Неисправности дизель-генераторных установок и их устранение

1. Факторы влияющие на график технического обслуживания

Все инструкции по планово-предупредительному ремонту носят рекомендательный характер, и существует много факторов, влияющих на график технического обслуживания такие как:

• нагрузочная характеристика (много холостого хода или наоборот перегрузка оборудования)

• окружающая температура (работа за пределами рабочих температур: перегрев или переохлаждение)

• количество стартов и остановов

• качество топлива, масла, смазок и охладителя

• окружающая среда (высота эксплуатации, пыле содержание в воздухе, влажность и т.д.)

• характер нагрузки (сбросы, набросы, количество холостого хода)

• качество запасных частей и комплектующих

• своевременность обслуживания 

• компетенция и опыт обслуживающего персонала

Чтобы обеспечить максимально быстрый возврат оборудования в эксплуатацию, и сохранить КТГ (коэффициент технической готовности) на заданном уровне, рекомендуем изучить наиболее распространенные выходами из строя. Обратите внимание — перечень неисправностей характерен как для промышленных, так и для бытовых агрегатов.

2. ДГУ не запускается — основные причины

Основные причины неисправностей ДГУ можно разделить на несколько типов:

• механическая неисправность (предельный износ, выход из строя навесного оборудованияя, заклинивание вала, повышенное трение, не соответствующая сборка/регулировка и т.п.)

• неисправность электроники оборудования (ошибки программы, неверная настройка и т.п.)

• неисправность автоматики управления (запрет на запуск, сломанные автоматы и ячейки, нарушение логики работы)

К механическим причинам отсутствия пуска ДГУ относятся:

• нет разрешения на запуск

• неисправность стартера и/или втягивающего реле

• низкий заряд аккумуляторов или низкое давление сжатого воздуха

• неисправность топливного насоса как подкачивающего (в том числе редукционных клапанов), так и высокого давления, в том числе (аварийных клапанов).

• неисправность топливопровода: нет подачи топлива, неисправные регулирующие органы, не герметичный топливопровод «завоздушивание»

• не корректная работа одной и более топливных форсунок

• недостаточно воздуха для сгорания топлива

• двигатель не развивает достаточно оборотов для пуска

• закоксовывание камеры сгорания

• недостаточная смазка коленчатого вала, с заклиниванием (не качественное масло, низкая температура запуска, долгий простой)

• низкое качество топлива

На что обратить внимание при неисправности электроники:

• сбой программы (возможно после сварочных работ, несанкционированного подключения диагностики ит.п.)

• выход из строя регулирующих органов (датчика положения коленвала, распредвала, смещение метки триггерного диска, обрыв сигнала с датчика)

• отсутствие команды на пуск двигателя по иным неисправностям/настройкам

Что следует проверить в автоматике:

Вид на панель управления работающего двигателя

• активирована защита от пуска ДГУ

• неисправность компонента/-ов шкафа автоматики

• активирована блокировка с удаленного поста

• активирован аварийный «стоп»

Качественную диагностику и выявление причин неисправности ДГУ, ДЭС проведут сервисные инженеры нашего сервисного центра Альфа Балт Сервис. Возможна консультация по телефону и выезд мобильной бригады непосредственно в день обращения, в независимости от дня недели и времени суток.

Заказать диагностику

3. Проблемы с напряжением/частотой — причины падения напряжения(частоты) на дизель-генераторе при нагрузке

Во время эксплуатации ДГУ потребитель или эксплуатирующая организация очень часто сталкиваются с тем, что при работе двигателя в штатном режиме оборудование не выдает заявленную мощность или уровень напряжения/частоты не соответствует заданному. Для электрической части оборудования характерны неисправности следующих неисправностях:

• Причина просадки у трехфазного агрегата может быть связана с недостаточной подачей напряжения в цепь возбуждения, кроме того, свою роль может сыграть и перекос фаз при неравномерной нагрузке.

• Нарушение контакта в местах подсоединения проводов, износ щеток генератора.

• Если дизельный генератор выдает повышенное напряжение, проблему стоит искать в работе устройства AVR (регулятор напряжения).

• В случаях, когда дизельный генератор не выдает напряжения совсем, следует обратить внимание на автомат защиты или предохранители, которые могут выйти из строя из-за токовой перегрузки или короткого замыкания в цепи.

• При ситуациях, когда ДГУ работает с недовозбуждением, ток отстает от напряжения по фазе на 90 градусов, то есть становится индуктивным по отношению в сети. Длительная эксплуатация установки в таком режиме недопустима.

