卡特柴油機(jī)常見故障及解決方案分析

任憲濤

（中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司，天津 300459）

柴油機(jī)作為工業(yè)生產(chǎn)的動(dòng)力機(jī)械，其安全性、可靠性、環(huán)保性等問題越來越受到人們的關(guān)注。當(dāng)前，卡特柴油機(jī)在海洋石油鉆井平臺(tái)以及采油平臺(tái)應(yīng)用廣泛。比如，修井機(jī)的鉆臺(tái)柴油機(jī)、泥漿泵的動(dòng)力源、應(yīng)急消防泵柴油機(jī)以及吊車柴油機(jī)。因在海洋平臺(tái)的大量應(yīng)用，其重要性不言而喻，柴油機(jī)出現(xiàn)故障，能夠快速判斷、處理故障，顯得尤為重要。因此，研究卡特柴油機(jī)常見故障類型及原因并采取相應(yīng)措施，有利于提高卡特柴油機(jī)的運(yùn)行可靠性。

1 機(jī)電設(shè)備維護(hù)工作及故障處理流程

1.1 定期檢查、潤(rùn)滑和保養(yǎng)柴油機(jī)

發(fā)動(dòng)機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的一種預(yù)防性維護(hù)。在對(duì)柴油機(jī)的長(zhǎng)期運(yùn)行過程中，隨著時(shí)間的推移，會(huì)出現(xiàn)許多故障和問題，嚴(yán)重影響柴油機(jī)的使用壽命。為了避免這些問題的出現(xiàn)，工作人員必須進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)工作，以確保生產(chǎn)過程中柴油機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。我們需要定期對(duì)柴油機(jī)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，以確保其正常工作。首先，查看各部件是否有損壞、磨損或松動(dòng)現(xiàn)象。其次，檢查柴油機(jī)上各緊固件是否松動(dòng)或損傷，以及柴油機(jī)連接處和連接螺栓是否有松動(dòng)現(xiàn)象。最后，檢查噴油器、調(diào)整氣門間隙、更換過濾器、更換滑油等。

1.2 柴油機(jī)的清潔

柴油機(jī)的清潔是柴油機(jī)維護(hù)的重要組成部分。為了確保柴油機(jī)的清潔，應(yīng)進(jìn)行必要的檢查，以防止有異物或污垢進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)；如果發(fā)現(xiàn)有異物或污垢，必須用合適的材料進(jìn)行清理；清洗時(shí)，必須注意預(yù)防高溫。清洗后，工作人員需要進(jìn)行必要的檢查，并按照規(guī)定程序進(jìn)行潤(rùn)滑、燃油、冷卻液和潤(rùn)滑油等。

1.3 定期檢查設(shè)備，發(fā)現(xiàn)故障及時(shí)排除

定期檢查設(shè)備的狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)解決。柴油機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，通常會(huì)導(dǎo)致柴油機(jī)無法正常運(yùn)行，進(jìn)一步影響正常生產(chǎn)。但是，一旦設(shè)備出現(xiàn)故障，工作人員必須根據(jù)其具體情況來確定設(shè)備的維修范圍，并找到合適的維修方案。

2 卡特柴油機(jī)常見故障和原因

2.1 自行熄火

氣缸壓力不足，氣缸壓力在空載情況下不能達(dá)到規(guī)定的燃燒壓力。柴油機(jī)工作中未使用機(jī)油，在氣缸內(nèi)與空氣混合后形成可燃?xì)鈶B(tài)燃料而自行熄火。氣缸墊損壞或破損，在裝配時(shí)由于擰緊的角度不對(duì)或密封不好，導(dǎo)致漏氣，也會(huì)引起柴油機(jī)自行熄火。發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油油路堵塞或進(jìn)油管漏油、噴油器卡滯等都會(huì)引起柴油機(jī)動(dòng)力不足而熄火。發(fā)動(dòng)機(jī)各傳感器故障。如氧傳感器失靈，噴油器卡滯等都會(huì)導(dǎo)致柴油機(jī)的動(dòng)力不足而熄火。

