CAT3406B柴油机故障诊断与维修

劳志勇

（巴斯夫催化剂（桂林）有限公司，广西 桂林 541004）

1 设备简介

一海上消防用潜水多级离心泵，由卡特彼勒3406BTA柴油机驱动。机组概况：①泵：Floway Model16MKM-FP，4级潜水离心泵；流量、压力：2500GPM、150 psi。 ②柴油机：412HP 3406 BTA；启动：130psig气启动；转速：高速 1770rpm,怠速985rpm；冷却：水冷，冷却水与海水换热。③动力输出：由十字联轴节和一蜗轮蜗杆齿轮箱变向传动。

2 设备故障

该机在消防喷淋系统触发时运转，冒黑烟，喷淋系统警报恢复后停机检查。冒黑烟的因素很多，供油系统、燃烧系统、进排气系统故障都可导致冒黑烟。常见的有：①进气系统。空滤器问题；进气管堵塞；进气温度过高等。②燃烧系统。气门间隙误差；燃油质量。③供油系统。喷油提前角偏大或偏小；喷油嘴雾化不良；喷油泵供油量太大。

本着先易后难的排查原则，检查如下：①其他柴油机无冒黑烟，排除燃油质量问题；②检查空滤器，空滤器状况良好，进气胶管通畅，用气枪清洁；③检查各缸气门间隙，间隙在误差范围内，按标准略微调整；④启动柴油机，状况无明显变化，空气进口吸气正常，排除过滤器堵塞，也排除了因气门间隙不对的可能；⑤检查喷油嘴，更换所有喷油嘴，重新调节气门间隙，运转，状况无改变；⑥两天后再次检查，发现空滤器有水泡过的迹象，且有少量盐分结晶；进气胶管也有结晶盐；顺着进气通道检查，拆开中冷器发现其散热片已被结晶盐堵塞。

经分析，判定为喷淋系统喷淋时，因喷头对着进气口区域，而空滤器上边缘接触不密实，吸入海水所致。中冷器有结晶盐，则海水已进到缸套里，腐蚀到缸套、活塞等部件，必须进行大修。

3 解体检查

柴油机大修，就是要全面分解柴油机，清洁已拆下的所有零部件，检查所有零部件，分析造成问题的原因，精确测量和检查各运动件，制订修复方案，进行修复或更换，最后组装。

（1）解体。解体应进行外观检查，确认缺失及破损部件，并拍照做记录。装配处要用油漆笔做标记（“V”字形），零件应加以编号，存放在零件袋里。解体步骤：①拆卸空气进口管道，涡轮增压器，中冷器；②拆高压燃油管，油冷却器；③拆水箱，手动燃油泵；④拆气门室、气门摇臂、喷油嘴、缸盖；⑤拆飞轮；⑥翻转缸体，拆油底壳；⑦拆减震轮，前齿轮室盖，油泵，惰轮及前盖；⑧翻转缸体，拆凸轮轴；⑨拆机油泵和机油进油管；⑩拆主轴承座，曲轴。

（2）零件检查，破损零件：①涡轮增压器卡死；②1缸活塞拉缸；③6缸5缸活塞被海水氧化变色；④各缸气门均被海水浸泡不同程度氧化变色；⑤摇臂室壳体密封面锈蚀严重；⑥水温表损坏；⑦3缸排气门挺杆弯曲。

（3）测量是判定零件状况的主要手段，零件状况取决于：①测量数据与标准数据的对比；②目视；③通用经验。在零件测量及装配过程中，必备工具有外径千分尺、量缸表、游标卡尺外，主轴承间隙测量专用塞尺等。

缸套内径，缸套清洗干净后，用量缸表测内径，上中下部各取三个值取平均。

表1 缸套内径（单位：mm）

表2 活塞环槽间隙（单位：in.）

表3 曲轴轴颈直径（单位：in.）

喷油嘴测试，1缸和5缸的喷油嘴雾化良好，喷油压力均为28Psi，其余喷油嘴有滴油或雾化不良现象。雾化良好的喷油嘴在更换密封O形圈后可以继续使用，其余更换。

4 组装

以机座为基准，其他零件逐次往上装。可按照由下到上、由固定件→运动件→固定件、由内到外等规律来进行。

（1）新气门安装。①装配气门导管；②装配气门座，攻气门座倒角；③研磨气门角度，新气门与新气门座配合面研磨，研磨后用柴油测漏。④测量气门导管安装高度，安装新气门，气门卡簧，气门铰夹和气门锁套等。

