190 系列柴油機在高海拔及風沙地區(qū)的使用和維護

余建勇，冉 建

（川西鉆探公司70229 隊，四川成都 610051）

1 海拔高度對柴油機功率的影響

海拔超過1500 m 的地區(qū)即為高海拔地區(qū)，海拔小于3000 m時，每升高500 m，功率下降4%；海拔大于3000 m 時，每升高500 m，功率下降6%。

濟南柴油機廠生產的190 系列柴油機多年來一直在我國陸上石油鉆井領域廣泛使用。隨著我國石油勘探區(qū)域由原來的常規(guī)地區(qū)向高海拔、沙漠、戈壁、嚴寒和高溫地區(qū)發(fā)展，在鉆井現(xiàn)場對柴油機的使用、維護保養(yǎng)等方面，也提出了更高要求。

（1）氣缸蓋。氣缸蓋部件是柴油機的主要部件之一，因其工作條件惡劣，本身對使用要求較高，對柴油機的工作性能及可靠性都有很大影響。在該井的鉆探過程中，缸蓋故障率最高，在5個鉆機月中，共換缸蓋多達20 多只，其中1 臺柴油機基本上全車更換，大部分是因氣門嚴重下沉，氣門座密封不嚴、搖臂機構機械磨損，氣門彈簧斷裂，搖臂凸頭脫落，以及噴油器護套腐蝕漏水，拔叉斷裂等引起的故障。

（2）高壓油泵。高壓油泵也是頻繁故障的一個重要部件，主要表現(xiàn)：淤調節(jié)齒圈在油門急劇變換中容易卡死；于柱塞彈簧在高頻運動中斷裂；盂油量控制筒容易在彈簧斷裂后，柱塞上行頂壞控制筒；榆出油閥座筒墊容易刺漏。

（3）增壓器。增壓器在使用過程中，特別是泥漿泵要求高泵壓、大排量、柴油機超負荷運轉時，渦輪進口廢氣溫度高，渦殼出現(xiàn)燒紅現(xiàn)象。使排氣管及增壓器支架之間的連接密封容易損壞，進而影響增壓器的空氣進氣量，柴油機進氣溫度升高，進氣量減小，燃燒不充分，排氣溫度高，引起惡性循環(huán)，使柴油機工作粗暴，功率下降。

（4）供油提前角和供油量對柴油機的影響，在柴油機初期使用時，還是按照原來在平原地區(qū)使用的供油提前角，柴油機油耗增加，排氣溫度升高，甚至出現(xiàn)排氣管爆燃現(xiàn)象。

（5）柴油機水溫、油溫高、柴油機水溫長期高溫，經常開鍋，油溫也隨之高出正常范圍，引起機油壓力下降。青海地區(qū)冬季最低氣溫達到-30，對柴油機的防凍保溫工作尤其重要，該井從四川搬遷過程中，由于沒有使用防凍液，在排放冷卻水過程中沒有徹底排放干凈，導致機油中冷器內積水，中冷器內熱交換銅管凍裂。

（6）柴油機輸出功率不足，工作粗暴，因柴油機滿負荷時功率輸出不足，而鉆井參數(shù)又要求大的功率輸出，鉆臺操作人員猛轟油門，柴油機長期處于超負荷運轉狀態(tài)，工作粗暴，引起其中一臺柴油機曲軸斷裂的重大事故。

（7）柴油機的缸套穴蝕。柴油機汽缸套裂紋和穿孔，當汽缸套產生裂紋時，最初階段（裂紋微小時）對柴油機工作性能影響不大，隨著裂紋的擴大，冷卻水腔內的水從裂紋處穿過開始漏入汽缸套內側。此時柴油機排氣的顏色逐漸因漏進的水蒸發(fā)而帶白色，汽缸套內的高壓高溫燃氣也開始壓入裂紋處，向水腔和水箱內竄氣，形成氣泡，使冷卻水往返振蕩。冷卻水的出水壓力忽大忽小，水色變黑，出水量減少，水溫升高。由于局部過熱，裂紋進一步擴大，使柴油機燃燒不好，冒白煙，運轉不穩(wěn)，轉速下降。當裂紋發(fā)展到一定程度，漏入汽缸套內的冷卻水會使缸套和活塞之間失去潤滑，從而造成拉缸燒瓦的嚴重事故，甚至造成汽缸套從裂紋處斷裂發(fā)生頂缸，使柴油機報廢的更為嚴重的事故。

