鉆井柴油機拉缸及軸承損傷原因分析

劉福學(xué)

摘要：在目前規(guī)模不斷擴大的石油鉆井工程中，柴油機作為主要的動力設(shè)備，其應(yīng)用數(shù)量不斷增多且功率也在不斷增大。由于石油鉆井作業(yè)環(huán)境比較惡劣，加之在長時間、高負荷的狀態(tài)下運行，受到操作不規(guī)范以及屬于檢修維護等原因，容易造成柴油機運行中的拉缸或軸承損傷問題，影響柴油機正常功能的發(fā)揮，并威脅石油鉆井作業(yè)安全。為此就需要分別針對這兩種問題分析具體原因，提出了針對性的解決方法和維護管理策略，以供參考。

關(guān)鍵詞：鉆井柴油機;拉缸;軸承損傷

中圖分類號：TK428

引言

現(xiàn)階段，在我國經(jīng)濟飛速發(fā)展的形勢下，對石油、煤炭等能源的需求量不斷增加，加大了石油鉆井生產(chǎn)壓力。由于石油鉆井作業(yè)現(xiàn)場環(huán)境惡劣，受到作業(yè)方式和施工地點的限制，只能采用柴油機發(fā)電的方式為石油鉆井生產(chǎn)中所用各類動力設(shè)備提供動力。鉆井柴油機作為一種利用熱能做功的動力機械設(shè)備，且在惡劣的環(huán)境中長時間運行，容易受到外界因素的影響以及自身質(zhì)量、結(jié)構(gòu)等因素而出現(xiàn)內(nèi)部構(gòu)件磨損和故障問題，尤其是柴油機的拉缸或軸承損傷問題比較常見。而此類故障會影響正常的鉆井作業(yè)，導(dǎo)致鉆井作業(yè)效率的降低，同時也造成經(jīng)濟損失，影響石油鉆井作業(yè)的經(jīng)濟效益。

一、鉆井用柴油機拉缸及軸承損傷原因分析

1.拉缸原因分析

所謂柴油機拉缸故障，就是活塞環(huán)運動范圍內(nèi)出現(xiàn)了氣缸內(nèi)壁的縱向機械劃痕和刮傷問題，甚至?xí)?dǎo)致活塞脫頂或脹缸故障。從柴油機的氣缸和活塞結(jié)構(gòu)、配合運動原理可知，在正常情況下，氣缸壁和活塞、活塞環(huán)等在一定溫度下相互配合運行，維持柴油機的正常運行。其中機油主要橋潤滑、冷卻和密封等作用，減少個配合構(gòu)件之間的運動摩擦、磨損。但是如果出現(xiàn)機油量不足或質(zhì)量問題而影響潤滑效果，導(dǎo)致構(gòu)件原有的濕態(tài)摩擦變?yōu)楣腆w干摩擦，此摩擦部位的溫度會持續(xù)升高，甚至?xí)?dǎo)致溶融問題。此問題如果不及時發(fā)現(xiàn)和制止，還會持續(xù)擴大而嚴重損壞缸壁、活塞和活塞環(huán)等部件，這就會在氣缸壁上形成不規(guī)則和不均勻的溝痕與褶皺現(xiàn)象，也就是出現(xiàn)了拉缸現(xiàn)象。

分析引發(fā)拉缸問題的原因，不僅有生產(chǎn)制造和安裝等原因，而且由使用和管理等方面的愿意你。具體地說，首先是發(fā)動機水溫過高的原因。正常情況下，發(fā)動機冷卻水溫在80～90℃范圍之內(nèi)，此時的發(fā)動機運行效率最高。如果溫度過高，不僅會降低機油粘度，難以形成有效的油膜并發(fā)揮其潤滑和保護作用，而且還會引發(fā)活塞膨脹量過大而導(dǎo)致活塞卡死的問題。如果高溫情況持續(xù)時間較長，則會降低金屬零部件的強度、彈性和耐磨性等，增加出現(xiàn)拉缸問題的概率。其次是缸套外徑與集體缸套孔無法有效貼合的問題。這表現(xiàn)出二者為間隙配合的方式，難以有效將發(fā)動機運行時產(chǎn)生的熱量及時傳出而在內(nèi)部不斷積聚，導(dǎo)致溫度過高。這也會導(dǎo)致冷卻水無法對缸套起到有效冷卻而出現(xiàn)溫度不均的問題，這也會使得柴油機溫度過高而引發(fā)拉缸問題。最后是機油壓力過低的原因。如果出現(xiàn)機油量過少后者主誘導(dǎo)壓力過低的問題，這就會導(dǎo)致部件表面的油量過少以及造成潤滑油膜中斷的問題，加劇磨損問題并引發(fā)拉缸問題。

