油田用柴油發(fā)動機(jī)常見故障分析與維修分析

張世秋

摘要： 柴油發(fā)動機(jī)屬于電氣設(shè)備中的往復(fù)性動力機(jī)械，由于其在運行過程中，經(jīng)常需要進(jìn)行持續(xù)性作業(yè)，且需要在惡劣的開采環(huán)境中運行。因此經(jīng)常會不定期的出現(xiàn)一些故障。本文將以油田用柴油發(fā)動機(jī)作為研究主題，簡要闡述油田用柴油機(jī)的工作原理，分析柴油發(fā)動機(jī)常見故障以及成因，最后探討油田用柴油發(fā)動機(jī)常見的故障診斷與相應(yīng)的維修策略。

Abstract： Diesel engines are reciprocating power machinery in electrical equipment. Because of their continuous operation during operation， they need to be operated in harsh mining environments. Therefore， some failures often occur from time to time. This article will take oilfield diesel engines as the research theme， briefly explain the working principles of oilfield diesel engines， analyze common faults and causes of diesel engines， and finally discuss common fault diagnosis and corresponding maintenance strategies for oilfield diesel engines.

關(guān)鍵詞： 油田;柴油發(fā)動機(jī);常見故障;維修

Key words： oil field;diesel engine;common failure;maintenance

中圖分類號：U262.11 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2022）04-0176-03

0 ?引言

隨著我國油田開采領(lǐng)域的不斷發(fā)展，柴油發(fā)動機(jī)在運行中所呈現(xiàn)出來的作用愈發(fā)重要。柴油發(fā)動機(jī)在實際運行過程中，由于其長期連續(xù)性作業(yè)，經(jīng)常將會出現(xiàn)不同類型的故障，對于油田開采作業(yè)會產(chǎn)生非常嚴(yán)重的影響。油田用柴油機(jī)其自身結(jié)構(gòu)相對比較繁雜，因此在運行中所出現(xiàn)的故障類型也相對比較復(fù)雜，相關(guān)技術(shù)人員需要結(jié)合柴油發(fā)動機(jī)的運行狀況，對其進(jìn)行詳細(xì)診斷與分析，最終判斷出該設(shè)備的故障成因并予以針對性的維修解決。

1 ?油田柴油機(jī)的運行原理

油田用柴油發(fā)動機(jī)也被稱之為迪塞爾引擎，該發(fā)動機(jī)屬于點火式的壓縮發(fā)動機(jī)。在其實際運行中，主要的運行原理是熱能與機(jī)械能之間的轉(zhuǎn)換。通過柴油發(fā)動機(jī)中的氣缸內(nèi)部柴油的高溫、高壓膨脹，完成柴油機(jī)的順利運行。任何一個類型的才有發(fā)動機(jī)在運行中都需要經(jīng)過進(jìn)氣、壓縮、做功、排氣等幾個工作環(huán)節(jié)。油田用的柴油發(fā)電機(jī)其主要由機(jī)體組、配氣結(jié)構(gòu)、曲柄連桿機(jī)構(gòu)、進(jìn)排氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)以及其他輔助系統(tǒng)構(gòu)成。隨著我國對電氣設(shè)備的排放要求的轉(zhuǎn)變，當(dāng)前油田用柴油機(jī)在不斷被研發(fā)的過程中，其運行性能與排放限制都得到了很大優(yōu)化與完善，并且也在向著大型化，高速化，復(fù)雜化的方向上發(fā)展。在其實際運行中，通常會由于柴油發(fā)動機(jī)的運行故障，導(dǎo)致整套開采設(shè)備無法順利運行?，F(xiàn)階段石油開采作業(yè)中所應(yīng)用的柴油發(fā)動機(jī)由于型號的不同，其燃燒室的設(shè)計結(jié)構(gòu)也存在一定差異，其中包括直噴式與分隔式兩種。但隨著柴油發(fā)動機(jī)的不斷研發(fā)有優(yōu)化，現(xiàn)階段大部分領(lǐng)域所應(yīng)用的柴油發(fā)動機(jī)都已經(jīng)直噴化，該種結(jié)構(gòu)的柴油發(fā)動機(jī)不僅具有節(jié)能的優(yōu)勢，同時也具有非常高的穩(wěn)定性。而直噴式柴油發(fā)動機(jī)又分為淺坑型、O型、油膜燃燒型以及預(yù)燃型。

