应空急柴油机气分配器传动链连接件故障处理

应急柴油发电机组作重要应急设施，其可靠性直接影响到核电机组的安全稳定运行。

某厂2 套 6 kV  3LHP 应急交流柴油发电机组，共计 4 台柴油机，均采用德国 MTU 生产的 20V956TB33、四冲程、高速、大功率柴油机。

其结构紧凑、性能优越、质量可靠。

MTU 的 20V956TB33 柴油机与一般的四冲程柴油机工作原理基本一样，都包括进气、压缩、 燃烧膨胀 ( 做功 )、排气 4 个冲程。

一台柴油机主要包括：

启动空气系统、燃油系统、润滑油系统、 冷却水系统、进 / 排气系统等辅助系统。

MTU 的20V956TB33柴油机采用压缩空气启动，启动能量大，启动迅速可靠。

图1 启动空气系统

启动空气系统（见图1）将压缩空气 (压力一般为 34-39 bar ) 按柴油机的发火顺序控制进入气缸内，代替燃气推动活塞，使柴油机曲轴转动。

由于启动空气系统进气时的活塞位置和进 / 排气阀状态与做功冲程一致，因此启动空气系统进气时序与柴油机的发火顺序一致。

主启动阀过来的压缩空气在进入柴油机 A，B 侧气缸前分为 2 路: 

图 2 空气分配器部件 (分配盘和分配孔 )

一路前往空气分配器，由空气分配盘 (见图 2 ) 控制进入各个气缸的顺序，最后到达某个气缸的启动阀驱动机构，进而打开启动阀，这一路压缩空气属于控制气源；

另外一路压缩空气则直接到达 A，B 侧各 10 个气缸的启动阀入口，在控制气源将某一启动阀打开时进入气缸，推动活塞往下 运动，从而驱动曲轴旋转，使柴油机运转。

随着曲轴的转速加快，最终达到发火转速，柴油机依靠燃油的燃烧加速至额定转速，而启动空气系统则在柴油机转速达到350 r/min 时随着主启动阀的关闭而切断。

为了保证柴油机迅速可靠地启动，必须保证 足够的空气压力 (34-39bar) 和足够的空气量。

3LHP 应急交流柴油发电机组进行首次启动试验。

由于厂家调试人员误将超速保护定值设置为 175 r/min (正确应为1725 r/min)，导致在启动信号发出后，柴油机开始运转短短几秒 后就出现超速停机保护，柴油机两侧的紧急停机风门关闭，柴油机停运。

经检查，发现该柴油机还存在B 侧启动空气分配器错位导致进气顺序错误的问题。

在重新设定了超速保护设定值，更换了备件，调整了进气顺序后，该柴油机正常启动。

在此次非正常超速保护停机事件之后，又先后出现2次因 A 侧空气分配器进气时序错误造成柴油机无法启动的故障。

经分析，这3次故障都是由空气分配器的制造缺陷导致的。

自更换了新生产的空气分配器后，又先后出现2次由于 A 侧空气分配 器传动链连接件 (见图3) 内部转动导致柴油机进气顺序错误而无法启动的故障。

图 3 柴油机 A 侧空气分配器传动链结构

如图3中所示，柴油机凸轮轴通过花键及连接件驱动空气分配器旋转。

其中，连接件采用分体式设计，由2个部件过盈配合组成 (见图4)，并通过过盈配合面的摩擦力传递扭矩。

连接件采用分体式设计原因如下：

该部件2部分的材质硬度不同，带花键键槽的部件1由于要承受凸轮轴传递过来的扭矩，所以材质较软；

部件2与支座形成一对滑动轴承，在柴油机运行时驱动空气分配器转动，故材质较硬。

图 4 过盈配合的连接件剖面图

3LHP柴油发电机组在1年内分别发生2次在执行3PT3LHP001 柴油机低负荷运行试验时，当主控发出启动命令后，柴油机主启动阀开启，压缩空气进入汽缸，但柴油机不转动的故障。

根据传动部件错位的推测，以及柴油机厂家提供的检查方案，检修人员对进气时序错误的A侧空气分配器与凸轮轴的中间传动链连接部件进行检查，发现其摩擦传递转矩的过盈配合连接件发生了内部转动，导致A侧空气分配器进气顺序错误，从而造成柴油机无法启动。

更换了新的传动连接件部件，重新装配柴油机后，调整启动空气进气时序，连续启动柴油机均能成功启动。

为彻底解决由于分体式的连接件失效导致柴油机无法启动的故障，厂家改进了连接件的设计。

新的连接件采用一体化设计，能彻底避免依靠摩擦力传递力矩的过盈配合连接件的扭转滑动，确保该故障不再发生，保证了柴油机运行的可靠性。 

自更换为一体化设计的连接件至今，3LHP 柴油发电机组已进行了多次低负荷月度试验，柴油机均成功启动，未再发生故障。