海上采油平臺(tái)某型柴油發(fā)電機(jī)組氣閥脫落故障原因分析

閻奕辰

摘要：氣閥脫落是柴油機(jī)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的嚴(yán)重故障，可能引起燃燒室部件與換氣機(jī)構(gòu)嚴(yán)重的損傷，甚至造成增壓器損傷，產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，一旦發(fā)生故障其經(jīng)濟(jì)損失較大。本文以海上采油平臺(tái)某型柴油發(fā)電機(jī)組為例，深入分析故障現(xiàn)象與故障原因，從多個(gè)角度探索，針對(duì)具體的原因提出故障解決策略，以保證柴油發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：海上采油平臺(tái);柴油發(fā)電機(jī)組;氣閥脫落;燃燒室

0 ?引言

海上油田開發(fā)具有特殊性，與陸地相比，海上大功率柴油發(fā)電機(jī)組運(yùn)行條件更為苛刻，技術(shù)要求更高，獨(dú)立自主的供電模式要求機(jī)組具備更高的可靠性，海上采油平臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)組一旦發(fā)生故障將直接影響油田生產(chǎn)，帶來(lái)較大經(jīng)濟(jì)損失。合理分析柴油發(fā)電機(jī)組故障現(xiàn)象有助于明確故障原因，從根源入手，針對(duì)產(chǎn)生故障的因素采取合理的措施處理，降低設(shè)備故障的發(fā)生幾率，保證設(shè)備安全可靠運(yùn)行，進(jìn)而保障海上油田正常生產(chǎn)的電力供應(yīng)。

1 ?某型柴油發(fā)電機(jī)組故障現(xiàn)象分析

1.1 換氣機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)

某型柴油發(fā)電機(jī)組的額定轉(zhuǎn)速為750r/min，額定功率為7500kW，每一個(gè)缸有兩個(gè)排氣閥與進(jìn)氣閥，在運(yùn)行過(guò)程中主用燃料為油田自產(chǎn)原油，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的運(yùn)行。案例柴油發(fā)電機(jī)的換氣結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，如包括頂桿、凸輪、過(guò)橋、搖臂、氣閥彈簧、氣閥導(dǎo)管等，在運(yùn)行過(guò)程中各部分相互配合，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的運(yùn)行。通過(guò)換氣凸輪的作用將氣閥頂桿頂起，作用于搖臂，在搖臂運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中為氣閥過(guò)橋的運(yùn)行奠定基礎(chǔ)，由于過(guò)橋?qū)Ч艿淖饔昧Υ偈箽忾y彈簧阻力被克服，實(shí)現(xiàn)氣閥換氣，換氣后再由氣閥彈簧實(shí)現(xiàn)復(fù)位，完成換氣的過(guò)程[1]。

1.2 故障現(xiàn)象分析

在某次故障中，維修人員開展拆檢工作，缸頭罩殼被打開后發(fā)現(xiàn)氣閥頂桿出現(xiàn)明顯的彎曲變形情況，并且過(guò)橋定位凹槽出現(xiàn)明顯的破損，鋼夾碎裂，過(guò)橋?qū)Ч苷蹟?。氣閥已經(jīng)脫落，由于該原因?qū)钊a(chǎn)生撞擊，最終造成缸套、活塞發(fā)生進(jìn)一步的損傷。在后續(xù)的拆解過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，進(jìn)氣閥與排氣閥中存在大量的黑色硬質(zhì)燃燒產(chǎn)物，氣閥導(dǎo)管內(nèi)的積碳較為嚴(yán)重，并且黑色膠粘物較多，甚至在進(jìn)排氣通道中發(fā)現(xiàn)大量的油污，故障現(xiàn)象較為明顯。

2 ?某型柴油發(fā)電機(jī)組故障

2.1 氣閥頂桿出現(xiàn)彎曲

通常情況下，氣閥頂桿彎曲變形故障較為明顯，其產(chǎn)生的原因在于氣閥開卡組，造成氣閥的正常開啟受影響，頂桿需要承受較大的壓力，當(dāng)其壓力超過(guò)承受的臨界值時(shí)，產(chǎn)生明顯的彎曲變形。而對(duì)于氣閥卡組來(lái)說(shuō)，其產(chǎn)生的原因主要是因?yàn)槿紵涣紝?dǎo)致，從未曾燃燒的燃油與積碳可以看出[2]。