2 ?柴油發(fā)動機(jī)常見的故障及影響原因分析

為有效避免由于柴油發(fā)動機(jī)出現(xiàn)故障造成油田無法正常開采的現(xiàn)象，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)結(jié)合油田企業(yè)所應(yīng)用的柴油發(fā)動機(jī)型號，明確其常見的故障類型以及成因，并做好相應(yīng)的維修維護(hù)措施，全面降低柴油機(jī)的故障發(fā)生概率與維修時間。柴油發(fā)動機(jī)在運行過程中，可能會發(fā)生不同類型的故障，且每種故障都會表現(xiàn)出不同的運行狀態(tài)，如無法正常啟動，運行功率異常，運行伴隨強(qiáng)烈的振動或者發(fā)熱現(xiàn)象等等?；蛘咴谶\行過程中排出不正常的煙氣等等，如白色，藍(lán)色或者發(fā)黑的煙氣。相關(guān)技術(shù)人員可根據(jù)柴油發(fā)動機(jī)所排出的煙氣顏色確定柴油機(jī)的故障類型。除此之外，相關(guān)技術(shù)人員還可通過柴油發(fā)動機(jī)的運行聲音判定發(fā)動機(jī)的故障，如排氣聲音，敲擊聲音，碰撞聲音或者再運行過程中出現(xiàn)定期摩擦聲等等，都是發(fā)動機(jī)出現(xiàn)故障的

預(yù)警。

在柴油發(fā)動機(jī)運行中，造成其出現(xiàn)故障的原因有多種，其主要分為以下幾個方面：其一，由于相關(guān)操作人員沒有按照相關(guān)操作標(biāo)準(zhǔn)開展，且由于長時間的習(xí)慣性錯誤，造成設(shè)備一直被錯誤操作，最終出現(xiàn)故障。其二，由于柴油發(fā)動機(jī)內(nèi)部的構(gòu)件之間安裝不當(dāng)，且柴油發(fā)動機(jī)內(nèi)部的相關(guān)構(gòu)件并沒有經(jīng)過系統(tǒng)的檢查，便被安裝上機(jī)，因此造成柴油發(fā)動機(jī)運行后，各個零部件無法承受柴油發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)所帶來的工作負(fù)荷，長此以往造成發(fā)動機(jī)內(nèi)部的零部件發(fā)生損壞。其三，相關(guān)技術(shù)人員沒有對零部件進(jìn)行定期維修與保養(yǎng)，且在日常對柴油發(fā)動機(jī)進(jìn)行清洗與隱患排查的過程中，對柴油機(jī)中的各個構(gòu)件并沒有進(jìn)行系統(tǒng)的清理，因此造成柴油發(fā)動機(jī)內(nèi)部存在很多積炭或者污堵問題，因此造成發(fā)動機(jī)內(nèi)部的零件出現(xiàn)磨損，造成設(shè)備無法正常運轉(zhuǎn)。

3 ?柴油發(fā)動機(jī)常見的故障診斷和維修

在油田用柴油發(fā)動機(jī)運行過程中，相關(guān)技術(shù)人員可通過不同的檢測方式，對發(fā)動機(jī)的運行狀態(tài)故障類型進(jìn)行系統(tǒng)性的檢測，去直觀診斷法，試探比較法，異響辨別法等方式對其進(jìn)行綜合診斷，最終在確定故障類別以后，對其進(jìn)行針對性的維修與解決，保障設(shè)備的正常運行。