2.軸承損傷原因分析

柴油機中的滾動軸承用于連接曲軸和連桿，屬于一種滑動部件，在柴油機運行中處于高速旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)，此時會出現(xiàn)瓦片與曲軸之間的劇烈摩擦，如果二者之間的潤滑不足而會出現(xiàn)干摩擦而加速瓦片磨損，產(chǎn)生大量熱量，甚至將瓦片燒毀。分析導(dǎo)致此問題的原因，首先是機油中含有較多的雜質(zhì)的原因。如果機油中含有大量的磨屑雜質(zhì)等，導(dǎo)致磨料磨損而難以形成有效的油膜，這就會加劇瓦片與曲軸之間的干摩擦，甚至?xí)?dǎo)致曲軸咬傷或拉缸問題。其次是所用機油存在粘度較低等質(zhì)量問題。如果選用型號不正確的機油，出現(xiàn)粘度過大或過小的問題，則會影響潤滑油表面油膜的均勻性，降低其流動性，或者是會影響潤滑油油膜的正常構(gòu)建，加劇氣缸的磨損問題。再次是機體或曲軸油道孔、柴油機內(nèi)腔中存在較多的鐵屑或泥沙等而堵塞油道孔，影響機油應(yīng)有的潤滑作用。最后是存在曲軸表面硬度較低的問題，軸頸的粗糙度不達標(biāo)，還會由于機油泵咬死而難以正常供油，這都可能會引發(fā)軸承損傷問題。

二、鉆井用柴油機拉缸及軸承維護管理措施

1.拉缸問題的解決方法和維護管理措施

一是提高對操作人員的要求并加強監(jiān)管，定期對機體、氣缸蓋水道中的雜質(zhì)進行清理，保證清洗操作的規(guī)范性，確保水道暢通，保證冷卻效果。二是改進工藝，采取對缸套外徑和機體缸套孔分組裝配的方式，對二者的配合尺寸加以改進，保證二者的有效貼合，保證可以充分冷卻缸套。三是定期檢查機油的優(yōu)質(zhì)并進行清理或更換，避免在濾清器的濾網(wǎng)上堆積過多的雜質(zhì)或者造成對油道的堵塞問題。四是對在校試過程中做好對溫度的嚴格監(jiān)視和調(diào)節(jié)，按照轉(zhuǎn)速從低到高以及負荷從小到達的順序進行校試，確保各種運行狀態(tài)下溫度正常。

2.軸承損傷的解決方法和維護管理措施

首先應(yīng)嚴格按照加油工藝要求定期檢查機油優(yōu)質(zhì)，保證其清潔度并及時添加機油。定期按照工藝要求開展機體和零件的解體清洗工作，及時將曲軸油道和鑄造孔中的鐵屑和泥沙等清除，保證曲軸的清潔度。還要選擇粗糙度和表面硬度達標(biāo)的曲軸，做好對曲軸油孔孔徑的檢查，加大曲軸氮化工藝的科研力度。做好對曲軸的保護工作，避免在運輸過程中發(fā)生碰撞損壞。最后還要優(yōu)化機油泵軸齒輪的硬度和結(jié)構(gòu)，降低出現(xiàn)油泵咬死而造成的斷油故障概率。

三、結(jié)語

柴油機作為石油鉆井工程中重要的動力設(shè)備，由于作業(yè)環(huán)境惡劣且受到其自身結(jié)構(gòu)和質(zhì)量、使用等因素的影響，導(dǎo)致其使用過程中容易出現(xiàn)拉缸或軸承損傷等問題，影響柴油機的正常使用和石油鉆井作業(yè)安全。為此，在對這兩種常見故障的原因進行分析之后，針對不同原因，提出了相應(yīng)的解決方法，同時在使用過程中加強維護管理和定期檢修工作，確保使用操作方法的正確性，降低出現(xiàn)故障的概率，保證石油鉆井工程的安全與可靠開展。

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