2.2 氣閥發(fā)生脫落

氣閥脫落是較為嚴(yán)重的現(xiàn)象，其產(chǎn)生的后果較為嚴(yán)重，產(chǎn)生的原因主要表現(xiàn)在兩方面，一方面為氣閥卡組引起的脫落，當(dāng)其現(xiàn)象嚴(yán)重時(shí)將造成氣閥頂桿彎曲變形，氣閥搖臂與頂桿之間的間隙增大，出現(xiàn)明顯的過(guò)橋跳位情況，氣閥鎖夾彈出，最終出現(xiàn)脫落情況。另一方面，由于其他部件損壞，造成氣閥脫落情況，如氣閥鎖夾主要的作用是固定，一旦出現(xiàn)碎裂情況將造成氣閥脫落，過(guò)橋?qū)Ч芤部梢栽斐稍撉闆r，過(guò)橋?qū)Ч艿淖饔弥饕沁M(jìn)行定位，一旦發(fā)生導(dǎo)管的折斷情況，將造成過(guò)橋出現(xiàn)故障撞擊情況，對(duì)彈簧座、氣閥彈簧等固定的部件產(chǎn)生不良撞擊，最終造成氣閥脫落情況[3]。

3 ?某型柴油發(fā)電機(jī)組故障調(diào)查原因

通過(guò)案例分析發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段的柴油發(fā)電機(jī)組故障原因可以分為兩種，一種是受燃燒因素影響導(dǎo)致，由于燃燒不良造成氣閥卡組，產(chǎn)生氣閥脫落情況，另一種為換氣機(jī)的部分部件存在異常情況，由此破壞運(yùn)轉(zhuǎn)平衡，造成氣閥脫落，當(dāng)氣閥掉進(jìn)缸內(nèi)時(shí)將造成燃燒室部件產(chǎn)生損壞。

3.1 燃燒不良

燃燒不良是柴油發(fā)電機(jī)組一種常見(jiàn)的情況，產(chǎn)生該情況的原因較多，由于柴油發(fā)電機(jī)組主用燃料為自產(chǎn)原油，原油沒(méi)有經(jīng)過(guò)煉化處理，海上采油平臺(tái)僅做如脫水處理等基本的處理，原油本身粘度較高，且在燃料油的凈化處理等方面存在一定的不足，造成燃料油的整體質(zhì)量不高，進(jìn)而影響燃燒效果。燃料油的自身特性與燃燒質(zhì)量存在明顯的關(guān)系，尤其是在霧化過(guò)程中，噴油器與噴油泵的工作效果直接影響霧化質(zhì)量。維修人員在排氣閥排氣通道清潔過(guò)程中，未能根據(jù)實(shí)際情況保證其工況合理，尤其是在廢氣鍋爐與增壓器的廢氣端方面，未能保證其符合實(shí)際的運(yùn)行要求，進(jìn)氣閥與進(jìn)氣通道影響柴油機(jī)的正常進(jìn)氣，產(chǎn)生燃燒不足情況。柴油機(jī)自身的設(shè)計(jì)因素也是影響的主要問(wèn)題，部分柴油發(fā)電機(jī)組未能布置示功閥（本機(jī)型設(shè)有示功閥），在啟動(dòng)過(guò)程中未能合理沖車，當(dāng)噴油器發(fā)生滴漏情況時(shí)，直接造成缸內(nèi)的燃油無(wú)法吹出，影響燃燒效果。在運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)噴油器未能開展系統(tǒng)循環(huán)加熱情況時(shí)，使用的燃料油由于溫度較低、粘度較大，直接導(dǎo)致霧化的質(zhì)量受到影響，需要根據(jù)實(shí)際情況控制，優(yōu)化該過(guò)程[4]。

3.2 換氣機(jī)構(gòu)部件損壞

換氣機(jī)構(gòu)自身的部件損壞也是主要的原因，由于故障損壞造成現(xiàn)階段的運(yùn)行故障，其產(chǎn)生損壞的因素主要可以歸納為兩方面，一方面為備件設(shè)計(jì)自身的可靠性較低，容易產(chǎn)生損壞，另一方面為備件管理不足，并且其運(yùn)行環(huán)境質(zhì)量較差，最終造成部件的損壞。例如，在設(shè)備的管理過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)管理不當(dāng)情況，常常表現(xiàn)的部件散熱環(huán)節(jié)，由于產(chǎn)生熱疲勞，降低潤(rùn)滑效果，增大設(shè)備的磨損效率，出現(xiàn)異常情況，損壞部件。間隙過(guò)大也是主要原因，該因素主要造成異常的撞擊，產(chǎn)生機(jī)械疲勞情況，增大故障幾率。設(shè)備自身的可靠性較低，由于傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)因素與制造工藝影響，制造的設(shè)備在性能、質(zhì)量等方面存在一定的不足，進(jìn)而在運(yùn)行過(guò)程中容易產(chǎn)生故障，增大部件的損壞幾率，產(chǎn)生嚴(yán)重的后果[5]。