• Особую опасность представляет встречное напряжение при работе ДГУ. Причина такой неисправности связана с повреждением переключателя или АВР, при котором питание подается из основной сети и самого генератора.

4. Самопроизвольное отключение — почему глохнет дизель-генератор

Нестабильно работающая установка или регулярное самопроизвольное отключение может быть вызвана рядом факторов. Но если разбираться, почему сам отключается дизельный генератор, оказывается, что причины связаны с топливной системой:

• Недостаточный уровень топлива в баке или недостаточная пропускная способность топливопроводов (пережат, забит, не верное сечение)

• Произошло завоздушивание топливной системы или используется топливо низкого качества или не по сезону 

• Низкая пропускная способность воздушного или топливного фильтра

5. Стук двигателя

Если при работе дизельного двигателя появились посторонние шумы или стуки, установку следует немедленно остановить. Звуковые эффекты могут быть связаны с:

• Требуется регулировка ГРМ (газораспределительного механизма)

• Повреждением или износом кривошипно-шатунного механизма, его подшипников.

• Попадание посторонних предметов в камеру сгорания

• Холодные пуски

• Детонация

Поршень ДГУ покрытый нагаром

6. Вибрация

Причинами повышенной вибрации ДГУ могут быть следующие:

• износ эластичных элементов опоры опор двигателя или генератора

• выход из строя демпфера двигателя

• неверная работа регулятора двигателя или генератора

• износ подшипников как генератора, так и двигателя

• не корректная работа одной или более форсунок

7. Причины увеличенного расхода масла

При эксплуатации ДГУ обращайте внимание и на увеличившийся расход масла, это может свидетельствовать о серьезных проблемах, среди которых выделим:

• Вышли из строя поршневые кольца или повреждено зеркало самих цилиндров.

• Закоксованы прорези на маслосъемных кольцах или соответствующие канавки на поршнях, что произошло вследствие использования несоответствующего масла.

• Выход из строя или чрезмерный износ маслоотражательных колпачков, установленных на клапанах.

• Повреждения клапанов и других деталей газораспределительного механизма

• Износ турбины, что приводит к повышенному потребления масла

• Течи двигателя (под ГБЦ, сальник валов и т.п.) 

При эксплуатации обращают внимание и на цвет выхлопных газов,  цвет выхлопных газов становиться сизым и имеет характерный запах. По этим признакам можно определить чрезмерное потребление смазочных материалов даже без проверки уровня в картере.

Причины увеличенного расхода топлива

• Неисправность форсунок (не регламентная замена, некачественное топливо, износ)

• Не соответствующая пропускная способности воздушного фильтра

• Неисправность турбокомпрессора

• Низкое качество топлива

8. Особенности эксплуатации ДГУ в различных условиях

Заводы-изготовители ДГУ предполагают, что их изделия будут эксплуатироваться при определенных условиях окружающей среды, закладываемых ими в расчеты при проектировании, и хотя у каждого производителя они могут незначительно отличаться, под нормальными условиями можно понимать:

• Атмосферное давление: 100 кПа (750.062 мм. рт. ст.)

• Температура воздуха: 25 °C (77 °F)

• Относительная влажность воздуха: 30 %

В реальности же, место эксплуатации, диктует свои условия, влияние которых может оказать значительное воздействие, как на выходную мощность и КПД, так и на общее техническое состояние ДГУ, например:

Работа на высоте.
Само понятие - «двигатель внутреннего сгорания» подразумевает процесс попеременного сгорания топливной смеси в камерах сгорания, с целью удержания заданного режима работы, для этого двигателю необходимо дизельное топливо и постоянный приток воздуха.

При этом, чем выше над уровнем моря будет расположена ДГУ, тем сильнее будет падать атмосферное давление окружающей среды, а следовательно и процентное содержание кислорода в топливной смеси. Падение сжатого воздуха в топливной смеси будет приводить к неизбежному сокращению мощностного диапазона ДГУ, выраженное как в виде невозможности взятия номинальной нагрузки, так и потери возможности стабильного её удержания, вплоть до полной невозможности запуска двигателя при экстремальных высотах. Также не стоит забывать, что система управления ДГУ, в попытках взятия нагрузки будет пытаться компенсировать недостаток мощности путем все большего обогащения смеси топливом, что в свою очередь будет приводить к неполноте сгорания топлива и как следствие образования нагара и растворению масляной пленки, при её контакте с не догорающим дизельным топливом. Результат сравним с работой без смазывающих материалов – ускорение процессов естественного износа и сокращение общего моторесурса двигателя.