3.1 起動困難或無法起動以及維修策略

3.1.1 起動系統(tǒng)的故障

在柴油發(fā)動機(jī)運行過程中，如果發(fā)現(xiàn)柴油發(fā)動機(jī)中的馬達(dá)與飛輪齒圈之間出現(xiàn)嚙合不不規(guī)則的現(xiàn)象，也行將齒圈及時拆卸下來。并重新安裝，使其能夠保持正常的安裝位置。如果在運行中發(fā)現(xiàn)發(fā)動機(jī)中的馬達(dá)出現(xiàn)損壞現(xiàn)象，則應(yīng)及時對其進(jìn)行故障檢測，如出現(xiàn)不可維修故障，需要馬上更換一個全新的馬達(dá)設(shè)備。還有一種起動系統(tǒng)的故障則是發(fā)動機(jī)啟動管出現(xiàn)漏氣，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)及時做好排查工作，一旦發(fā)現(xiàn)漏氣應(yīng)馬上更換。如發(fā)現(xiàn)繼電器無法順利打開，則相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)及時檢查繼電器，并在繼電器周圍涂抹相應(yīng)的潤滑油，保障繼電器的運化性能。圖1為油田用柴油發(fā)動機(jī)的啟動故障診斷流程。

3.1.2 進(jìn)排氣系統(tǒng)的故障

柴油機(jī)的排氣系統(tǒng)主要包括空氣濾清器、氣門、排氣門、氣缸、活塞環(huán)等等。在柴油發(fā)動機(jī)運行中，其常見故障有以下幾點：其一，空氣濾清器被堵塞。發(fā)生該種情況以后，相關(guān)維修人員需立即對該構(gòu)件進(jìn)行疏通與清理，保障該構(gòu)件能夠順利運行。其二，進(jìn)、排氣門或活塞環(huán)出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)壓力不足。發(fā)生該故障以后，技術(shù)人員應(yīng)及時對出現(xiàn)故障的構(gòu)件進(jìn)行及時更換。其三，防爆裝置碟門打不開。出現(xiàn)該種故障的主要原因是柴油機(jī)排氣管在運行中被異物堵塞。這時相關(guān)技術(shù)人員需要對整個排氣管道進(jìn)行徹底清洗，保障防爆碟門能夠在設(shè)備運行中順利開啟。

3.1.3 燃油供給系統(tǒng)工作不正常

如果柴油在運行過程中，出現(xiàn)空氣濾清器的旋轉(zhuǎn)閥門無法順利打開或者出現(xiàn)堵塞，那么相關(guān)技術(shù)人員則需對供油器進(jìn)行系統(tǒng)的檢查，如果該設(shè)備出現(xiàn)損壞或者被灰塵堵住的現(xiàn)象，則應(yīng)及時維修或者清洗。與此同時，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)嚴(yán)格按照相應(yīng)的操作標(biāo)準(zhǔn)對柴油機(jī)進(jìn)行操作，如在操作過程中發(fā)生為開啟燃油節(jié)流閥，則會造成燃油系統(tǒng)出現(xiàn)異常，導(dǎo)致其無法正常運轉(zhuǎn)，此時應(yīng)及時打開燃油節(jié)流閥。并且柴油發(fā)動機(jī)在運行過程中，所應(yīng)用的燃油牌號也會影響其正常運行，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)按照該設(shè)備的規(guī)定牌號補(bǔ)充燃油，保障其順利進(jìn)行。

3.1.4 使用、維修和保養(yǎng)不恰當(dāng)

如果柴油發(fā)動機(jī)在運行過程中出現(xiàn)機(jī)身溫度過低時，則會造成柴油發(fā)動機(jī)運行效率降低，嚴(yán)重者則會停止運行。發(fā)生該種問題的主要原因是由于相關(guān)維修人員對柴油發(fā)動機(jī)操作不當(dāng)或者沒有對其進(jìn)行定期維修與保養(yǎng)等等。面對這一現(xiàn)狀，相關(guān)維修人員首先應(yīng)運用熱水對發(fā)動機(jī)進(jìn)行暖機(jī)，保障其能夠順利運轉(zhuǎn)。并在發(fā)動機(jī)停止作業(yè)以后。將設(shè)備中的噴油器以及殘留的積碳進(jìn)行及時清洗與處理，保障柴油發(fā)動機(jī)順利運行。