（2）安装主轴。①装新主轴上瓦，抹润滑油；②吊装曲轴，装新主轴下瓦；③拧紧主轴承螺栓。一次：100N/m；二次：200N/m；三次：260N/m。转120度检查；④转动曲轴，曲轴灵活转动。测量曲轴轴向间隙：0.34mm；⑤松掉所有主轴螺栓测量，径向间隙：1 缸:0.15mm，3 缸:0.14mm，5 缸:0.16mm(用铅丝装配在主轴瓦和曲轴间，拧紧扭矩后拆卸测量所得数据)，符合要求；⑥依步骤③再次拧紧主轴承螺栓。

（3）安装发动机后部零件。①装曲轴后油封；②装飞轮壳，打紧螺栓：60N/m，100N/m，130N/m；③安装飞轮，打紧螺栓：100N/m，200N/m，270N/m。

（4）安装发动机前部零件。①安装凸轮轴②安装机油泵；③安装中间惰轮，对准正时记号；④安装前齿轮室盖；5）安装飞轮，并拧紧：100N/m；200N/m；270N/m。

（5）翻转缸体，做清洁工作，安装并压紧新的缸套。

（6）装配活塞。①将新活塞、活塞销、卡簧装上连杆；②装新活塞环，开口间隙：第一道：5缸为0.660mm，其余为0.508mm；第二道：1，2，4，6 缸为 1.180mm，3，5 缸为 1.270mm；顶环均为0.711mm；③装新连杆瓦；④将连杆瓦及曲轴涂抹机油，用模具装配活塞，拧紧连杆螺栓：一次80N/m；二次转120度。连杆侧隙为0.25mm。

（7）缸盖安装。安装缸盖，拧紧缸盖螺栓：一次：270N/M；二次：450N/M，450N/M。松掉所有螺栓，再次拧紧缸盖螺栓：一次 270N/M；二次 450N/M ，450N/M。

（8）安装发动机下部零件。①对准油泵记号，安装油泵；②安装水泵；③安装机油冷却泵；④装机组下部两边各零件；⑤装油底壳垫片，油底壳。

（9）安装发动机上部零件。①装喷油嘴；②安装推杆等，装配摇臂；③调整气门间隙；④将摇臂涂抹机油，安装摇臂室盖；⑤转动发动机，机组应灵活转动；⑥安装缸盖前、后、侧零件；⑦安装中冷器及连接管；⑧装增压器及连接管；⑨装冷却交换器及附件。

（10）其余装配及测漏。①检查柴油机各处，添加冷却水，经过一夜后观察，无泄漏现象；②装机油滤芯、添加机油，装空滤等；③各管路外观检查，无异常；④机组安装完毕。

5 空载测试及现场安装运转

（1）空载测试。柴油机组装完毕后，启动，运行约15分钟，油压65PSI，水温67摄氏度，机组震动正常，烟色目测正常。无漏油，漏水，漏气现象。

（2）现场运转。在现场安装运转后，对气门间隙进行测量，测得数值如下：

表4 第一次试运转后气门间隙（单位：in.）

数据与标准差别较大，经分析，应是经过第一次试运转后，各运动部件磨合后导致。按标准重新调整间隙，如下：

表5 现场安装后调整的气门间隙（单位：in.）

连接其余控制管线，用手动燃油泵将燃油管路排气，检查机组，盘车，启机运转。怠速980r/min运转5min，调至中速1500r/min运转7min，柴油机无异常声音，目测排气管排烟烟色正常，油压 63PSI，水温 65℃，测得震动数值：驱动端（X:3.6mm/s,Y:4.1,Z:2.8）；非驱动端（X:2.9,Y:2.2,Z:2.8）,震动正常，再调至怠速运转3min，停机。

柴油机未带负载运转。值得注意的是，在柴油机带负载运转一段时间后，还应再次检查气门间隙，防止因运动件磨合后导致气门间隙误差，造成柴油机发生故障。

6 结语

通过对CAT3406B柴油机故障诊断与维修，还原其故障成因及过程，提出特殊工况下柴油机维保防范措施，探讨柴油机大修技术要点及注意事项，详细记录其工装次序及规范。为同行提供柴油机维修管理工作参考。

[1]CATERPILLAR.3406B Industrial&Marine Engines Disassembly&Assembly.1984

[2]CATERPILLAR.3406B Industrial&Marine Engines Specifications.1986.