淺論鉆井柴油機(jī)拉缸及軸承損傷預(yù)防對(duì)策

卓林 郭靖 孫濤

摘要：柴油機(jī)是一種復(fù)雜的熱力機(jī)械，鉆井過程中工況復(fù)雜，工作條件惡劣，因此，經(jīng)常發(fā)生故障。由于柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)和使用環(huán)境不同，引起柴油機(jī)的故障原因、故障現(xiàn)象也不相同，故障率高達(dá)3%。鉆井用柴油機(jī)拉缸是指在活塞環(huán)的運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)，氣缸內(nèi)壁出現(xiàn)明顯的縱向機(jī)械劃痕和刮傷，嚴(yán)重時(shí)發(fā)生活塞脫頂或脹缸事故，因此說拉缸是一個(gè)重大的質(zhì)量問題。鉆井用柴油機(jī)拉缸及滾動(dòng)軸承損傷的現(xiàn)象在一段時(shí)間內(nèi)特別嚴(yán)重，經(jīng)過分析和比較，認(rèn)為產(chǎn)生拉缸及滾動(dòng)軸承損傷的質(zhì)量問題和外來零部件質(zhì)量是否合格有著密切的因果關(guān)系。本文對(duì)拉缸及滾動(dòng)軸承損傷的故障模式進(jìn)行原因解析。

關(guān)鍵詞：鉆井柴油機(jī)；柴油機(jī)結(jié)構(gòu)；拉缸；滾動(dòng)軸承；故障模式；預(yù)防

對(duì)待鉆井柴油機(jī)具體故障，應(yīng)根據(jù)不同情況具體分析。隨著國(guó)內(nèi)鉆井規(guī)模的不斷擴(kuò)大，柴油機(jī)為鉆井提供能源和動(dòng)力，柴油機(jī)作為鉆井生產(chǎn)的主要?jiǎng)恿ΡＵ?，在鉆井的實(shí)際操作過程中會(huì)由于柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)或使用環(huán)境等因素導(dǎo)致出現(xiàn)故障，從而嚴(yán)重影響鉆井工程的進(jìn)展。針對(duì)鉆井用柴油機(jī)常見的拉缸及滾動(dòng)軸承損傷，零部件質(zhì)量的好壞起著決定性的影響。本文列舉了一段時(shí)間內(nèi)上述因素對(duì)出現(xiàn)拉缸及滾動(dòng)軸承損傷現(xiàn)象產(chǎn)生的影響，并提出了一些針對(duì)性的預(yù)防措施。

1 鉆井用柴油機(jī)拉缸

（1）拉缸磨損的機(jī)理。直觀的說是兩個(gè)摩擦表面之間沒有油膜存在而產(chǎn)生的一種局部金屬溶著現(xiàn)象。氣缸壁、活塞和活塞環(huán)在一定的溫度下相互配工作，機(jī)油起著潤(rùn)滑、減磨、冷卻、清洗和密封的作用[3-4]。此時(shí)一但缺少機(jī)油的潤(rùn)滑，兩種金屬由原來的液態(tài)摩擦變?yōu)楣腆w的干摩擦，就會(huì)產(chǎn)生局部高溫，導(dǎo)致接觸點(diǎn)處發(fā)生溶融。油膜如果恢復(fù)遲緩，溶點(diǎn)擴(kuò)大，缸壁、活塞、活塞環(huán)嚴(yán)重?fù)p傷，在缸壁表面呈現(xiàn)溶融流動(dòng)狀態(tài)，顯示不規(guī)則、不均勻的溝痕和皺褶，這就形成了拉缸。

