SS2000型壓裂車臺上發(fā)動機(jī)啟動困難故障診斷

摘 要：本文主要對一臺SS2000型壓裂車臺上發(fā)動機(jī)無法啟動進(jìn)行了故障分析和排除，從臺上液壓泵，液壓馬達(dá)工作狀態(tài)，設(shè)備運(yùn)行等幾方面進(jìn)行了原因分析，排除了因人為操作因素造成損壞的可能性，最后找出故障主要原因?yàn)榕_上液壓馬達(dá)連接軸內(nèi)的銅摩擦片出現(xiàn)了磨損，并對磨損的產(chǎn)生做了簡要的分析。

關(guān)鍵詞：SS2000壓裂車 CAT3512柴油機(jī) 液壓啟動馬達(dá) 無法啟動 故障分析

中圖分類號：TE934 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）12（a）-0095-01

長慶氣田屬于典型的低滲、低壓、低豐度、低產(chǎn)氣藏，加之井深平均在3000米左右，開發(fā)長慶氣田必須使用大功率的壓裂設(shè)備對儲層進(jìn)行壓裂改造。因此，對壓裂設(shè)備的性能要求非常高。為了更好的服務(wù)長慶油田天然氣勘探開發(fā)需要，從2000年開始，先后從美國雙S（Stewart & Stevenson）公司引進(jìn)了具有國際先進(jìn)水平的SS2000型壓裂機(jī)組。

1 故障簡介

2011年3月30日，某SS2000型壓裂車在開工檢查時發(fā)現(xiàn)，該車臺上發(fā)動機(jī)無法正常啟動。通過調(diào)查，發(fā)現(xiàn)該SS2000型壓裂車在2010年6月至今，臺上CAT-3512B發(fā)動機(jī)出現(xiàn)啟動困難現(xiàn)象，并隨時間增長，發(fā)動機(jī)啟動越發(fā)困難，冬休過后在春季設(shè)備檢查過程中，發(fā)現(xiàn)該車臺上發(fā)動機(jī)為無法正常啟動。

首先檢查柴油機(jī)的啟動系統(tǒng)，該車臺上柴油機(jī)的啟動是依靠臺下底盤車發(fā)動機(jī)取力器，將動力傳遞至液壓泵，從而使機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓能，再通過液壓馬達(dá)將液壓能變?yōu)闄C(jī)械能，動力傳遞至臺上柴油機(jī)的飛輪。

臺上CAT3512發(fā)動機(jī)液壓啟動系統(tǒng)，整個系統(tǒng)的動力從奔馳4144底盤車發(fā)動機(jī)的取力器獲得，將動力傳遞至啟動液壓泵使機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓能，當(dāng)油路達(dá)到限壓閥所設(shè)定壓力并經(jīng)過控制閥，油壓帶動液壓馬達(dá)開始工作，馬達(dá)工作時馬達(dá)前端的嚙合器齒輪與臺上發(fā)動機(jī)飛輪上的齒圈嚙合，帶動發(fā)動達(dá)到額定的啟動轉(zhuǎn)速，臺上發(fā)動機(jī)啟動。主、副馬達(dá)通過球閥，來實(shí)現(xiàn)馬達(dá)間切換。系統(tǒng)壓力由溢流閥限定，溢流閥限定油壓設(shè)置在2300 PSI。

啟動困難現(xiàn)象簡介：啟動時啟動器液壓油壓力表顯示工作時主啟動馬達(dá)液壓油壓力為300 PIS左右，臺上發(fā)動機(jī)并無運(yùn)動跡象。之后對啟動液壓系統(tǒng)限壓閥調(diào)整該液壓系統(tǒng)最大壓力，啟動器液壓油壓力表顯示工作時主啟動馬達(dá)液壓油壓力為300 PIS左右，臺上發(fā)動機(jī)仍然無運(yùn)動跡象。切換至備用啟動馬達(dá)，其工作壓力達(dá)到1500 PSI左右，臺上發(fā)動機(jī)飛輪轉(zhuǎn)速最大為150 RPM，在備用啟動馬達(dá)帶動下臺上發(fā)動機(jī)排氣管有黑煙。

2 故障排除過程

啟動困難故障排除：該車用主液壓馬達(dá)啟動時，液壓油表壓力顯示為300psi，馬達(dá)的液壓油壓力過低，首先判斷液壓啟動系統(tǒng)中工作時出現(xiàn)泄壓現(xiàn)象，動力原件泵無法達(dá)到額定壓力，隨后對液壓泵進(jìn)行解體檢查，解體后泵為斜盤式柱塞泵。

