钻井柴油机故障诊断与维护保养措施

钻井柴油机故障诊断与维护保养措施

摘 要：钻井柴油机是以往复运动机构利用热能作功的动力机械。为了保证钻井柴油机高的可靠性，降低钻井成本，通过对柴油机故障发生原因的分析，提出了柴油机的科学、合理使用方法。 实践证明可以提高柴油机可靠性、经济性、动力性，还可以有效的降低运行成本，保障工程施工质量和安全。

关键词： 柴油机；故障；维修策

目前装备使用的钻井柴油机是以往复运动机构利用热能作功的动力机械， 其主要零件如活塞、连杆、曲轴及其轴承等的受力和运动情况极其复杂， 其正常工作条件不仅依靠零件本身的优良质量和合理配合来保证，还需要配气、润滑、燃料、冷却等系统的协调来保证，外载和各系统任一环节出现异常，柴油机都会发生故障由于钻井柴油机的各类成本支出已占总钻井成本的 25%以上。合理分析钻井柴油机故障发生原因并且正确使用，可以有效的降低燃油消耗、节能减排、延长正常运转期、降低钻井费用。

1柴油机故障产生的因素

1.1 工作机构。柴油机超载运转是导致重要零件早期损坏的主要原因。通常认为，超载就是曲轴上载荷超过允许限度。实际上即使曲轴上载荷正常，从应力的角度来说，也可能严重超载。由于主轴承磨损不均而破坏其同轴性时，将使曲轴产生附加弯曲应力，这是因为轴承磨损可引起较大的弯曲变形，可使附加弯曲应力的幅度超过正常工作应力，所以主轴承磨损超过一定限度后，曲轴就经常处于超载状态。工作机构发生故障基本因素是配合间隙变化。

1.2 润滑系统。该系统应满足三项基本条件：（1）机油泵的出口压力和流量满足需要；（2）各润滑点的流量分配满足需要；（3） 润滑油的理化性能满足要求。要保证柴油机运转可靠，这三项条件必须同时满足。由于个别轴承的不正常磨损而形成事故隐患， 严重时可发生烧瓦事故。润滑油的温度与磨损存在密切联系。 温度较低时，润滑油粘度高增加流动阻力，可能发生供油不足造成半干磨；温度较高时，润滑油粘度低可能破坏油膜， 也会发生半干磨。 油温过高和过低不但损伤轴承， 还会加速润滑油的氧化变质，进而引起意外损伤甚至烧瓦。在柴油机修理时一般可发现轴颈、缸套、活塞等的工作表面有擦伤划痕， 轴颈的擦伤可发展成疲劳裂纹，缸套、活塞表面的擦伤则使密封失效。 这些现象说明润滑油滤清器和空气滤清器的过滤能力不完善或维护不良。

1.3 燃料系统。 该系统工作不正常的结果是直接降低功率和热效率。 功率下降后，必须增加供油量以满足增大功率的需要；热效率降低则使废热大量增加，增加的废热往往成为引发一些重大故障的根源，如活塞过热、排气门烧蚀、润滑油结焦和水温、润滑油温异常升高等。

1.4 冷却系统。 该系统工作不正常的影响是引起柴油机的过热故障，如功

率下降、气缸活塞受强烈摩擦而损坏以及缸盖产生裂纹等。据资料介绍，水冷系统影响可靠性的一个特殊问题是缸套穴蚀， 但不是所有水冷柴油机都存在穴蚀问题。

1.5 使用维护规程得不到有效贯彻。各系列柴油机在使用维护规程中制定了相应的技术措施，如果严格实施维护规程的规定， 一般来说柴油机的运转是可靠的， 但使用维护规程在实际生产工作中往往难以全面有效贯彻， 运转可靠性也就难以保证。 因此，柴油机经常发生故障甚至重大事故。

2柴油机带故障运转隐患

例如，喷油器不按规定时间检查调整， 可能发生喷油器的喷射压力改变或喷孔局部堵塞， 这会造成因燃烧不良引起的故障。 这类故障刚发生时并无明显的异常现象，但缸内结焦、 润滑油损坏以及影响各缸载荷分配等影响运转可靠性的因素在不断发展， 当达到一定程度而出现明显故障时， 须检查调整的部件就不仅仅是喷油器；由于严重结焦，活塞环局部粘结， 排气门的密封性也被破坏，这时如只检查喷油器，则潜伏的故障就会相继出现。（1）由于生产计划安排不合理， 现场检修条件不具备，配件供应不及时而拖延检修期等因素，造成柴油机被迫带病运转。因此，工程施工必须有妥善的生产计划和设备检修计划， 工程才能顺利进行。