（2）拉缸的原因。造成鉆井用柴油機(jī)拉缸的因素主要有使用因素、裝配因素、制造加工因素，其中包括：活塞裝配間隙過小、活塞環(huán)開口間隙太小、活塞銷與活塞裝配過盈量過大、活塞自身的質(zhì)量等等都能造成拉缸現(xiàn)象。但這些均不是造成我公司鉆井用柴油機(jī)拉缸現(xiàn)象的主要原因，這里不再細(xì)說。本文只對(duì)拉缸現(xiàn)象作原因分析，其中包括：①發(fā)動(dòng)機(jī)水溫過高。經(jīng)過對(duì)機(jī)體、缸蓋水道的檢查分析，發(fā)現(xiàn)由于清洗機(jī)清洗功能不完備、清洗時(shí)間短、水壓不足、操作工未嚴(yán)格按工藝要求進(jìn)行規(guī)范的清洗，造成機(jī)體、缸蓋水道內(nèi)泥砂較多，有的水道完全被堵塞，未清理干凈，同時(shí)調(diào)溫器由于泥砂進(jìn)入，工作時(shí)不能正常開啟和閉合，阻礙了鉆井用柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)的暢通，從而達(dá)不到冷卻效果，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫度正常應(yīng)保持在 80～90℃，這時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)才能發(fā)揮最大功率，燃油消耗最經(jīng)濟(jì)，機(jī)件磨損最小，水溫過高會(huì)造成：（a）機(jī)油粘度下降，不能形成油1膜。（b）活塞膨脹量超過限值，造成活塞卡死。（c）長(zhǎng)時(shí)間高溫，金屬零部件強(qiáng)度、彈性和耐磨性有所下降。這些因素均可能造成拉缸事故。

②缸套外徑與機(jī)體缸套孔內(nèi)徑為間隙配合。通過對(duì)鉆井用柴油機(jī)產(chǎn)品工藝的檢查和分析，由于缸套外徑與機(jī)體缸套孔的配合為間隙配合，缸套外徑與機(jī)體缸套孔不能很好貼合，發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的熱量不能及時(shí)傳出，機(jī)體水道內(nèi)的冷卻水不能很好的冷卻缸套，造成冷卻不均勻，鉆井用柴油機(jī)溫度過高，造成拉缸故障。③機(jī)油壓力過低。機(jī)油量不足或主油道壓力過低，造成機(jī)件表面失油，潤(rùn)滑膜中斷，各部位嚴(yán)重磨損，發(fā)生拉缸現(xiàn)象。

（3）解決拉缸的方法。①針對(duì)機(jī)體缸蓋水道內(nèi)清洗不干凈的現(xiàn)象，采取加強(qiáng)對(duì)機(jī)體、氣缸蓋水道的清理、清砂，增加操作人員，嚴(yán)格按工藝要求操作，采取人工掏、吹、反復(fù)清洗，檢驗(yàn)人員現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)格把關(guān)控制，確保水道暢通，達(dá)到冷卻效果。②進(jìn)行工藝改進(jìn)，把缸套外徑與機(jī)休缸套孔分組裝配納入工藝，改變缸套外徑與機(jī)體缸套孔配合尺寸，使缸套外徑與機(jī)體缸套孔有較好貼合，從而使缸套得到充分冷卻。③對(duì)所用機(jī)油的油質(zhì)和清潔度進(jìn)行定期檢查，防止由于機(jī)油不夠清潔，雜質(zhì)吸附在濾清器濾網(wǎng)上或堵塞油道，必要時(shí)更換品質(zhì)好的新機(jī)油。④嚴(yán)格控制校試過程中的水溫、油壓等重要指標(biāo)，按照轉(zhuǎn)速由低到高、負(fù)荷由小到大的原則，規(guī)范校試，確保校試質(zhì)量。

2鉆井用柴油機(jī)滾動(dòng)軸承損傷

滾動(dòng)軸承的俗稱叫瓦，它是曲軸和連桿之間的一個(gè)滑動(dòng)部件，它和機(jī)油一起構(gòu)成滑動(dòng)軸承，鉆井用柴油機(jī)在高速轉(zhuǎn)速情況下，瓦片與曲軸之間的摩擦是非常劇烈的，此時(shí)一旦缺少機(jī)油潤(rùn)滑，瓦片和曲軸之間會(huì)產(chǎn)生快速干摩擦，在極端情況下瓦片加速磨損，同時(shí)產(chǎn)生大量熱量，從而導(dǎo)致瓦片燒毀，這就是我們常說的燒瓦。