3.2 曲軸總成組件修理

柴油發(fā)動機(jī)作為油田開采過程中一個非常重要的設(shè)備之一，相關(guān)維修人員需要對其進(jìn)行定期保養(yǎng)與修理。在此環(huán)節(jié)中，維修保養(yǎng)人員首先應(yīng)運用磁力探傷的方式，檢查柴油發(fā)動機(jī)中曲軸的各個部位。進(jìn)而確定該設(shè)備內(nèi)部的曲軸軸向竄動量是否處于標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間值之內(nèi)，如果超出正常值，則應(yīng)及時將設(shè)備中的止推軸承進(jìn)行更換，并對設(shè)備內(nèi)部的曲軸止推面進(jìn)行修磨。其次，在維修保養(yǎng)過程匯總，如果發(fā)現(xiàn)設(shè)備中的軸承出現(xiàn)嚴(yán)重的磨損現(xiàn)象，必要時可更換一個全新的軸承。且在此過程中應(yīng)對設(shè)備內(nèi)部的止推軸頸、主軸頸的外觀進(jìn)行及時查看，如發(fā)現(xiàn)這些構(gòu)件的外表出現(xiàn)比較嚴(yán)重的燒傷、劃痕等現(xiàn)象，影響發(fā)動機(jī)的正常運轉(zhuǎn)，則需要及時對被損傷構(gòu)件進(jìn)行修磨處理，保障這類構(gòu)件的光滑度。且修磨方向應(yīng)與曲軸的旋轉(zhuǎn)方向保持一致。

另一方面，隨著柴油發(fā)動機(jī)的工作年限不斷正常，其內(nèi)部很多構(gòu)件都會出現(xiàn)老化或者磨損現(xiàn)象，其中比較常見的構(gòu)件老化現(xiàn)象為減震器橡膠老化，相關(guān)維修人員在對其進(jìn)行日常保養(yǎng)維修時，應(yīng)重點關(guān)注該構(gòu)件，如果發(fā)現(xiàn)該構(gòu)件出現(xiàn)老化，則應(yīng)立即更換。且如果在日常維修保養(yǎng)過程中，還需觀察設(shè)備內(nèi)部安裝的看減震器的慣性輪與其所在輪軸之間的空間位置是否對稱，如果兩個構(gòu)件之間的對正刻度線發(fā)生較大程度地偏移，則需要立即對其進(jìn)行更換。在所有構(gòu)件更換完畢以后。相關(guān)技術(shù)人員需要將主軸承蓋進(jìn)行安裝。在此技術(shù)人員需對其擰緊3次，保障該構(gòu)件的擰緊力矩達(dá)180N*m。在該構(gòu)件安裝之前，相關(guān)維修人員還需將潤滑油涂抹至構(gòu)件上，且保障安裝面周圍的干凈與整潔，運用綢布對該構(gòu)件進(jìn)行清理以后方可安裝。

3.3 氣缸套修理

在柴油機(jī)出現(xiàn)故障以后，相關(guān)維修人員應(yīng)對柴油機(jī)的氣缸套進(jìn)行詳細(xì)檢查。首先是外部檢查，維修人員需要將該構(gòu)件表面的污垢進(jìn)行清理以后，運用相應(yīng)的探傷設(shè)備，都該構(gòu)件的底部、凸緣下方、密封環(huán)槽等部位進(jìn)行診斷。如果發(fā)現(xiàn)該設(shè)備中的某一構(gòu)件已經(jīng)出現(xiàn)細(xì)小的裂縫，則需及時更換全新的構(gòu)件。在此基礎(chǔ)上，還需檢查柴油發(fā)動機(jī)氣缸套隨著應(yīng)用時間的不斷正常，是否出現(xiàn)被腐蝕的情況，如在該構(gòu)件的表面發(fā)現(xiàn)穴蝕針孔以后，則相關(guān)技術(shù)人員需要確定穴蝕針孔的深度，如果該深度已經(jīng)達(dá)到了0.15cm以上，則需及時對該構(gòu)件進(jìn)行換新處理。另一方面。在對氣缸套的內(nèi)表面進(jìn)行維修保養(yǎng)的過程中，如果發(fā)現(xiàn)其內(nèi)表面存在非常嚴(yán)重的劃痕，則相關(guān)技術(shù)人員需要及時對劃痕的嚴(yán)重情況進(jìn)行判定，如果發(fā)現(xiàn)劃痕比較深，也應(yīng)更換全新的氣缸套。