（2）缺乏故障判断的可靠依据。规程中保证可靠运转的主要措施是定期的维修作业，由于使用条件、载荷性质、油料品质及配件质量的差别，使必须进行的期限变化较大。例如，当柴油机烟色不正常时，预示将产生故障，应进行预防性检查修理，产生故障的原因可能有：喷油器雾化不良；喷油器的喷射压力降低；气缸压力不足、串油；进气不足；燃料油不合要求；超载等等。

3 柴油机维护保养

3.1 按维护使用说明书要求正确使用润滑油

润滑油具有润滑、冷却、清洗、密封、防锈和缓冲等作用， 其中润滑作用是主要的。 润滑油通过油泵、管道采用压力和飞溅等方法到达各个摩擦部位， 把金属机件的干摩擦变为机油层之间的液体摩擦， 可显著地减少机件的磨损， 既能节约燃料，又能更好发挥机械的有效功率。（1）正确选用并及时更换润滑油。 选用润滑油牌号主要考虑两个条件： 根据柴油机工作条件的苛刻程度选用适当的润滑油品种； 根据所在地区季节气温， 结合柴油机的性能和技术报告， 选用适当的润滑油牌号。虽然有规定的换油周期， 但因柴油机的磨损程度不同， 润滑油质量有差异， 再加上地区气候与作业条件的不同， 都会影响润滑油的更换周期。（2）防止水分、柴油流入。 若缸盖、机体有裂纹，缸套阻水圈老化失效或缸垫冲坏， 或水冷式机油散热器芯子损坏，都会使冷却水流入油底壳。另外，柴油机在做功过程中总有一些废气窜入油底壳， 若通气管被堵，废气中的冷凝水会滴入润滑油中，拆卸缸盖时一定要先将水放净，防止水流入油底壳；更换或添加润滑油时也应防止雨雪或其他水进入润滑油， 润滑油遇水后会很快变质，

必须立即更换。柴油机喷油泵的供油量过大、供油压力过低或喷油器滴油、雾化不良时，会使喷入缸内的柴油得不到充分燃烧，其中一部分将沿缸壁流入油底壳，致使润滑油变稀，粘度下降，过早失去润滑作用。因此要定期检查喷油泵与喷油器，及早更换磨损超限的柱塞，出油阀与喷油咀偶件。（3）防止沙尘杂质进入。沙尘进入润滑油后，会侵入各运动件的配合面，加速机件的磨损， 同时产生的许多金属碎屑进入润滑油后将缩短其更换周期。若润滑油滤清器过脏被堵， 未经过滤的润滑油就会从旁通阀直接流入主油道，既加速机件磨损，也会使润滑油过早脏污失效，因此要按时保养润滑油滤清器。

3.2 怠速运转时间不宜过长

怠速运转，指柴油机在最低空载低速下运转。 这种运转时间不能过长。 有些井队在柴油机安装后进行几十小时的怠速磨合； 还有的井队在钻机较长时间不工作情况下，也使柴油机继续怠速运转，这无论对性能指标还是寿命指标都是不利的。柴油机长期怠速运转，柴油机热负荷低，活塞和缸套间隙大，造成柴油机窜机油，使机油消耗量增大。柴油机长期怠速运转， 柴油机窜机油严重和燃烧不良，所以造成柴油机结碳严重，严重者将导致气阀卡死现象和活塞与缸套之间余隙消除， 以至于柴油机无法运转。一般情况下，柴油机加速加载不要太快。 否则将由于柴油机机械负荷和热负荷变化太快， 柴油机振动加剧，加速加载越快，柴油机振动越大，烟度越大，将导致柴油机零部件的损坏， 并使柴油机冒烟增大，污染环境，所以一般情况下，应缓慢加载。 柴油机启动后应先预热，待润滑油温度高于 70℃时，才允许全负荷运转。

参考文献：

[1] 济南柴油机厂.190系列柴油机使用维护手册[M].科学技术出版社.