（1）滾動(dòng)軸承損傷的危害。車輛在速度很慢或處于停車狀態(tài)時(shí)，拉瓦最多是無法正常行駛，通過大修發(fā)動(dòng)機(jī)可以將故障排除 ；而一旦在車速較高的情況下發(fā)生這種情況，就會(huì)導(dǎo)致前輪迅速抱死，操作不當(dāng)很可能會(huì)發(fā)生嚴(yán)重事故。

（2）滾動(dòng)軸承損傷的原因。

（3）①機(jī)油含雜量高。通過檢查油庫(kù)送至預(yù)裝線的機(jī)油，經(jīng)化驗(yàn)發(fā)現(xiàn)機(jī)油雜質(zhì)超過了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，鉆井用柴油機(jī)工作過程中出現(xiàn)了油壓不足的現(xiàn)象，造成潤(rùn)滑不良，導(dǎo)致曲軸咬傷。②機(jī)油濃度達(dá)不到要求。如果潤(rùn)滑油的粘度過大、流動(dòng)性變差，在低溫啟動(dòng)時(shí)，潤(rùn)滑油不易快到達(dá)摩擦面，加速了發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損；潤(rùn)滑油粘度過小，易造成潤(rùn)滑油從摩擦面流失，不能形成可靠的油膜，加速了氣缸的磨損，因此機(jī)油濃度達(dá)不到要求，是發(fā)動(dòng)機(jī)燒瓦的一大因素。

③機(jī)體、曲軸油道孔及鉆井用柴油機(jī)內(nèi)腔件清潔度不夠。曲軸油道及鑄造孔存在鐵屑和泥砂，導(dǎo)致油道孔堵塞，機(jī)油起不到潤(rùn)滑作用。④曲軸表面硬度不夠。經(jīng)過對(duì)曲軸硬度（氮化層表面硬度）檢查，發(fā)現(xiàn)部分曲軸氮化處理后其主軸頸、連桿頸硬度不均勻或不夠，曲軸軸頸粗糙度有些達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。⑤機(jī)油泵咬死造成斷油。

（3）滾動(dòng)軸承損傷的解決方法。

①嚴(yán)格遵守加油工藝守則，對(duì)所用機(jī)油的油質(zhì)和清潔度進(jìn)行定期檢查，對(duì)于化驗(yàn)不合格的機(jī)油及時(shí)報(bào)廠部，請(qǐng)求更換品質(zhì)好的新機(jī)油。②嚴(yán)格按工藝要求，對(duì)鉆井用柴油機(jī)整體及零件解體進(jìn)行清洗，加強(qiáng)曲軸盲孔、油孔及表面清洗，采取清洗→人工掏鉸→煤油毛刷掏洗的工藝流程，做到曲軸油道及鑄造孔無鐵屑和泥砂，提高曲軸的清潔度。③要求質(zhì)量保證并加強(qiáng)對(duì)曲軸表面硬度、粗糙度檢查，曲軸油孔位孔徑的檢查，建議公司把曲軸氮化作為技改攻關(guān)立項(xiàng)實(shí)施。④加強(qiáng)曲軸在運(yùn)輸過程中碰撞的防護(hù)，檢查曲軸存放架和運(yùn)輸架是否完善完好，做到規(guī)范化運(yùn)輸。⑤加強(qiáng)對(duì)機(jī)油泵軸齒輪的硬度、結(jié)構(gòu)的攻關(guān)，減少機(jī)油泵咬死造成斷油故障的頻次。

3 結(jié)束語

通過對(duì)拉缸及滾動(dòng)軸承損傷的成因和解決措施方案的分析，針對(duì)鉆井用柴油機(jī)拉缸及滾動(dòng)軸承損傷的故障模式進(jìn)行攻關(guān)，取得了可喜的收獲，柴油機(jī)冒白氣故障率有了明顯的下降。

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