2.2 柴油機(jī)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定

在柴油機(jī)正常工況下，利用調(diào)速器的自動(dòng)調(diào)整功能，使發(fā)動(dòng)機(jī)的速度保持在一個(gè)較低的水平。波動(dòng)值只有幾轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)速度不超過0.5%。在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定的情況下，出現(xiàn)兩種情況：一是發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速有規(guī)律的波動(dòng)。一般稱為“游車”“喘振”。這種現(xiàn)象多見于低速運(yùn)轉(zhuǎn)的柴油機(jī)。二是發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速有無規(guī)則地變化。

（1）燃油系統(tǒng)原因。燃油系統(tǒng)無論哪個(gè)環(huán)節(jié)造成汽缸和各循環(huán)的供油不一致，都會(huì)造成柴油機(jī)各缸、各循環(huán)的做功不均，造成轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定。①燃料系統(tǒng)中存在空氣和水，會(huì)產(chǎn)生氣阻和水阻現(xiàn)象，從而導(dǎo)致燃料供給中斷。②噴油嘴針閥卡滯、噴油泵柱塞卡滯、噴油泵齒條卡滯等原因，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)各個(gè)循環(huán)系統(tǒng)的油量不均勻、霧化程度不均勻。③噴油泵活塞磨損嚴(yán)重，出油閥磨損嚴(yán)重，噴油器針閥磨損嚴(yán)重，都會(huì)導(dǎo)致燃油供給不均勻。④噴油器的霧化品質(zhì)差、出油閥的壓力差、壓力油管的阻力太大，造成二次或多次的噴油、滴漏，也是柴油機(jī)工作不穩(wěn)定的原因。⑤噴射油泵的各個(gè)氣缸的供油偏差過大，各個(gè)氣缸的做功偏差較大，也會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定。

（2）調(diào)速系統(tǒng)原因。調(diào)速器的功能是隨時(shí)調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的油量，保證發(fā)動(dòng)機(jī)的工作平穩(wěn)。當(dāng)外界負(fù)荷增大、減小時(shí)，柴油機(jī)的速度也不會(huì)有太大的改變。因此，如果調(diào)速器的各個(gè)部分有問題，就會(huì)導(dǎo)致調(diào)整失敗，從而造成發(fā)動(dòng)機(jī)的不穩(wěn)定。①調(diào)速器中的潤(rùn)滑油太多，使調(diào)速器的飛鐵及其他運(yùn)動(dòng)部件的工作阻力增加，并且不均勻，從而影響調(diào)速的敏感性和均勻性，使調(diào)速不穩(wěn)定。②調(diào)速器彈簧變形、斷裂、剛性小，會(huì)導(dǎo)致調(diào)速器的調(diào)整失效或調(diào)整不足，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定。③調(diào)速器飛鐵軸承磨損嚴(yán)重，或飛鐵等運(yùn)動(dòng)部件出現(xiàn)故障，造成調(diào)速器調(diào)整功能失效或調(diào)整不均，造成發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定。

（3）外部原因。柴油機(jī)帶有齒輪箱的離合器接合不良、打滑、工作機(jī)械負(fù)荷嚴(yán)重不穩(wěn)定等都會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)。

2.3 柴油機(jī)啟動(dòng)困難

在柴油機(jī)的實(shí)際應(yīng)用中，常常遇到柴油機(jī)啟動(dòng)困難或者啟動(dòng)失敗等故障?？偨Y(jié)有以下幾個(gè)方面。