Работа в условиях пылевого загрязнения.
При работе двигатель пропускает через себя огромные объемы воздуха, обеспечивая его поступление в камеры сгорания для образования топливной смеси в соразмерном заданному режиму работы количестве.
Пыль, являясь мелкими твёрдыми частицами органического или минерального происхождения, попадая во впускной тракт двигателя, фактически превращается в абразив, многократно ускоряя естественный износ различных пар трения двигателя, но в первую очередь, провоцируя ускоренный износ рабочей поверхности гильзы цилиндра, что без принятия необходимых мер, неизбежно вызовет выход двигателя из строя.

С целью недопущения попадания пыли в камеры сгорания, вместе с воздухом, каждая ДГУ оснащена воздушным(-и) фильтром(-ами), которые в условиях пылевого загрязнения  быстро покрываются ею. Поэтому в условиях пылевого загрязнения межсервисный интервал замены воздушных фильтров должен быть сокращен, т.к. оседая на поверхность фильтра пылевые частицы снижают пропускную способность свежего воздуха (кислорода) к камерам сгорания, и дальнейшая работа двигателя, с загрязненными воздушными фильтрами, сравнима с работой ДГУ на высоте. Стоит отметить и банальный процесс оседания пыли на сам корпус двигателя, при образовании слоя приличной толщины, пыль станет препятствием для конвективного отвода тепла, тем самым спровоцировав перегрев двигателя.

Работа в условиях нестабильной нагрузки.
Одним из главных плюсов дизельного двигателя, делающих его незаменимым для применения в качестве привода аварийных источников питания - способность быстрого набора и сброса нагрузки, но настоящую эффективность затрат в стоимости выработанной электроэнергии он достигнет только на умеренных режимах 40-80% от номинала. Нельзя допускать продолжительной работы на малых нагрузках (мене 25%) по причине неполноты выгорания топливной смеси в камерах сгорания образуется нагар, что губительным образом сказывается на многократном ускорении естественного износа цилиндропоршневой группы. Появляется необходимость сокращения интервала замены смазочного масла из-за ускорения выработки его присадок.


Работа при пониженных температурах окружающей среды.
Переохлаждение дизельного топлива может вызвать его загустевание, что при умеренно низких температурах повлечет за собой снижение мощности двигателя, по причине возникновения проблемы с эффективностью его распыления и сгорания в цилиндрах, а при экстремально низких температурах, его парафинизацию, вплоть до перекрытия топливопроводов, и как следствие невозможности запуска.
Снижение температуры смазочного масла вызовет увеличение его вязкости, что парадоксальным образом вызывает вероятность разрыва масляной пленки при запуске двигателя, тем самым провоцируя появление задиров на различных рабочих поверхностях двигателей.
Повышенный коррозийный износ в системе охлаждения, в виду нарушения расчетных термодинамических процессов.
Таким образом низкие температуры окружающей среды приводят к необходимости применения зимних сортов топлива или присадок, незамерзающей охлаждающей жидкости и смазочного масла, подходящих по своим характеристикам под температуру окружающей среды, в которой эксплуатируется ДГУ.
Переохлаждение двигателя естественным образом вызовет потерю тепла, тем самым провоцируя систему управления на увеличение подачи топлива в камеры сгорания, тем самым увеличив расхода топлива до 8-10%, при экстремально низких температурах.
Необходимость утепления АКБ, в противном случае это вызовет снижение токовых характеристик АКБ, затрудняя запуск двигателя.

