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[摘 要]柴油机是钻井过程中的重要设备之一，为钻井施工提供能源和动力。钻井柴油机长期处于野外运行环境恶劣导致出现故障，从而严重影响钻井工程的进展和施工的质量。本文列出了柴油机在运转过程中的几种常见故障发生的原因，并有效排除故障，提高设备完好率，从而提高钻井时效。
[关键词]钻井；柴油机；故障；因素分析；维修保养
中图分类号：[TJ07] 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）09-0391-01
引言
柴油机是一种复杂的热力机械，钻井过程中工况复杂，工作条件恶劣。因此，经常发生故障。由于柴油机的结构和使用环境不同，引起柴油机的故障原因、故障现象也不相同。对待具体故障，应根据不同情况具体分析。下面谈谈钻井用柴油机常见的故障诊断和如何正确保养使用。
1 柴油机故障类型及因素分析
1.1 工作机构分析
柴油机超载运转是造成重要零件早期损坏的主要原因。一般认为，超载就是曲轴上载荷超过允许限度。实际上即使曲轴上载荷正常.从应力的角度来说，也可能严重超载。例如，由于主轴承磨损不均而破坏其同轴性时，将使曲轴产生附加弯曲应力，这是因为轴承磨损可引起较大的弯曲变形，可使附加弯曲应力的幅度超过正常工作应力，所以主轴承磨损超过一定限度后，曲轴就经常处于超载状态。这说明工作机构发生故障的基本因素是配合间隙的变化。
1.2 润滑系统故障及分析
润滑系统系统应满足三项基本条件：机油泵的出口压力和流量满足需要；各润滑点的流量分配满足需要；润滑油的理化性能满足要求要保证柴油机运转可靠，这三项条件必须同时满足通常情况，主油道的油压和油温正常，润滑系统的工作就是正常的，但这只能说明机油泵工作正常并不能反映流量分配是否正常。齿轮泵出口安装有溢流阀，如并联油路中某一条受阻，流量的变化就不可能从主油道的油压指示得到判断.发生这种情形时，由于个别轴承的不正常磨损而形成事故隐患，严重时可发生烧瓦事故。润滑油的温度与磨损存在密切联系。温度较低时，润滑油粘度高增加流动阻力，可能发生供油不足造成半干磨；温度较高时。润滑油粘度低可能破坏油膜，也会发生半干磨。油温过高和过低不但损伤轴承，还会加速润滑油的氧化变质，进而引起意外损伤甚至烧瓦。
1.3 燃料系统故障及分析
燃料系统工作不正常的结果是直接降低功率和热效率。功率下降后，必须增加供油量以满足增大功率的需要；热效率降低则使废热大量增加。增加的废热往往成为引发一些重大故障的根源，如活塞过热、排气门烧蚀、润滑油结焦和水温、润滑油温异常升高等。
1.4 冷却系统故障及分析
冷却系统工作不正常的影响是引起柴油机的过热故障，如功率下降、气缸活塞受强烈摩擦而损坏以及缸盖产生裂纹等。据资料介绍，水冷系统影响可靠性的一个特殊问题是缸套穴蚀，但不是所有水冷柴油机都存在穴蚀问题。
1.5 使用维护规程得不到有效贯彻
柴油机在使用维护规程中制定了相应的技术措施.如果严格实施维护规程的规定，一般来说柴油机的运转是可靠的，但使用维护规程在实际生产工作中往往难以全面有效贯彻，运转可靠性也就难以保证。因此，柴油机经常发生故障甚至重大事故。
2 钻井柴油机保养对策探讨
2.1 正确使用润滑油
润滑油具有润滑、冷却、清洗、密封、防锈和缓冲等作用，其中润滑作用是主要的。润滑油通过油泵、管道采用压力和飞溅等方法到达各个摩擦部位，把金属机件的干摩擦变为机油层之间的液体摩擦，可显著地减少机件的磨损，既能节约燃料，又能更好发挥机械的有效功率。