4 ?某型柴油發(fā)電機(jī)組氣閥脫落故障解決策略

針對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的氣閥脫落情況，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況采取合理的措施解決，針對(duì)性的改進(jìn)升級(jí)，以此來(lái)避免出現(xiàn)設(shè)備故障，降低設(shè)備的故障幾率，具體來(lái)說(shuō)可以從以下幾方面開展：

4.1 保證燃燒質(zhì)量

通過(guò)提升燃燒質(zhì)量可以保證柴油發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行，海上采油平臺(tái)應(yīng)結(jié)合自產(chǎn)原油特性對(duì)原油處理系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造，例如選取原油粘度較低的幾口油井作為柴油發(fā)電機(jī)組專供油井，原油分油機(jī)運(yùn)行模式優(yōu)化等，提升原油品質(zhì)，并定期開展保養(yǎng)工作，如噴油器、噴油泵等，利用設(shè)備的優(yōu)勢(shì)促使燃油的霧化質(zhì)量提高，以滿足現(xiàn)階段的需求。定期對(duì)增壓器開展清洗工作，同時(shí)還包括空冷器等，滿足現(xiàn)階段的實(shí)際需求，提升進(jìn)排氣的質(zhì)量[6]。

4.2 提升滑油質(zhì)量

良好的滑油也是影響柴油發(fā)電機(jī)組故障的主要因素，在管理過(guò)程中，維修人員應(yīng)明確其柴油機(jī)的性能，以實(shí)際情況為基礎(chǔ)，加強(qiáng)滑油的管理，保證其質(zhì)量，如由于燃燒室的產(chǎn)物容易污染曲拐箱內(nèi)的滑油，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)階段的實(shí)際做好分離與凈化，保障滑油分油機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和分油效果，通過(guò)日常管理和定期檢驗(yàn)確定滑油的質(zhì)量，以保證柴油發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

4.3 優(yōu)化柴油機(jī)負(fù)荷

在開展柴油機(jī)設(shè)備負(fù)荷優(yōu)化過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)階段的實(shí)際情況開展，明確設(shè)備自身的情況，加快設(shè)備的升級(jí)，以保證其安全運(yùn)轉(zhuǎn)。嚴(yán)格按照出廠說(shuō)明書規(guī)范操作，如果出現(xiàn)低負(fù)荷情況不可以長(zhǎng)期使用原油，提升安全性。受低負(fù)荷工況影響，造成氣缸的熱狀態(tài)降低，燃燒室組件與氣閥桿會(huì)產(chǎn)生明顯的積焦情況，嚴(yán)重時(shí)可能造成氣閥卡阻，通過(guò)合理的管理促使設(shè)備的負(fù)荷提升，從根本上降低故障的發(fā)生幾率。與此同時(shí)，合理?yè)Q用柴油，在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，可以在停機(jī)前選擇柴油運(yùn)行，在利用柴油的優(yōu)勢(shì)運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后提升負(fù)荷再更換燃油料，以保證其穩(wěn)定性[7]。

4.4 合理進(jìn)行設(shè)備升級(jí)

在柴油發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，受其自身的性質(zhì)因素影響經(jīng)常發(fā)生嚴(yán)重的故障，因此應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況開展設(shè)備升級(jí)，以實(shí)際情況為基礎(chǔ)從多個(gè)角度處理，實(shí)現(xiàn)相關(guān)部件的改良與升級(jí)，針對(duì)部分備件考慮更換，以保證設(shè)備的整體性能提升，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)，降低設(shè)備故障幾率。

5 ?結(jié)論

綜上所述，柴油發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況處理，明確其氣閥脫落故障的產(chǎn)生原因，以實(shí)際為基礎(chǔ)開展優(yōu)化，加快設(shè)備的升級(jí)，提升燃燒質(zhì)量，同時(shí)維修人員還應(yīng)明確滑油質(zhì)量管理的重要性，實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)的負(fù)荷控制，從根本上降低故障發(fā)生幾率，以滿足現(xiàn)階段的需求。

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