在檢查完氣缸套表面的磨損情況以后，如果發(fā)現(xiàn)該氣缸套已經(jīng)無法繼續(xù)使用，相關(guān)維修人員需要安裝全新的氣缸套。在此環(huán)節(jié)中，維修人員在該構(gòu)件安裝之前，首先需要將其放置在零下20攝氏度的環(huán)境下對該構(gòu)件進(jìn)行冷卻處理，且冷卻完成以后，還需要對氣缸套表面上涂抹一層專用膠，全面提升整個氣缸套的抗腐蝕能力與抗高溫能力。在對氣缸套做好安裝之前的處理以后，方可將該設(shè)備緩緩安裝在氣缸孔中。在將氣缸套緩慢壓入以后，相關(guān)維修人員應(yīng)運用專業(yè)的工具對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)那么蛱幚?，保障氣缸套與氣缸孔之間能夠嚴(yán)密接觸。且在安裝完畢以后。維修人員需要將柴油發(fā)動機(jī)中的內(nèi)控鏜移動到102mm為位置，并將氣缸體頂端的部分進(jìn)行及時清除，保障其與缸體頂面的水平保持一致。

3.4 發(fā)動機(jī)排煙異常以及修理方法

柴油發(fā)動機(jī)在運行過程中，如果發(fā)動機(jī)排出黑色的煙，通常表示其運轉(zhuǎn)出現(xiàn)異常，相關(guān)維修人員需及時停止設(shè)備運行，檢查發(fā)動機(jī)故障類型并做好相應(yīng)的維修作業(yè)。通常來說，導(dǎo)致發(fā)動機(jī)排放黑煙的原因主要有以下兩個幾個因素：①柴油發(fā)動機(jī)的排氣系統(tǒng)發(fā)生異常。在設(shè)備運行中進(jìn)氣道與空氣濾清器之間互相影響，進(jìn)而產(chǎn)生黑煙。發(fā)生這種情況以后，需對相關(guān)設(shè)備進(jìn)行及時清洗，并及時對設(shè)備內(nèi)部的消音器進(jìn)行故障排查。②柴油發(fā)動機(jī)中的燃油系統(tǒng)存在異常，管道或者噴油器發(fā)生堵塞現(xiàn)象都可能會使設(shè)備運行中出現(xiàn)黑煙。

另一方面，如果柴油發(fā)動機(jī)排放白色的煙霧，則意味著發(fā)動機(jī)設(shè)備中的中冷器在運行中出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，并且漏出的水滲透到了氣缸內(nèi)部，在設(shè)備運行時，啟氣缸內(nèi)部的溫度會急劇升高，水則會呈水蒸氣的形態(tài)排出發(fā)動機(jī)，進(jìn)而造成其出現(xiàn)白煙現(xiàn)象。在此過程中，相關(guān)維修人員首先需要檢查冷卻器的溫度，以及燃油中是否存在積水。如發(fā)現(xiàn)冷卻器溫度異?；蛘呷加蛢?nèi)含水量較多，則需及時對柴油發(fā)動機(jī)進(jìn)行暖機(jī)或者更換燃油型號。與此同時，柴油發(fā)動機(jī)還會出現(xiàn)排放藍(lán)色煙霧的現(xiàn)象。發(fā)生這類情況通常是由于發(fā)動機(jī)內(nèi)部的油液面過高。或者氣缸內(nèi)部的壓力過大造成。因此，相關(guān)維修人員需及時將超量的機(jī)油及時排出，并設(shè)備內(nèi)部破損的構(gòu)件。