在該井鉆探初期，柴油機在使用過程中出現(xiàn)的這一系列故障，不僅柴油機油耗等經濟指標顯著提高，零配件消耗增加，綜合成本上升。而且維護人員工作量增加，也影響鉆井周期。針對上述故障，結合該地區(qū)的地理環(huán)境對柴油機的影響，找出這些故障的原因。

（1）高海拔地區(qū)空氣稀薄、大氣壓力降低、空氣中氧氣含量減少，使柴油機充氣系數(shù)降低，造成柴油機進氣不充分，燃燒不完全，工作粗暴，后燃期加重，排濃煙，排氣溫度增加，功率下降

（2）由于該地區(qū)長期為風沙及沙塵暴天氣，風沙中的細小顆粒比平原地區(qū)多，190 型柴油機的三濾系統(tǒng)不能清除干凈，容易引起柴油機的進氣不清潔，水箱散熱器等污堵。

（3）操作習慣，認識不足，使柴油機長期超負荷運轉。

（4）維護保養(yǎng)沒有針對特殊地區(qū)、特殊保養(yǎng)。

2 應對措施

2.1 氣缸蓋的使用與維護

要求當班人員在使用過程中密切注意其工作狀態(tài)，定期打開罩殼，檢查搖臂機構的潤滑情況，觀察搖臂襯套處是否有機油溢出。經常檢查氣缸蓋處有無漏氣、漏油和漏水現(xiàn)象，按規(guī)定扭矩均勻旋緊氣缸蓋螺母定期檢測，調整氣門間隙，氣門的密封狀況。氣門與氣缸蓋氣門座的配合錐面的密封狀況直接影響柴油機的工作性能，若密封不嚴造成漏氣，將導致錐面燒損，功率下降，氣缸蓋報廢。因此應定期檢查，及時修復，確保其良好的密封性，對噴油器護套經常檢查，防止密封件漏水，對穴蝕的護套應及時更換。

2.2 噴油泵的使用維護

柴油罐各處應進行防塵處理，進入柴油機前在高架油罐與機房連接油管線針對性地增加一組柴油濾清器，保證進入高壓油泵的燃油經過嚴格濾清。定期檢查各項的供油量均勻度，供油提前角經常檢查機油液面高度和油質狀況，必要時及時更換或添加機油，經常檢查噴油泵各運轉機構是否靈活，調節(jié)齒桿、柱塞偶件及凸輪軸等處是否有卡滯等異?，F(xiàn)象，定期用油槍向柱塞彈簧、齒圈、齒桿等處噴注機油，以防銹蝕。

2.3 增壓器

增壓器在高溫下高速工作，使用中應特別注意做好維護保養(yǎng)工作，轉子轉動應輕快、靈活、無卡滯現(xiàn)象和異常聲響，增壓器進油壓力保持在300500 kPa，特別是加強空氣濾清器的維護保養(yǎng)工作?？諝鉃V清器與進氣管道連接處應嚴密密封，定期清除積塵盒內的積塵，在每次沙塵暴后要清理和檢查主濾芯，必要時更換濾芯，不要在風沙大后柴油機運轉過程中進行積塵盒內的排塵，以免排出的灰塵又被吸入濾清器，嚴格監(jiān)控渦輪出口廢棄溫度，若發(fā)現(xiàn)廢棄溫度過高，渦殼出現(xiàn)發(fā)紅現(xiàn)象，應立即停車查找原因比及時排出。經常檢查增壓器的運轉情況，柴油機停車后，用監(jiān)聽棒檢查增壓器轉子部分分部件慣性運轉持續(xù)時間，定期消除壓氣機葉輪及擴散器葉片處得污物，清除渦輪機廢棄流道處得積塵，保持內部氣路油路的清潔和暢通。

