一側(cè)裝配,會(huì)使排氣管的高溫傳給進(jìn)氣管,造成進(jìn)人氣缸內(nèi)的空氣密度減小,影響進(jìn)氣量。同時(shí),為了減小空氣的流通阻力,進(jìn)氣管內(nèi)壁一般要做的比較平整和光滑。
圖1 四缸機(jī)進(jìn)氣管
二、 排氣系統(tǒng)
防爆型排氣系統(tǒng)由水夾層排氣管、水夾層彎管、水夾層波紋管、廢氣處理箱和排氣阻火柵欄以及補(bǔ)水箱等組成。
1、廢氣處理箱(如2所示)
(1) 水夾層排氣管、水夾層彎管和水夾層波紋管,水夾層中的水作為冷卻液與柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)聯(lián)通封閉循環(huán)冷卻,保證排氣管表面溫度不超150℃。各部件之間在連接處通過(guò)橡膠軟管將各水夾層聯(lián)通,使水夾層形成了一個(gè)通暢的循環(huán)水路。水夾層波紋管位于柴油機(jī)和廢氣處理箱之間,主要起減震的作用。
(2) 廢氣處理箱內(nèi)有排氣阻火柵欄、水浴箱和膨脹箱。用以處理由排氣管進(jìn)入的廢氣。主要用作熄滅廢氣中的火焰、進(jìn)一步冷卻和洗滌廢氣,炭煙及溶解廢氣中的部分有害物質(zhì)。經(jīng)過(guò)排氣阻火柵欄熄滅火焰和水浴處理后的廢氣經(jīng)膨脹箱、排氣尾管通向大氣。
(3) 排氣阻火柵欄構(gòu)造為疊片式,由多塊1.2mm厚,51mm寬的不銹鋼板疊加在一起制成的一組柵欄,柵欄片與片的間隙≤0.5mm專為熄滅火焰之用。要及時(shí)清理柵欄的表面和間隙間的雜質(zhì)和積炭,以保證排氣的暢通。排氣阻火柵欄,要做到每天一清理,清理時(shí)打開維修門,松動(dòng)頂緊輪,抽出柵欄,清理兩表面上的積炭和雜質(zhì),然后將柵欄裝回頂緊,關(guān)閉維修門并鎖住。維修清理時(shí)應(yīng)保證柵欄間隙不被破壞。
(4) 廢氣處理箱中的水量控制,廢氣處理箱中的水量約50升,與補(bǔ)水箱連通。廢氣處理箱中水量的大小由進(jìn)水浮球閥和水位報(bào)警浮球控制,進(jìn)水浮球閥控制 水位和在水量不足時(shí)由補(bǔ)水箱向廢氣處理箱中補(bǔ)水。水位報(bào)警浮球在水位降至 控制水位且補(bǔ)水箱無(wú)法正常向廢氣處理箱中補(bǔ)水時(shí),啟動(dòng)自動(dòng)保護(hù)裝置報(bào)警并在1分鐘內(nèi)使柴油機(jī)自動(dòng)停機(jī)。因此,每次工作前必須將補(bǔ)水箱加滿水,在工作中要隨時(shí)觀察補(bǔ)水箱的水位,及時(shí)加水保證防爆柴油機(jī)工作正常。
(5) 氣密封襯墊,在進(jìn)、排氣的管路中,各連接法蘭處都夾有密封襯墊,襯墊均采用特制的銅皮包封石棉板制成,具有良好的彈性、拆裝時(shí)若發(fā)現(xiàn)有損壞或失去彈性應(yīng)予更換,對(duì)各處的密封面不許有任何碰傷和劃痕。
防爆柴油機(jī)排氣系統(tǒng)-康明斯發(fā)電機(jī)組.png
廢氣處理箱的結(jié)構(gòu)示意圖
2、消聲器
消聲器的作用:主要是減少?gòu)U氣排出時(shí)的噪聲。消聲器一般用鋼板沖壓并經(jīng)焊接而成。在裝配時(shí),消聲器帶有斜面的出口要朝下,以防止雨水或異物進(jìn)人。
3、排氣管
排氣管的作用是按照柴油機(jī)各缸的工作次序,分別把燃燒室燃燒后形成的廢氣從燃燒室中排出。排氣管一般采用鑄鐵鑄造。為了減小排氣阻力,排氣管內(nèi)壁要做的直徑較大且平整和光滑。同時(shí),排氣外管的彎曲度要做的盡可能小,否則會(huì)影響柴油機(jī)的輸出功率。
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