3.5 發(fā)動機(jī)不正常振動

柴油發(fā)動機(jī)如果出現(xiàn)震動劇烈的現(xiàn)象，通常是由于該設(shè)備中的減震器出現(xiàn)故障，維修人員需及時對其進(jìn)行檢查，在發(fā)現(xiàn)具體問題以后決定對其維修或者更換全新的減震器。另一方面，柴油機(jī)在運行中如果出現(xiàn)被驅(qū)動件的原因，造成柴油機(jī)在作業(yè)中出現(xiàn)偏離現(xiàn)象，則需要維修人員對該設(shè)備進(jìn)行拆裝，并做好螺絲的緊固工作。如果柴油發(fā)動機(jī)在安裝以后，其下方的底盤缺乏一定的剛性，那么維修人員需要及時對該設(shè)備進(jìn)行加固處理，保障其運行的穩(wěn)定性。

3.6 發(fā)動機(jī)發(fā)出異常的聲響

柴油發(fā)動機(jī)在運行中如果出現(xiàn)異響，可能會由多種因素導(dǎo)致。在其運行中，如果是柴油機(jī)燃燒過程中發(fā)出的敲擊聲音，那么通常會由以下幾種因素造成：①供油提前角異常。供油提前角出現(xiàn)異常會為整個設(shè)備帶來非常大的噴油壓力，維修人員需要根據(jù)設(shè)備的實際運轉(zhuǎn)情況對其進(jìn)行及時調(diào)整。②柴油發(fā)動機(jī)超負(fù)荷工作。維修人員需找到其超負(fù)荷工作的原因，如果發(fā)現(xiàn)設(shè)備中的噴油器與氣門之間的位置出現(xiàn)偏差，則需要及時進(jìn)行維修調(diào)整。

另一方面，如果柴油發(fā)動機(jī)出現(xiàn)敲擊機(jī)械的聲音，相關(guān)維修人員也需要對整個設(shè)備進(jìn)行及時檢修與調(diào)整。在此過程中，維修人員可從以下幾個方面檢查出現(xiàn)異響的原因：①排查進(jìn)排氣門。如果兩個構(gòu)件之間存在一定的間隙，那么則需要及時調(diào)整兩個構(gòu)件的位置，保障其在作業(yè)中不會發(fā)生碰撞或者共振的現(xiàn)象。②檢查活塞環(huán)是否出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。如活塞環(huán)出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象，會造成整個設(shè)備發(fā)出異響，并且如果沒有及時進(jìn)行修理。那么將會造成大故障的發(fā)生，因此，相關(guān)維修人員需要及時對該構(gòu)件進(jìn)行查看，如果在查看中發(fā)現(xiàn)該構(gòu)件沒有斷裂，但發(fā)生了比較嚴(yán)重的磨損，也許立即更換全新的活塞環(huán)。③氣缸內(nèi)進(jìn)入異物。這也是設(shè)備出現(xiàn)異響的重要因素之一。相關(guān)維修人員應(yīng)及時將氣缸中的異物取出，降低設(shè)備出現(xiàn)異響的幾率。

4 ?結(jié)束語

綜上所述，隨著近年來我國整體經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，現(xiàn)階段我國石油行業(yè)也在向著機(jī)械化、信息化的方向上順利發(fā)展。在此背景下，柴油發(fā)動機(jī)作為石油開采作業(yè)中不可或缺的重要機(jī)械設(shè)備之一。相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)在日常對該設(shè)備進(jìn)行管理與維護(hù)的過程中，明確該設(shè)備在運行中常見的幾種故障類型，并全面了解不同故障的維修方法，保障該設(shè)備在出現(xiàn)故障以后能夠第一時間得到針對性維修，保障其作業(yè)效率與作業(yè)質(zhì)量。

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