（1）啟動(dòng)系統(tǒng)。按照啟動(dòng)源的不同，海洋采油平臺(tái)柴油機(jī)有兩種啟動(dòng)模式，一種為電啟動(dòng)，另一種為氣啟動(dòng)。吊車柴油機(jī)和應(yīng)急消防泵柴油機(jī)為電啟動(dòng)模式，而修井機(jī)設(shè)備為氣啟動(dòng)模式。電啟動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)幾類問題：蓄電池電壓不足、電量不夠；電馬達(dá)力矩太?。浑婑R達(dá)損壞；啟動(dòng)開關(guān)繼電器等損壞；電線接頭接觸不良；電源導(dǎo)線截面小，線太長(zhǎng)等。氣啟動(dòng)系統(tǒng)易出現(xiàn)氣管線漏氣；氣源壓力不足；繼氣器打不開；油控閥或氣控閥失靈；儲(chǔ)氣罐容積太小；氣馬達(dá)損壞；氣馬達(dá)飛輪齒圈嚙合不良；氣動(dòng)預(yù)供油泵壓力不足。

（2）燃油系統(tǒng)。燃油系統(tǒng)出現(xiàn)以下問題，導(dǎo)致柴油機(jī)啟動(dòng)困難。油壓低停車控制桿不能復(fù)位燃料箱閥門沒有開啟，燃料罐沒有油，燃料罐的高度過低，燃料路徑中存在氣體；柴油機(jī)濾清器的三通閥門沒有開啟，或柴油機(jī)濾清器過于污濁；超速停車設(shè)備沒有重置燃油噴射器的霧化問題；噴油嘴不抽油，也不吸油。

（3）進(jìn)排氣系統(tǒng)?？諝膺^濾器臟堵、中冷器臟堵、配氣正時(shí)不對(duì)、排氣系統(tǒng)臟堵等造成進(jìn)氣不暢通，導(dǎo)致柴油機(jī)啟動(dòng)困難或者無法啟動(dòng)。

（4）燃燒系統(tǒng)?；钊h(huán)、氣門缸蓋漏氣，比如，缸墊破損、活塞環(huán)磨損等。汽缸中的壓縮壓力不夠，活塞與汽缸頭之間的空隙過大或過??；油嘴超出氣缸蓋平面的范圍過大或過小。

（5）其他。柴油機(jī)帶載太大；機(jī)油溫度太低、黏度太大；水溫太低，在水泵內(nèi)結(jié)冰；柴油溫度太低、黏度太大；氣門碰活塞或者缸內(nèi)有異物；燒瓦、抱軸、拉缸等因素。

2.4 冒黑煙故障

柴油機(jī)排放出的黑色煙霧是由噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸中的燃料在燃燒過程中發(fā)生局部高溫缺氧而發(fā)生的，同時(shí)發(fā)生脫氫，形成了以碳為主的固體微粒。因此，不管是燃油系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、進(jìn)氣系統(tǒng)，只要是對(duì)燃燒系統(tǒng)有影響的，都會(huì)產(chǎn)生黑煙。燃料的燃燒：噴嘴霧化不佳、滴落或不正常；噴油器的燃油噴射壓力不正確供油提前角度過高或過大，個(gè)別氣缸供油過多，柴油品質(zhì)過低；出油閥門的堵塞副磨損嚴(yán)重，管路壓力太小；噴油管的高度過高過低地伸出氣缸蓋；壓力過小，油管內(nèi)部的孔洞會(huì)發(fā)生變形。進(jìn)、排氣系統(tǒng)：空氣過濾器堵塞；壓氣機(jī)污物堵塞；中冷器污物堵塞；排氣消聲器污物堵塞；配氣相位錯(cuò)誤；氣閥密封不良；增壓壓力太低。用途：柴油機(jī)超載；拉缸，燒瓦。

2.5 機(jī)油溫度異常

柴油機(jī)在技術(shù)工況下，一部分熱能轉(zhuǎn)化為有功，一部分被排氣管排出，另一部分則被機(jī)油和冷卻水帶走，當(dāng)機(jī)油經(jīng)過機(jī)油冷卻器，將熱量輸送到冷卻水中，使得發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度一直低于85℃。

（1）柴油機(jī)在超負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，燃油的熱量較高，機(jī)油吸收的熱量較大，從而使機(jī)油的溫度升高。