正确选用并及时更换润滑油。选用润滑油牌号主要考虑两个条件：根据柴油机工作条件的苛刻程度选用适当的润滑油品种：根据所在地区季节气温，结合柴油机的性能和技术报告，选用适当的润滑油牌号。虽然有规定的换油周期但因柴油机的磨损程度不同，润滑油质量有差异，再加上地区气候与作业条件的不同，都会影响润滑油的更换周期。换早了造成浪费，换迟了又因润滑油老化而引起柴油机其他的故障。
2.2 严防水分、柴油流入油底壳
若缸盖、机体有裂纹，缸套阻水圈老化失效或缸垫冲坏，或水冷式机油散热器芯子损坏，都会使冷却水流人油底壳。另外，柴油机在做功过程中总有一些废气窜入油底壳，若通气管被堵，废气中的冷凝水会滴人润滑油中，拆卸缸盖时一定要先将水放净，防止水流入油底壳：更换或添加润滑油时也应防止雨雪或其他水进入润滑油，润滑油遇水后会很快变质，必须立即更换。柴油机喷油泵的供油量过大、供油压力过低或喷油器滴油、雾化不良时，会使喷人缸内的柴油得不到充分燃烧，其中一部分将沿缸壁流入油底壳，致使润滑油变稀，粘度下降过早失去润滑作用。因此要定期检查喷油泵与喷油器，及早更换磨损超限的柱塞，出油阀与喷油咀偶件。
2.3 防止沙尘杂质进入
沙尘进入润滑油后，会侵入各运动件的配合面，加速机件的磨损，同时产生的许多金属碎屑进入润滑油后将缩短其更换周期。因此，在润滑油存放、加注和更换柴油滤清器时防止灰尘侵人按时保养空气滤清器，以防止由气缸窜入油底壳。若润滑油滤清器过脏被堵，未经过滤的润滑油就会从旁通阀直接流入主油道，既加速机件磨损，也会使润滑油过早脏污失效，因此要按时保养润滑油滤清器。
2.4 严防怠速运转过长
怠速运转，指柴油机在最低空载低速下运转。这种运转时间不能过长。有些井队在柴油机安装后进行几十小时的怠速磨合；还有的井队在钻机较长时间不工作情况下，也使柴油机继续怠速运转，这无论对性能指标还是寿命指标都是不利的。
柴油機长期怠速运转，柴油机热负荷低，活塞和缸套间隙大，造成柴油机窜机油，使机油消耗量增大。柴油机长期怠速运转，此时由于喷油泵各缸供油量平衡性差，造成柴油机各缸作功不均匀，特别是此时由于燃烧不好，废气中HC和CO含量增加造成对环境的污染。
柴油机长期怠速运转，柴油机窜机油严重和燃烧不良，所以造成柴油机结碳严重，严重者将导致气阀卡死现象和活塞与缸套之间余隙消除，以至于柴油机无法运转。
2.5 柴油机的加速加载和停车要缓
一般情况下，柴油机加速加载不要太快。否则将由于柴油机机械负荷和热负荷变化太快.柴油机振动加剧，加速加载越快，柴油机振动越大，烟度越大将导致柴油机零部件的损坏，并使柴油机冒烟增大污染环境，所以一般情况下，应缓慢加载。柴油机启动后应先预热，待润滑油温度高于七十摄氏度时，才允许全负荷运转。在停车过程中，柴油机应先卸载，逐渐降速在怠速运转一段时间，待机油温度、水温降到六十摄氏度后再停车。否则，将由于润滑油温太高。粘度太小，润滑部位形不成油膜，而使柴油機再次启动时造成润滑部的异常磨损。另外，要合理控制冷却水温。
2.6 要加强润滑系统的保养
（1）进入冬季，应及时换用冬季润滑油，同时更换机油滤油滤清器，并且注意对机油压力表进行必要的检查。当环境温度低于-10℃度，对带预热装置的柴油机起动时，可先打开预热开关，预热柴油机30s。
（2）柴油机起动前，用带盖的桶盛柴油机润滑油，放在水中烫热至70℃―80℃度后再加入油底壳。注意：不得将润滑油加热到沸腾的程度，也不应直接用火烤油桶或油底壳，以免润滑油变质。
（3）长期停机时，柴油机熄火后趁热放出油底壳中的润滑油，盛放于净桶内，以备下次继续使用。
3 结束语
综上所述，围绕钻井柴油机易出现的各类故障分析了产出的原因。柴油机的使用保养比维修更重要，要掌握科学的保养和使用方法，以便延长柴油机的使用寿命，从而提高钻井效率和企业的经济效益。
参考文献
[1] 周莉莉.可重组制造系统设备诊断指标体系及方法探讨[J].机械设计与制造，2008年07期.
