浅析钻井柴油机故障分析与预防措施
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[摘 要]钻井柴油机在当前石油钻探工作中属于常用的一种机械设备，保证钻井柴油机正常运转具有十分重要的作用及意义。在钻井柴油机实际工作过程中会有一定故障出现，应当对其故障原因进行充分分析，及时有效的解决故障同时应注意对钻井柴油机的合理利用，保证设备正常运转，节能降耗。
[关键词]钻井柴油机 故障原因 预防
中图分类号：J62.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）09-0126-01
石油需求量的不断增加对钻井工作有着越来越高的要求。在钻井过程中，为使其工作效率得到进一步提升，应保证石油钻井相关设备正常运行，其中钻井柴油机作为动力源在钻井作业中起着至关重要的作用。钻井柴油机是以往复运动机构利用热能做功的动力机械，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离开正常状态，柴油机都会发生故障。本文分析了常见的柴油机故障原因和预防措施，具有一定的工程价值。
1、钻井柴油机常见故障及原因分析
1.1 工作机构
钻井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。例如，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。这说明工作机构发生故障的基本因素是配合间隙的变化。
1.2 润滑系统
柴油机润滑系统出现故障会使摩擦副之间得不到良好的润滑而使摩擦热量增多、摩擦磨损加剧，甚至发生抱瓦、烧瓦等严重机械事故。润滑系统常见的故障及原因分析如下。①机油压力出现异常。造成机油压力过低的主要原因是供给主油道的油量减少，或是主油道以后的油路有漏油现象。造成机油压力过高的的主要原因是压入主油道的机油量过多，或主油道以后的油路有堵塞。②机油温度不正常。柴油机正常的机油温度应该是80～95℃，引起机油温度过高的主要原因有：柴油机长期负荷过重；冷却效果不良，冷却水量或风扇风量不足或冷却器中水管内壁水垢增多、水流受阻；溢流阀压力低，机油从溢流阀溢出过多，通过冷却器的机油量减少；各润滑部位的配合间隙不当；机油量不够。油温调节开关位置不当；气缸漏气，高温气体窜人油底壳，使机油受热升温。引起机油温度过低的主要原因有：冷却系统温度过低；溢流阀压力高，从油泵出来的油全部经冷却器冷却；柴油机长时间低负荷运行。③机油消耗量大。具体原因为：活塞与缸壁间隙过大；活塞环特别是油环弹性差；缸套、活塞环过度磨损，活塞环被粘住、对口，或扭曲环装反；活塞环与环槽边隙和侧隙过大，或活塞上油环回油孔被积炭阻塞；增压柴油机涡轮增压器弹力密封装置失效；气门杆与导管配合间隙过大或油封失效。
1.3 燃料系统
燃料系统常见的故障有柴油机不易起动或不能起动、工作无力、烟色异常等，主要原因分析如下。
柴油机不易起动或不能起动常常表现在：起动时，起动机以正常转速转动曲轴，但发动不着；或起动困难，起动后立即熄火。其原因有如下两方面：低压油路方面。包括油箱无油或开关关闭、油路中有空气、油路堵塞或漏油、输油泵工作不良等；高压油路方面。主要是喷油泵调节齿杆被卡住、调速器校正器弹簧折断、油门拉杆调整不当等。
柴油机工作无力原因主要有两方面：一是因扭矩不足而造成的机械感到无力，或加速不灵敏，爬坡能力差；另一方面：因转速不够造成的发动机达不到最高转速，行驶速度低。烟色异常：①排气管冒白烟。其原因有：柴油机温度过低柴油不易燃烧，呈乳白色油雾从排气管排出；供油時间过晚，气缸内温度下降，未燃烧的部分柴油成白色油雾从排气管排出；柴油中有水，水在气缸内被蒸成水蒸气，从排气管冒出。②排气冒黑烟。这表示燃烧室内燃料过多，造成燃烧不完全。其原因是：柴油机空气滤清器或进气道堵塞；燃油质量差；增压器压风机或中冷器脏污，进气受阻；喷油器雾化不良或滴油；出油阀或柱塞偶件磨损；气门漏气等。
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。散热器堵塞、水垢过多均会造成散热不良而引起发动机高温。水泵泵水压力低，流量小，会使冷却水循环速度慢而使水温过高。
2、钻井柴油机常见故障预防措施
2.1 工作中注意维护柴油机
怠速运转时间不宜过长。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，此时由于喷油泵各缸供油量平衡性差，造成柴油机各缸作功不均匀，特别是此时由于燃烧不好，废气中HC和CO含量增加，造成对环境的污染。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。柴油机长期怠速运转，柴油机水温低，易造成缸套穴蚀和缸套磨损增大，影响柴油机寿命。柴油机长期怠速运转，也造成燃油的浪费。
2.2 按维护使用说明书要求正确使用润滑油
①正确选用并及时更换润滑油。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。②防止水分、柴油流入。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。因此，在润滑油存放、加注和更换柴油滤清器时防止灰尘侵入；按时保养空气滤清器，以防止由气缸窜入油底壳。
2.3 冷却水温的合理控制
柴油机在使用过程中，合理的控制冷却水温度，可保持柴油机正常工作，降低燃油耗，提高寿命。一般情况下，柴油机水温控制在75～85℃之间。若温度过低，热损失大，增加着火滞后期，不仅燃烧粗大，而且燃油耗增加；温度过低会使喷入缸内的燃油得不到充分的燃烧，其中一部分将冷凝成液态流入油底壳去稀释润滑油；温度过低还容易使气阀结炭和磨损增加，活塞缸套振动大，加重缸套穴蚀，据有关资料介绍，柴油机水温在40～60℃左右，缸套产生穴蚀最严重。若温度过高，会加速润滑油的氧化变质、活塞过热、排气门烧蚀等等。
本文分析了钻井柴油机常见故障及产生原因，对柴油机故障的及时判断和排除有很重要的实际意义。此外，本文还阐述柴油机故障的预防措施，为正确使用柴油机提供了参考依据，为柴油机长期安全工作提供了保障。
参考文献
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