（2）如果冷水泵的流量很小，散熱器的散熱效果很差，或者發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻效果很差，或者風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速太低，那么就會(huì)導(dǎo)致機(jī)油的熱量無法傳遞，導(dǎo)致油溫升高。

（3）油盤油量不夠，或機(jī)油泵流量少，都會(huì)導(dǎo)致油量不夠，進(jìn)行循環(huán)換熱，散熱效果不好，還會(huì)導(dǎo)致機(jī)油溫度升高。

（4）當(dāng)軸承燒壞時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的摩擦熱量，或由于活塞圈的泄漏，產(chǎn)生的熱量會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度升高。

3 常見故障排除策略

3.1 自行熄火的排除策略

在檢查故障原因時(shí)，首先，要排除燃油系統(tǒng)的故障，可從以下幾個(gè)方面進(jìn)行。

（1）檢查噴油泵工作是否正常。

（2）檢查燃油系統(tǒng)的空氣流量是否正常。

（3）更換燃油濾清器，清洗油箱油垢。

（4）清洗進(jìn)氣道。

（5）對(duì)燃燒室進(jìn)行清潔。

3.2 轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定的排除策略

柴油發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，不但會(huì)影響柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，還會(huì)增大燃油消耗，從而降低燃油經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)，由于其旋轉(zhuǎn)速度不穩(wěn)定，其工作機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性也受到很大的影響。根據(jù)故障發(fā)生的原因和位置，有針對(duì)性地進(jìn)行排除。

（1）確保燃料供應(yīng)系統(tǒng)的工作狀態(tài)。①排出系統(tǒng)內(nèi)的空氣和濕氣，對(duì)柴油機(jī)的過濾器進(jìn)行清潔，確保油的通暢和充足；②對(duì)噴油裝置進(jìn)行檢修，以保證其霧化效果良好；③對(duì)噴油泵的柱塞、齒條、各氣缸的供油、排氣閥、彈簧、齒圈等進(jìn)行檢查、維修，以保證各氣缸的供油均勻。

（2）對(duì)調(diào)速器進(jìn)行檢驗(yàn)和維修。對(duì)調(diào)試儀相關(guān)的零件進(jìn)行檢查和維修，確保其工作正常。①將調(diào)速器中的過剩機(jī)油排出；②對(duì)大磨損的調(diào)速器傳動(dòng)部件進(jìn)行維修、更換，以保證其運(yùn)動(dòng)順暢；③對(duì)調(diào)速器的彈簧進(jìn)行檢驗(yàn)和維修。

（3）對(duì)各機(jī)器的傳動(dòng)進(jìn)行檢驗(yàn)。檢查各機(jī)器的傳動(dòng)，以便能自由地進(jìn)行嚙合，并能很好地配合。

3.3 啟動(dòng)不暢的排除策略

根據(jù)啟動(dòng)困難的現(xiàn)場(chǎng)，分析啟動(dòng)故障的原因，診斷的位置，有針對(duì)性地排除。

（1）啟動(dòng)系統(tǒng)發(fā)生故障，啟動(dòng)困難，啟動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，啟動(dòng)馬達(dá)、蓄電池、啟動(dòng)開關(guān)、繼電器等均需單獨(dú)修理或更換。當(dāng)啟動(dòng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，必須對(duì)氣動(dòng)馬達(dá)、氣控閥、油控閥、繼氣器和管道進(jìn)行維修，以確保供氣足夠。

（2）由于機(jī)械系統(tǒng)的故障而導(dǎo)致的啟動(dòng)困難，必須排除影響發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn)的原因，例如，重新安裝發(fā)動(dòng)機(jī)，確保各個(gè)零件之間的空隙和運(yùn)動(dòng)零件的自由移動(dòng)。

（3）由于外界原因造成的啟動(dòng)困難，在發(fā)動(dòng)前應(yīng)該先進(jìn)行油預(yù)熱，然后再加水，并與工作機(jī)器斷開。

（4）由于運(yùn)行原因造成的啟動(dòng)困難，必須嚴(yán)格按照操作規(guī)范進(jìn)行。例如，對(duì)閥門、拉桿、加足燃料、排凈燃油系統(tǒng)的空氣等。