[2] 雷晓程，等.浅谈钻井机械设备的维修保养[J].中国石油和化工标准与质量，2012年1期.
[关键词]钻井；柴油机；故障；因素分析；维修保养
中图分类号：[TJ07] 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）09-0391-01
引言
柴油机是一种复杂的热力机械，钻井过程中工况复杂，工作条件恶劣。因此，经常发生故障。由于柴油机的结构和使用环境不同，引起柴油机的故障原因、故障现象也不相同。对待具体故障，应根据不同情况具体分析。下面谈谈钻井用柴油机常见的故障诊断和如何正确保养使用。
1 柴油机故障类型及因素分析
1.1 工作机构分析
柴油机超载运转是造成重要零件早期损坏的主要原因。一般认为，超载就是曲轴上载荷超过允许限度。实际上即使曲轴上载荷正常.从应力的角度来说，也可能严重超载。例如，由于主轴承磨损不均而破坏其同轴性时，将使曲轴产生附加弯曲应力，这是因为轴承磨损可引起较大的弯曲变形，可使附加弯曲应力的幅度超过正常工作应力，所以主轴承磨损超过一定限度后，曲轴就经常处于超载状态。这说明工作机构发生故障的基本因素是配合间隙的变化。
1.2 润滑系统故障及分析
润滑系统系统应满足三项基本条件：机油泵的出口压力和流量满足需要；各润滑点的流量分配满足需要；润滑油的理化性能满足要求要保证柴油机运转可靠，这三项条件必须同时满足通常情况，主油道的油压和油温正常，润滑系统的工作就是正常的，但这只能说明机油泵工作正常并不能反映流量分配是否正常。齿轮泵出口安装有溢流阀，如并联油路中某一条受阻，流量的变化就不可能从主油道的油压指示得到判断.发生这种情形时，由于个别轴承的不正常磨损而形成事故隐患，严重时可发生烧瓦事故。润滑油的温度与磨损存在密切联系。温度较低时，润滑油粘度高增加流动阻力，可能发生供油不足造成半干磨；温度较高时。润滑油粘度低可能破坏油膜，也会发生半干磨。油温过高和过低不但损伤轴承，还会加速润滑油的氧化变质，进而引起意外损伤甚至烧瓦。
1.3 燃料系统故障及分析
燃料系统工作不正常的结果是直接降低功率和热效率。功率下降后，必须增加供油量以满足增大功率的需要；热效率降低则使废热大量增加。增加的废热往往成为引发一些重大故障的根源，如活塞过热、排气门烧蚀、润滑油结焦和水温、润滑油温异常升高等。
1.4 冷却系统故障及分析
冷却系统工作不正常的影响是引起柴油机的过热故障，如功率下降、气缸活塞受强烈摩擦而损坏以及缸盖产生裂纹等。据资料介绍，水冷系统影响可靠性的一个特殊问题是缸套穴蚀，但不是所有水冷柴油机都存在穴蚀问题。
1.5 使用维护规程得不到有效贯彻
柴油机在使用维护规程中制定了相应的技术措施.如果严格实施维护规程的规定，一般来说柴油机的运转是可靠的，但使用维护规程在实际生产工作中往往难以全面有效贯彻，运转可靠性也就难以保证。因此，柴油机经常发生故障甚至重大事故。
2 钻井柴油机保养对策探讨
2.1 正确使用润滑油
润滑油具有润滑、冷却、清洗、密封、防锈和缓冲等作用，其中润滑作用是主要的。润滑油通过油泵、管道采用压力和飞溅等方法到达各个摩擦部位，把金属机件的干摩擦变为机油层之间的液体摩擦，可显著地减少机件的磨损，既能节约燃料，又能更好发挥机械的有效功率。
正确选用并及时更换润滑油。选用润滑油牌号主要考虑两个条件：根据柴油机工作条件的苛刻程度选用适当的润滑油品种：根据所在地区季节气温，结合柴油机的性能和技术报告，选用适当的润滑油牌号。虽然有规定的换油周期但因柴油机的磨损程度不同，润滑油质量有差异，再加上地区气候与作业条件的不同，都会影响润滑油的更换周期。换早了造成浪费，换迟了又因润滑油老化而引起柴油机其他的故障。