Работа при повышенных температурах окружающей среды.
Работа двигателя напрямую связана с сжиганием топливной смеси в камерах сгорания, при этом выделяется огромное количество тепла, при чем не вся выработанная теплота будет использована двигателям для преобразования в мощность на валу, часть из неё вынуждено должна быть отведена и рассеяна с помощью системы охлаждения. Тут то и мы и сталкиваемся с главной проблемой при работе двигателя в условиях повышенной температуры окружающей среды – неспособность системы охлаждения эффективно
рассеивать тепло. В тяжелых случаях эта проблема способна вызвать не только аварийные остановы ДГУ по перегреву, но и повреждения внутренних узлов и агрегатов ДГУ, по этой же причине.
Также при нагревании сам воздух расширяется, а плотность его снижается, в результате чего пропорция топливной смеси смещается в сторону обогащения её топливом и дефицита кислорода, это не только провоцирует отложение нагара в камерах сгорания, но и вызывает сходные с работой на высоте последствия.
Возрастание температуры топлива влияет на его основные физические свойства — плотность и вязкость. Снижение плотности вызывает уменьшение массовой доли подачи топлива в цилиндры двигателя, этот процесс усугубляется и снижением вязкости, т.к. становясь более текучим топливо начинает просачиваться в зазоры между плунжерами топливного насоса, ускоряя его износ и снижая общую выходную мощность ДГУ. Система управления ДГУ вынуждена компенсировать потерю мощности за счет увеличения расхода топлива.
Общий перегрев двигателя неизбежно скажется и на смазочном масле, сокращая интервалы его замены, в виду ускоренного его старения и насыщения продуктами горения.
Стоит упомянуть и процесс ускоренного испарение дистиллированной воды – основы электролита в АКБ, ускоренное падение уровня электролита в АКБ способно привести его в полностью неработоспособное состояние.


Работа в условиях повышенной влажности воздуха.
Увеличение влажности воздуха неизбежно снизит удельную порцию кислорода, поступающую в камеры сгорания, для образования топливной смеси, тем самым сокращая мощностной диапазон ДГУ.
Влага также легко насыщает сам воздушный фильтр, тем самым не только снижая его пропускную способность, дальнейшая работа двигателя, с «вымокшими» воздушными фильтрами, сравнима с работой ДГУ на высоте.
Водяной пар легко осаждается на внутренних стенках и полостях ДГУ, вызывая всем известную химическую реакцию влаги с металлом - коррозию (ржавление), и т.к. ДГУ обычно двигатель подогревается, с целью поддержания круглосуточной готовности к запуску, коррозия развивается ещё быстрее и интенсивнее. В результате поверхности и движущиеся части двигателя повреждаются не только из-за химических реакций, но и вследствие абразивного воздействия отслоивающихся частиц (ржавчины), многократно ускоряя естественный износ, в тяжелых случаях, провоцируя образование задиров, которые, в свою очередь, могут привести к полному выходу ДГУ из строя.
Также, в условиях экстремальной влажности, процесс сгорания топлива может спровоцировать образование серных окислов в камерах сгорания ДГУ, что в свою очередь, может вызвать коррозию внутренних деталей двигателя, таких как поршневые кольца, клапана, гильзы цилиндров и т.д.


Работа на судах (темп воды)

Современные морские двигатели оборудуются замкнутой системой охлаждения, где исключается контакт забортной воды с внутренними полостями двигателя – забортная вода прокачивается вспомогательным насосом через охладители смазочного масла и пресной воды и вновь сбрасывается за борт. Такое техническое решение имеет множество очевидных плюсов, но одновременно с этим вызывает и ряд проблем, частично сходных с проблемами работы при слишком высоких или слишком низких температурах окружающей среды, но есть и свои индивидуальные особенности. Температура забортной морской воды, используемой в качестве теплоносителя, для отвода тепла, не должна превысить 50˚C, в противном случае резко ускоряется процесс отложения солей и накипи на стенках охлаждаемых полостей, создавая препятствия для теплопередачи, вплоть до полного перекрытия протоков.

В случае реализации одноконтурной схемы охлаждения двигателя, где забортная вода будет являться «теплоносителем» напрямую отводящим тепло от внутренних стенок и полостей двигателя, необходимо поддерживать её температуру не ниже 20˚C, это позволит избежать термического «шока» металла, при котором резкое охлаждение разогретых поверхностей способно вызвать их растрескивание или деформацию.

Качественную диагностику и выявление причин неисправности ДГУ, ДЭС проведут сервисные инженеры нашего сервисного центра Альфа Балт Сервис. Возможна консультация по телефону и выезд мобильной бригады непосредственно в день обращения, в независимости от дня недели и времени суток.

Заказать диагностику

Автор - Константин Головишин


Закончил Государственный Университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова по специальности - Инженер по эксплуатации атомных электростанций и ДВС. За плечами опыт работы  от механика в ГК “Росатом” до Технического директора в Rolls Royce Solutions LLC, где проработал более 9 лет. Прошел обучение и сертификацию наивысшего уровня M3, E3, S5 по работе с оборудованием MTU, MAN и других брендов в части оборудования  и систем управления.