柴油发电机油压和转速传感器故障维修案例

摘要：康明斯柴油发电机组智能化程度高，一般采用电子调速，具备完善的水温、油温、油压、超速等检测和报警功能，这些功能的顺利实施依赖于各种传感器的正常工作。这些传感器作为连接柴油机和电气控制部分的中间装置，它的作用相当于人的眼睛一样感知着柴发发电机组的运行状态。本文以6BT5.9G1型康明斯柴油机不能起动和运行中自动停机故障为例，分析了因传感器故障导致柴油机不能正常工作的故障原因，并介绍了相应的检查步骤和排除方法。

一、传感器基本原理

为了检测柴油机的运行状况，通常会在柴油机上至少安装四个传感器，具体如表1。

表1    柴油机传感器安装位置

（1）转速传感器

如图1所示，柴油机的转速传感器由传感器体、永久磁铁、线圈、锁紧螺母等组成，属于电磁感应式传感器，安装在柴油机的飞轮壳上，用来检测柴油机实时转速。

飞轮旋转时，齿的凸凹将引起磁力线增强和减弱，使线圈产生近似正弦波的交流感应电势，其频率为：∱=（Z×n）/60式中：Z为齿环齿数；n为发动机转速，r/min；∱为频率，Hz。

当传感器中心与飞轮齿环顶面的垂直间隙为0.5～1mm时，在柴油机正常工作转速范围内，输出交流电势的有效值可达到4～10V。

（2）油压传感器

机油压力传感器一般为压敏电阻式压力传感器，该种传感器利用单晶硅材料的压阻效应和集成电路技术制成，被封装在一个圆柱形的金属壳体内，传感器通过螺纹拧入缸体的润滑油道内。传感器的接线柱一般有两个或三个，其中G接油压表，WK接报警电路，三个接线柱的传感器第三端接地，两个接线柱的传感器外壳是接地端。油压传感器感测油道内的机油压力，并将压力转变为电阻值输出。

（3）温度传感器

水温传感器和油温传感器均采用热敏电阻式，主要由热敏电阻、金属引线、接线插座和壳体组成。传感器的壳体上有螺纹，便于安装和拆卸。接线插座分为单端子式和双端子式两种，单端子式的传感器壳体是传感器的一个电极，目前大多数采用的是双端子式，接线时两端子分别与电控部分相应端子连接。水温传感器安装在冷却水出水口，油温传感器安装于油底壳或机体油道中。温度传感器感测水温和油温，并将温度转变为电阻值输出，通过电控部分在水温表、油温表显示温度。

传感器作为联系柴油机和电控系统之间的装置，在日常维护保养和维修中往往不被重视，在柴油机出现各种故障的时候，也经常是从柴油机和电控系统本身找原因，而忽视了传感器，下面就两起因传感器故障引起的柴油机不能正常工作的例子，来说明故障检修中如何检查更换传感器。

图1  柴油机转速传感器结构和原理图

二、传感器问题导致柴油机运行故障

1、柴油机不能起动故障

一台某型康明斯柴油发电机组（柴油机型号：6BT5.9-G1）在重新安装后，按下起动按钮后，柴油机在起动机带动下运转，不能自行发火、起动。

柴油机不能起动是柴油机常见故障之一，油、水、气、电及相关的部件都可能导致柴油机起动不成功。基于这台发电机组不能自行发火燃烧，很容易想到的是：是否有雾化良好的柴油喷入气缸；气缸内压缩空气是否合格等。按照这个思路，进行以下操作。

首先做好起动前的油水气电等检查工作，经检查，情况良好。其次，按下起动按钮的同时，观察油门执行器的动作情况，经观察发现执行器无动作。第三，用手拉动执行器执行机构使齿条向供油量增大的位置改变，柴油机能够发火起动了，松开后柴油机又自行停机。基于以上操作，可以判断出该柴油机的油、气等无故障，故障出现在电子调速系统。

图2所示为电子调速系统组成，主要由测量信号输入部分、控制部分和执行器部分组成。在调速器工作时，操纵人员预先设定原动机的转速，用转速设定电位器设定的电压信号为正信号，转速传感器所输出的柴油机转速测定信号为负信号，所以当转速传感器输出的负转速信号和转速设定电位器设定的正信号在放大运算控制器中相加时，结果若为负值，则放大器向执行器输出减油信号；结果若为正值，则放大器向执行器输出加油信号；结果若为零值，则放大器向执行器输出让柴油机保持现在供油状况的信号，从而达到使柴油机保持预先设定的转速状态稳定运转的目的。

