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- 廣州康明斯針對(duì)發(fā)電機(jī)組因腐蝕導(dǎo)致頻繁失效的維修案例分析結(jié)果
- 作者：康明斯發(fā)電機(jī)維修公司 | 來源 theconfuseddasher.com | 發(fā)布時(shí)間：2020-03-19 | 閱讀次數(shù)：[]
摘要: 針對(duì)康明斯發(fā)電機(jī)組頻繁失效的故障案例，結(jié)合裝載機(jī)的工作環(huán)境，對(duì)康明斯發(fā)電機(jī)組調(diào)節(jié)器的失效樣品進(jìn)行由淺及深的剖析，確定失效的根本原因?yàn)榱蚧?，并有針?duì)性地提出改進(jìn)優(yōu)化方案，通過試驗(yàn)驗(yàn)證改進(jìn)方案的有效性，為其他零部件的設(shè)計(jì)與康明斯發(fā)電機(jī)維修故障分析提供參考。
【關(guān)鍵詞】: 康明斯發(fā)電機(jī)組; 硫化; 失效，
作為發(fā)電設(shè)備電氣系統(tǒng)的主要電源，三相同步交流康明斯發(fā)電機(jī)組已廣泛應(yīng)用于柴油機(jī)，康明斯發(fā)電機(jī)組使用過程中可能發(fā)生不發(fā)電、輸出電壓過低、過高和電壓不穩(wěn)等故障，導(dǎo)致故障的原因主要是康明斯發(fā)電機(jī)組皮帶張緊力過小、電壓調(diào)節(jié)器出現(xiàn)故障、康明斯發(fā)電機(jī)組內(nèi)部二極管出現(xiàn)故障、激磁繞組部分短路、三相繞組出現(xiàn)故障和導(dǎo)線連接不良等［1－3］。2017 年 5 月，匹配某型號(hào)柴油機(jī)的國(guó)內(nèi)裝載機(jī)廠家陸續(xù)反饋康明斯發(fā)電機(jī)組頻繁損壞失效，故障裝載機(jī)的工作環(huán)境多為港口、化工廠、礦場(chǎng)等高硫高腐蝕地域。
本文中結(jié)合故障的具體案例，逐層分析，研究故障的原因并提出解決方案。
1 康明斯發(fā)電機(jī)組故障描述及分析
故障康明斯發(fā)電機(jī)組表現(xiàn)為康明斯發(fā)電機(jī)組遭受腐蝕，康明斯發(fā)電機(jī)組不發(fā)電或者輸出電壓偏高，通過排查、更換康明斯發(fā)電機(jī)組后故障排除。經(jīng)檢查，故障康明斯發(fā)電機(jī)組內(nèi)部腐蝕較為嚴(yán)重，但是不能確認(rèn)是否腐蝕為造成該故障的主要原因，需要研究并確定故障原因以消除存在的質(zhì)量隱患。
被腐蝕的故障康明斯發(fā)電機(jī)組外貌如圖 1 所示。
1． 1 康明斯發(fā)電機(jī)組故障現(xiàn)象及初步原因分析 a) 康明斯發(fā)電機(jī)組整體外貌 b) 康明斯發(fā)電機(jī)組局部外貌對(duì)裝載機(jī)康明斯發(fā)電機(jī)組損壞現(xiàn)象發(fā)生較集中的港遭腐蝕的故障康明斯發(fā)電機(jī)組外貌口、化工廠、礦場(chǎng)等高硫高腐蝕地域進(jìn)行了初步分析，康明斯發(fā)電機(jī)組的故障現(xiàn)象及原因見表 1。
表 1 康明斯發(fā)電機(jī)組故障及原因
故障地點(diǎn)
故障現(xiàn)象
故障原因
港口
康明斯發(fā)電機(jī)組不發(fā)電或者康明斯發(fā)電機(jī)組電壓過高
調(diào)節(jié)器內(nèi)部開路或者整流橋遭腐蝕
礦場(chǎng)
康明斯發(fā)電機(jī)組不發(fā)電
調(diào)節(jié)器內(nèi)部開路
化工廠
康明斯發(fā)電機(jī)組接線柱處燒蝕，康明斯發(fā)電機(jī)組電壓過高
整流橋內(nèi)部故障
對(duì)故障康明斯發(fā)電機(jī)組進(jìn)行拆檢并更換故障零部件，再次測(cè)試結(jié)果顯示康明斯發(fā)電機(jī)組性能正常，礦場(chǎng)反饋的已損壞康明斯發(fā)電機(jī)組調(diào)節(jié)器如圖 2 所示。故障康明斯發(fā)電機(jī)組復(fù)測(cè)結(jié)果如圖 3 所示。
圖 2 礦場(chǎng)反饋的已損壞康明斯發(fā)電機(jī)組調(diào)節(jié)器 圖 3 故障康明斯發(fā)電機(jī)組復(fù)測(cè)結(jié)果
拆檢及復(fù)測(cè)結(jié)果顯示裝載機(jī)康明斯發(fā)電機(jī)組故障的主要原因?yàn)?