（5）因燃料系統(tǒng)故障而導(dǎo)致的啟動(dòng)困難，應(yīng)對(duì)相關(guān)零件進(jìn)行檢查、修理或替換，例如油泵、噴油器、油濾器、油泵、油泵等，并對(duì)進(jìn)油提前角度進(jìn)行調(diào)節(jié)。

（6）進(jìn)氣和排氣系統(tǒng)的失效導(dǎo)致了啟動(dòng)的困難，必須對(duì)排氣的時(shí)間進(jìn)行檢查和調(diào)節(jié)，并對(duì)中冷器、空氣過濾器、消聲器等進(jìn)行清潔，并對(duì)活塞環(huán)、排氣閥等進(jìn)行更換。

3.4 冒黑煙故障的排除策略

故障現(xiàn)象：柴油機(jī)工作時(shí)，冒出黑色煙霧，有時(shí)是一種特殊的黑煙，它經(jīng)常在高溫下產(chǎn)生。這種故障是柴油中的某些雜質(zhì)引起的。排除策略：檢查發(fā)動(dòng)機(jī)的所有潤(rùn)滑油管道，并仔細(xì)檢查油道（在噴油嘴附近）。如果有任何堵塞或其他缺陷，應(yīng)該及時(shí)修理或更換。如果冒煙嚴(yán)重（尤其是在負(fù)荷變化時(shí)），則可能是由于溫度過高和油溫過高造成的。當(dāng)柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，潤(rùn)滑油通過油底殼從缸蓋和缸套的縫隙中溢出，使排氣管冒煙。因此，如果出現(xiàn)這種情況時(shí)，必須立即進(jìn)行處理。但由于冒煙很嚴(yán)重而不能立即進(jìn)行處理時(shí)（如發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷太大），可以采取一些措施來防止冒煙：如果柴油機(jī)不工作時(shí)，應(yīng)立即停車；如果油溫過高或油溫過低時(shí)必須停車；在負(fù)荷變化時(shí)，應(yīng)該檢查油量和供油情況是否正常等。

3.5 油溫異常排查解決策略

針對(duì)造成油溫不正常的原因，進(jìn)行了以下檢查：

（1）加足機(jī)油，排氣管道內(nèi)的氣體，排除空氣阻力。

（2）由于冷卻系統(tǒng)的原因，必須對(duì)油冷卻器進(jìn)行清潔或更換，使其冷卻效果得到恢復(fù)，并對(duì)水泵進(jìn)行維修或更換，以確保水量充足；調(diào)節(jié)皮帶的彈性，以保證風(fēng)機(jī)的速度；清潔或維修低溫散熱器，使其恢復(fù)散熱。

（3）如果是由潤(rùn)滑系統(tǒng)引起的，那么發(fā)動(dòng)機(jī)油泵的泵量要符合規(guī)定的范圍，必須進(jìn)行維修或更換。

（4）如果是超載所致，則應(yīng)該進(jìn)行卸載操作。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展水平的不斷提升與進(jìn)步，對(duì)柴油機(jī)設(shè)備也提出了更高的要求。在此背景下，為了進(jìn)一步提高卡特柴油機(jī)械設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量、效率以及穩(wěn)定性等，就必須強(qiáng)化對(duì)其故障分析以及維修方法等方面的研究與分析工作。做好柴油機(jī)保養(yǎng)工作，保證潤(rùn)滑油及時(shí)、適量添加，避免機(jī)油油位過高。保證機(jī)油濾清器暢通。定期檢查機(jī)油的油位，保證正常使用。定期清洗柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)、空氣濾清器、燃油系統(tǒng)等部件，及時(shí)清理積碳。對(duì)柴油機(jī)定期進(jìn)行保養(yǎng)和維修，保證正常運(yùn)行狀態(tài)，必要時(shí)對(duì)柴油機(jī)進(jìn)行大修。