在柴油机起动时，传感器检测到有一定转速后，执行器将齿条拉到较大供油量位置以利柴油机基于以上分析，柴油机起动时执行器无动作，说明电子调速器没有输出信号给执行器，原因可能在于电子调速器本身故障、传感器故障、执行器故障等。按照从简单到复杂的原则，检查传感器。

拨开传感器和电子调速器之间的连接导线，先在停机状态下用万用表的电阻档测量传感器两根引线之间的电阻，电阻基本正常；接着在发电机组起动时，用万用表的交流电压10V档测量传感器输出端的电压。经测量，电压在1V以下，初步确定是传感器故障。因这种磁性传感器和齿圈间的安装间隙直接影响传感器的输出，这里先将传感器卸下重新安装。松开传感器锁紧螺母，拧下传感器，检查传感器端部有无撞击的痕迹，经检查，无明显损伤；将传感器重新装回安装孔里，先顺时针轻轻拧进传感器，注意速度要慢，待传感器端部与齿圈接触后，将传感器按逆时针方向拧出3/4圈，将锁紧螺母拧紧；重新起动柴油机，用万用表检查传感器输出端的电压值，经检查，电压在2V左右，在正常范围内；停下发电机组，将传感器和电调之间的连线接好，再次按正常步骤起动发电机组，发电机组顺利起动、运行，故障排除。

上述发电机组在重新安装后，由于振动导致转速传感器安装间隙变化，使得传感器无输出，电调无法检测柴油机的转速而使发电机组不能正常起动的故障被排除。这里需要注意，转速传感器安装好后要在传感器体、锁紧螺母和机体上做上标记，并且工作中不要轻易拆卸或拧松传感器。

2、柴油机自动停机故障

一台某型康明斯柴油发电机组（柴油机型号：6BT5.9-G1），按正常操作步骤，可以正常起动、运行，空载运行时油压、油温、水温、转速等均正常，在发电机组带负载约0.5h后（空载约1h后），柴油机自动停机，同时低油压声光报警。

自动停机后，再次起动柴油机，当转速到额定转速后，再次出现油压低声光报警并自动停机从表面看，故障原因是机油压力低。一般来说，柴油机机油压力低的原因有：机油黏度低、压力表损坏、机油滤清器堵塞、机油泵不泵油、轴承间隙过大等。按照从简到繁的原则，对润滑系统进行检查。

首先基于该发电机组机油已用了很长一段时间，按照要求重新更换了CF-15W/40型的康明斯专用机油，试机，运行1h左右，发电机组再次自动停机，故障依旧。停机后检查机油的黏度和机器上是否有机油泄漏，经检查，机油黏度合格、机器上也无泄漏机油。因此，可怀疑是机油泵出了问题，还是机油压力显示问题导致的误报警。

检查机油压力，由于该发电机组机油压力检测是利用压力传感器将机油压力转换为电阻输出给仪表和电控系统，为此给柴油机安装上直通式机油压力表，开机运行发电机组。在发电机组整个运行阶段，密切监视机油压力。运行大约1 h时，发电机组再次自动停机，观察外接的压力表指示发现油压正常，至此可以断定机器油压没有问题，问题应该是出在油压传感器。换上新的压力传感器，开机运行，机器运行2h后未出现上述的自动停机现象，故障排除。

在机器运行1h左右时，传感器出现问题，可能是由于机器运行后油温升高，在高温时，传感器内部参数发生了变化，出现了误报警；机器冷却下来后，传感器又恢复正常，因此才出现冷机时工作正常、热机后自动停机的故障。

图2  柴油机电子调速系统组成框图

总结：

以上两例故障系传感器的安装间隙不对或传感器本身出现故障，导致了电控部分不能得到正确的发电机组运行参数，而使柴油机不能正常起动或出现自动停机。现代化的柴油机随着自动化程度的提高，柴油机上安装的传感器越来越多，在发电机组出现各种故障时，除了认真检查柴油机的各大系统之外，一定不能忽视对各种传感器的检查。