對泵進(jìn)行解體檢查后，無異常磨損，判斷泵工作情況正常。隨后將馬達(dá)，切換至備用啟動馬達(dá)，其工作壓力達(dá)到1500PSI左右，臺上發(fā)動機(jī)飛輪轉(zhuǎn)速最大為150RPM，在備用啟動馬達(dá)帶動下臺上發(fā)動機(jī)排氣管有黑煙。發(fā)動機(jī)有啟動跡象。之后對臺上CAT3512的燃料供油系統(tǒng)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)1缸和2缸供油管中有氣泡，進(jìn)行供油系統(tǒng)排空，之后又檢查了臺上發(fā)動機(jī)機(jī)油的油面高度，補(bǔ)充了12升機(jī)油，最后反復(fù)使用備用馬達(dá)啟動，經(jīng)過5次近10 min的啟動過程臺上發(fā)動機(jī)終能啟動。啟動消耗時間過長，發(fā)動機(jī)仍存在啟動困難現(xiàn)象。

對啟動液壓系統(tǒng)限壓閥調(diào)整，調(diào)整為該液壓系統(tǒng)最大壓力，重新切換至主動馬達(dá)啟動，啟動器液壓油壓力表顯示工作時，主啟動馬達(dá)液壓油壓力仍為300PIS左右，臺上發(fā)動機(jī)仍然無運(yùn)動跡象。隨后將主啟動馬達(dá)后端液壓部分拆下檢查，進(jìn)行解體后發(fā)現(xiàn)該馬達(dá)后端液壓部分并未發(fā)生異常磨損。

拆下液壓啟動馬達(dá)前端單向嚙合器，拆開時發(fā)現(xiàn)前端小齒輪已旋轉(zhuǎn)至最前端與飛輪齒環(huán)處于嚙合狀態(tài)，由于啟動時主啟動馬達(dá)液壓油壓力為300 PIS左右，不存在憋壓現(xiàn)象，且臺上發(fā)動機(jī)無運(yùn)動跡象，由此現(xiàn)象表明在啟動系統(tǒng)工作時，馬達(dá)處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，并未帶動嚙合器前端小齒輪旋轉(zhuǎn)。將啟動機(jī)單向嚙合器拆開后發(fā)現(xiàn)殼體內(nèi)后大量泥狀銅屑，并一固定花鍵軸與上部連接器的穩(wěn)釘脫落，從大量泥狀銅屑上判斷，在嚙合器螺旋絲杠與啟動馬達(dá)液壓端連接花鍵軸之間的連接器內(nèi)部出現(xiàn)嚴(yán)重磨損，導(dǎo)致連接處出現(xiàn)打滑。

大量的銅屑為連接處內(nèi)部嚴(yán)重磨損產(chǎn)生，支持連接部分的彈簧產(chǎn)生扭曲，證明上下兩端產(chǎn)生相對方向的轉(zhuǎn)動。將連接部分拆開后發(fā)現(xiàn)，內(nèi)部采用了銅質(zhì)合金的摩擦片進(jìn)行動力的傳動，但由于長期的磨損使摩擦片之間的間隙不斷增大，導(dǎo)致相互之間打滑，更加劇了摩擦片的磨損，使液壓端的動力不能有效的傳遞至馬達(dá)頭部的齒輪。

作為液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件，馬達(dá)不能正常輸出動力，導(dǎo)致整個啟動液壓系統(tǒng)無法正常工作。將主啟動馬達(dá)總成更換后，臺上發(fā)動機(jī)順利正常啟動，整個啟動過程在5s內(nèi)完成，啟動器液壓油壓力表顯示工作時主啟動馬達(dá)液壓油壓力為1500～2000 PSI左右。啟動困難故障排除。

3 啟動困難原因分析

根據(jù)車輛反饋信息，車輛啟動故障不存在突發(fā)性，而是隨著時間的增長，車輛從啟動容易至啟動困難有一個逐漸變化的過程。仔細(xì)分析其故障發(fā)現(xiàn)原因有一下幾點(diǎn)。

（1）車輛設(shè)備啟動困難易出現(xiàn)在冬季或春節(jié)的低氣溫時段，由于氣溫較低時發(fā)動機(jī)機(jī)油溫度較低時粘稠度增大，使啟動馬達(dá)在工作時的負(fù)載加大。

（2）氣溫較低時發(fā)動機(jī)的燃油管路極易出現(xiàn)結(jié)蠟堵塞，使發(fā)動機(jī)在啟動時出現(xiàn)供油不暢。

（3）在排除故障過程中，檢查油路，油路有起泡產(chǎn)生和缺少機(jī)油，說明發(fā)動機(jī)有路中進(jìn)入空氣。

（4）由于設(shè)備使用頻繁等原因，沒有及時解決和分析啟動越發(fā)困難現(xiàn)象，導(dǎo)致主啟動馬達(dá)工作負(fù)載增大，最終主啟動馬達(dá)嚙合器螺旋絲杠與啟動馬達(dá)液壓端連接花鍵軸之間部分的銅合金摩擦片出現(xiàn)了嚴(yán)重磨損，啟動馬達(dá)在啟動過程中由于連接部分產(chǎn)生打滑，馬達(dá)處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，不能傳遞動力至前端的嚙合器，無法提供發(fā)動機(jī)啟動的動力，導(dǎo)致臺上發(fā)動機(jī)無法啟動。

參考文獻(xiàn)

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