2.2 严防水分、柴油流入油底壳
若缸盖、机体有裂纹，缸套阻水圈老化失效或缸垫冲坏，或水冷式机油散热器芯子损坏，都会使冷却水流人油底壳。另外，柴油机在做功过程中总有一些废气窜入油底壳，若通气管被堵，废气中的冷凝水会滴人润滑油中，拆卸缸盖时一定要先将水放净，防止水流入油底壳：更换或添加润滑油时也应防止雨雪或其他水进入润滑油，润滑油遇水后会很快变质，必须立即更换。柴油机喷油泵的供油量过大、供油压力过低或喷油器滴油、雾化不良时，会使喷人缸内的柴油得不到充分燃烧，其中一部分将沿缸壁流入油底壳，致使润滑油变稀，粘度下降过早失去润滑作用。因此要定期检查喷油泵与喷油器，及早更换磨损超限的柱塞，出油阀与喷油咀偶件。
2.3 防止沙尘杂质进入
沙尘进入润滑油后，会侵入各运动件的配合面，加速机件的磨损，同时产生的许多金属碎屑进入润滑油后将缩短其更换周期。因此，在润滑油存放、加注和更换柴油滤清器时防止灰尘侵人按时保养空气滤清器，以防止由气缸窜入油底壳。若润滑油滤清器过脏被堵，未经过滤的润滑油就会从旁通阀直接流入主油道，既加速机件磨损，也会使润滑油过早脏污失效，因此要按时保养润滑油滤清器。
2.4 严防怠速运转过长
怠速运转，指柴油机在最低空载低速下运转。这种运转时间不能过长。有些井队在柴油机安装后进行几十小时的怠速磨合；还有的井队在钻机较长时间不工作情况下，也使柴油机继续怠速运转，这无论对性能指标还是寿命指标都是不利的。
柴油機长期怠速运转，柴油机热负荷低，活塞和缸套间隙大，造成柴油机窜机油，使机油消耗量增大。柴油机长期怠速运转，此时由于喷油泵各缸供油量平衡性差，造成柴油机各缸作功不均匀，特别是此时由于燃烧不好，废气中HC和CO含量增加造成对环境的污染。
柴油机长期怠速运转，柴油机窜机油严重和燃烧不良，所以造成柴油机结碳严重，严重者将导致气阀卡死现象和活塞与缸套之间余隙消除，以至于柴油机无法运转。
2.5 柴油机的加速加载和停车要缓
一般情况下，柴油机加速加载不要太快。否则将由于柴油机机械负荷和热负荷变化太快.柴油机振动加剧，加速加载越快，柴油机振动越大，烟度越大将导致柴油机零部件的损坏，并使柴油机冒烟增大污染环境，所以一般情况下，应缓慢加载。柴油机启动后应先预热，待润滑油温度高于七十摄氏度时，才允许全负荷运转。在停车过程中，柴油机应先卸载，逐渐降速在怠速运转一段时间，待机油温度、水温降到六十摄氏度后再停车。否则，将由于润滑油温太高。粘度太小，润滑部位形不成油膜，而使柴油機再次启动时造成润滑部的异常磨损。另外，要合理控制冷却水温。
2.6 要加强润滑系统的保养
（1）进入冬季，应及时换用冬季润滑油，同时更换机油滤油滤清器，并且注意对机油压力表进行必要的检查。当环境温度低于-10℃度，对带预热装置的柴油机起动时，可先打开预热开关，预热柴油机30s。
（2）柴油机起动前，用带盖的桶盛柴油机润滑油，放在水中烫热至70℃―80℃度后再加入油底壳。注意：不得将润滑油加热到沸腾的程度，也不应直接用火烤油桶或油底壳，以免润滑油变质。
（3）长期停机时，柴油机熄火后趁热放出油底壳中的润滑油，盛放于净桶内，以备下次继续使用。
3 结束语
综上所述，围绕钻井柴油机易出现的各类故障分析了产出的原因。柴油机的使用保养比维修更重要，要掌握科学的保养和使用方法，以便延长柴油机的使用寿命，从而提高钻井效率和企业的经济效益。
参考文献
[1] 周莉莉.可重组制造系统设备诊断指标体系及方法探讨[J].机械设计与制造，2008年07期.
[2] 雷晓程，等.浅谈钻井机械设备的维修保养[J].中国石油和化工标准与质量，2012年1期.