1) 康明斯發(fā)電機(jī)組整流橋內(nèi)部腐蝕或調(diào)節(jié)器內(nèi)部腐蝕致開路，導(dǎo)致康明斯發(fā)電機(jī)組無法發(fā)電或者康明斯發(fā)電機(jī)組電壓過高。
2) 整流橋在高硫高腐蝕的工作環(huán)境下的抗腐蝕能力不足。
3) 雖然已經(jīng)對(duì)調(diào)節(jié)器內(nèi)部進(jìn)行過防腐蝕處理，但是在極端工作環(huán)境下，仍然存在較高的失效風(fēng)險(xiǎn)。
1． 2 實(shí)物拆檢與失效模式分析
對(duì)失效的康明斯發(fā)電機(jī)組調(diào)節(jié)器拆解后發(fā)現(xiàn)，調(diào)節(jié)器內(nèi)部電路發(fā)生了硫化現(xiàn)象，硫化失效器件的典型外觀就是電極與環(huán)氧樹脂交匯處有黑色析出物，失效器件表面的黑色析出物如圖 4 所示。
a) 元器件管腳處的黑色析出物
b) 元器件表面的黑色析出物圖 4 失康明斯元器件表面的黑色析出物
采用能量色散 X 射線光譜儀并結(jié)合掃描電子顯微鏡對(duì)具有黑色析出物的樣品進(jìn)行微區(qū)成分分析，分析結(jié)果。
能量色散 X 射線光譜儀分析顯示，失效樣品中有硫化銀( Ag2S，一種黑色非導(dǎo)電物質(zhì)) 產(chǎn)生。
據(jù)此推測(cè)，外部高硫環(huán)境中硫元素浸入調(diào)節(jié)器內(nèi)部，與導(dǎo)體合金中的銀產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，生產(chǎn)黑色的Ag2S［4－6］，最終致使電路開路，康明斯發(fā)電機(jī)組調(diào)節(jié)器失效，康明斯發(fā)電機(jī)組無法發(fā)電。
經(jīng)市場(chǎng)調(diào)查，反饋硫化失效地區(qū)為化工礦場(chǎng)，使用環(huán)境含硫較多，使用的環(huán)境比較惡劣，這為康明斯發(fā)電機(jī)組的硫化提供了基礎(chǔ)。
由于康明斯發(fā)電機(jī)組調(diào)節(jié)器表面涂覆的三防膠材料是硅膠，而硅膠是發(fā)達(dá)的微孔結(jié)構(gòu)［7－10］，容易吸附硫，這又大大加速硫化物的生成。
2 改進(jìn)方案及驗(yàn)證
通過以上分析，雖然康明斯發(fā)電機(jī)組的調(diào)節(jié)器內(nèi)部已進(jìn)行防腐蝕處理，但康明斯發(fā)電機(jī)組失效原因仍為多功能調(diào)節(jié)器在外部高硫環(huán)境下應(yīng)用，調(diào)節(jié)器內(nèi)部發(fā)生硫化現(xiàn)象造成斷路失效。
針對(duì)該問題，將康明斯發(fā)電機(jī)組的調(diào)節(jié)器及康明斯發(fā)電機(jī)組的整流器單板組件涂覆材料更改為具有抗硫化功能的三防膠［11－13］，更改三防膠材料前后的調(diào)節(jié)器如圖 6 所示。
同時(shí)，完善硫化反應(yīng)可靠性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，以便更準(zhǔn)確評(píng)估產(chǎn)品的抗硫化腐蝕能力。
對(duì)改用抗硫化三防膠之后的康明斯發(fā)電機(jī)組調(diào)節(jié)器進(jìn)行抗硫化評(píng)估對(duì)比試驗(yàn)，更改三防膠材料前后的試驗(yàn)結(jié)果如圖 7 所示。
a) 改進(jìn)前 b) 改進(jìn)后 a) 改進(jìn)前 b) 改進(jìn)后圖 6 更改三防膠材料前后的調(diào)節(jié)器 圖 7 更改三防膠材料前后的試驗(yàn)結(jié)果
試驗(yàn)結(jié)果表明，改用抗硫化三防膠，在可保證 15． 2 mg/m3 的硫化氫( H2S) 氣體環(huán)境中進(jìn)行 196 h 的腐蝕試驗(yàn)后，無明顯腐蝕，符合設(shè)計(jì)要求。
使用抗硫化三防膠的康明斯發(fā)電機(jī)組已正式更換，并將改進(jìn)后的抗硫化調(diào)節(jié)器發(fā)往故障發(fā)生比較集中的地區(qū)進(jìn)行驗(yàn)證，更換調(diào)節(jié)器后沒有再出現(xiàn)類似故障，該問題得到了徹底解決。
3 結(jié)論
結(jié)合裝載機(jī)的工作環(huán)境，分析得出了此次康明斯發(fā)電機(jī)組失效原因?yàn)槎喙δ苷{(diào)節(jié)器在外部高硫環(huán)境下，調(diào)節(jié)器內(nèi)部發(fā)生硫化現(xiàn)象，造成斷路失效，并提出了相應(yīng)的解決措施，試驗(yàn)結(jié)果及市場(chǎng)驗(yàn)證表明整改措施切實(shí)有效。鑒于工程機(jī)械的作業(yè)環(huán)境，其故障模式與其他零部件具有共性，其分析過程及解決方法可謂快速排出此類故障提供一定參考，具有推廣借鑒意義。
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