2.4 調整

經常性檢查和調整氣門間隙、配氣定時，供油提前角和噴油壓力等主要參數(shù)。特別是針對高海拔缺氧等特定的因素下，柴油機容易燃燒不充分，排氣溫度高等情況，適當增大供油提前角，降低供油量，避免柴油機排溫過高，油耗增加。

2.5 清潔、散熱

柴油機長期油水溫度超高，要嚴格控制冷卻水的質量和清潔，在水箱的加水口要做防塵處理，嚴防風沙進入水箱散熱器，堵塞散熱器芯。經常用壓縮空氣沿風扇氣流的反方向清吹散熱器表面，當散熱器表面油污嚴重，因水垢、油污、銹蝕堵塞時要及時拆檢清洗，定期清洗中冷器。檢查風扇膠帶的張緊度，如有磨損、斷裂等現(xiàn)象，應立即更換為保證柴油機機油的清潔。進入冬季前，提前更換相應冰點的防凍液，對長時間停車不用的機組，在柴油機停車后，待水溫降至40以下時，將系統(tǒng)內所有冷卻水即刻排放干凈，尤其注意將機油冷卻器銅管內，增壓器中間體內殘留的水排干凈，防止凍裂機件。加強機油油質的監(jiān)測，及時清洗機油旋轉濾子，機油濾清器濾前、濾后壓差較大時必須清洗，換裝新濾芯，保證機油的清潔和潤滑性能。

2.6 針對柴油機功率不足的問題

機房人員和鉆井操作人員及時溝通，應充分認識到高原海拔高度對柴油機功率輸出的影響，改變以往操作方式。合理調配動力，根據(jù)負荷情況，適當增減柴油機的使用數(shù)量，嚴禁超負荷使用柴油機。

3 柴油機使用中產生穴蝕的原因

（1）柴油機汽缸套。汽缸套質量不過關，達不到使用要求。

（2）操作者。操作者長期低轉數(shù)低溫使用柴油機，引發(fā)汽缸套穴蝕。

（3）冷卻水。柴油機對冷卻水的水質有著嚴格要求，必須是合格軟水，使用者采用不合格的冷卻水，水中的氣泡和雜質在柴油機振動過程中造成柴油機汽缸套穴蝕。

4 預防柴油機汽缸套的穴蝕

（1）使用合格的冷卻水。柴油機在使用中應當嚴格執(zhí)行冷卻水的使用標準，選用柴油機規(guī)定的冷卻水。冷卻水的水質標準：總顆粒度34010-6，總硬度9.5 dh，鹵化物4010-6，硫酸鹽10010-6，pH 值5.59。

應使用專門添加防腐液的冷卻液，嚴禁只用水作為冷卻液，如沒有專門的冷卻液，應用蒸餾水進行配置，并能滿足冷卻水的質量要求。當冷卻液不能滿足設備需要時，以及冷卻液質量下降影響工作效率時，必須更換冷卻液。

（2）嚴格按照操作規(guī)程使用和維護設備。使用者應嚴格遵守和執(zhí)行操作規(guī)程的規(guī)定，才能保障設備正確運轉，以及設備使用時間，減少修理時間，降低設備維修時間，提高設備使用率，提高設備的動力性和經濟性。針對青海地區(qū)現(xiàn)場實際情況，對操作規(guī)程又補充了嚴格規(guī)定：柴油機啟動后，必須充分暖機，當溫度達到40時才能逐漸添加負載。通過一系列措施，有效降低柴油機汽缸套發(fā)生穴蝕概率，保障了設備有效運轉。

5 結論

針對高海拔、風沙大地區(qū)，制定采取上述維護保養(yǎng)措施后，大大減少了柴油機的故障，使190 系列柴油機在高海拔、風沙大地區(qū)得到了合理使用，既滿足了生產需要，又使190 系列柴油機的經濟指標、動力指標、排放指標等各方面適應了惡劣環(huán)境下對鉆井生產的需要。