冯建州（胜利石油管理局黄河钻井总公司钻井四公司）
摘要：柴油机作为石油钻井生产的主要动力输出保障装备，其工作效率及使用效果成为制约钻井成产的主要因素之一。柴油机出现各类故障，如何在第一时间内判断故障产生的原因，进行高效的诊断，是排除柴油机故障问题的先决条件。本文对柴油机常见故障进行分类，介绍了柴油机产生故障的原因，阐述了柴油机故障的诊断步骤和方法。
关键词：钻井柴油机常见故障分析诊断方法探讨
0引言
钻井施工由于受施工地点的限制，通常情况下都是选择远离人员密集地区施工，因此，在特定的条件下，很难接入工业电网，所以各种型号的钻井设备多选择柴油机作为主要的动力源，用于发电、带泵等工作。基于这种情况，一旦柴油机发生故障而不能使用，将会给生产带来极大地不便。所以对柴油机常见故障的掌握显得尤为重要。
1柴油机常见故障种类分析
1.1柴油机冒黑烟
柴油机排烟异常响了柴油机的动力性、经济性和可靠性，也对大气环境造成严重污染。造成柴油机冒黑烟的因素很多，有燃油供给系统，燃烧，进排气系统及其他系统故障等都会造成排黑烟。
1.1.1供油系统故障供油提前角不正确。柴油机的供油提前角是为了使燃油在进入气缸后能充分与空气混合，进行充分燃烧的最佳供油角度。每台柴油机根据工况的不同都应有合适的供油角度。提前角偏大：如果提前角偏大，这时汽缸内的压缩空气压力和温度都相对较低，这时喷油会影响燃烧效率。
1.2进排气机构、活塞连杆组件可能产生的故障
1.2.1汽缸压缩压力不足造成汽缸压缩压力不足的主要原因有：活塞环严重磨损，气门与气门座密封不严、汽缸床垫片厚度过大造成压缩压力不足。a.活塞顶间隙过大。在装配时，如果没有检查和调整好活塞顶与气缸盖之间的间隙，将直接影响汽缸的压缩比，从而影响压缩压力。
1.2.2气门间隙不正确造成气门间隙不正确的主要原因是装配调整错误、进排气系统传动件子间的磨损。气门间隙不正确将影响配气正时，也就是该进气时不进气，该关闭时未关闭，影响汽缸进气量。导致油气混合不充分，燃烧不完全。除冒黑烟外还伴随柴油机动力不足、启动困难、金属敲击声等现象。
1.3进、排气系统故障
如果空气滤芯使用时间过长或者使用劣质空气滤芯，均可能造成进气阻力增大，导致进入汽缸的新鲜空气减少，柴油燃烧不完全。进气管路堵塞或管路太长，会增加进气阻力，造成进气阻力过大，进气温度高，导致黑烟产生。另外，排气管污堵、排气引管污堵和废气涡轮故障，也会对排气造成影响。
1.4增压器故障
增压器的污堵，喷咀环的磨损，增压器的润滑、浮动套磨损情况，增压器的喘振现象，振动幅度等都会对柴油机的排烟情况造成影响。
另外燃油的质量、粘度、杂质含量以及环境、空气含氧量也会对柴油机的排气造成影响。
1.5柴油机冒白烟
柴油机水温过低，会使柴油机燃烧室内的温度过低，柴油喷入后不易雾化燃烧，部分柴油仍呈雾滴状随排气排出，则烟色呈白色。柴油机工作时，水温低于67°C以下时，称为冷态；柴油机在过冷状态下工作，对寿命十分不利，应积极采取措施，防止柴油机在过冷状态下工作。柴油机启动后，应怠速动转3-5min，然后以中油门、中小负荷工作，以进行慢车暖机，待柴油机水温达到水温表绿色范围后，再以大油门工作。喷油提前角过小，柴油喷入后来不及雾化燃烧，油雾随排气带出，烟色呈白色或灰白烟。柴油质量差，或柴油中含水分过多，燃烧时会生成过多的水蒸气，呈白色或灰白色烟雾排出。
1.6柴油机冒蓝烟
烧机油是柴油机冒蓝烟的最主要原因，也就是机油进入了燃烧腔内。一方面，油底壳机油量过多，超过了机油限定高度，机油进入燃烧腔内；另一方面，汽缸、活塞、活塞环过度磨损或活塞环对口，气门与气门导管磨损，导致机油窜入；第三，涡轮增压器漏油，促使机油窜入。
1.7柴油机拉缸
拉缸现象是在石油钻井生产中，柴油机在运行生产中产生的一种危害很大的也时有发生的故障。拉缸时候产生的磨损量很大，可达到正常磨损的几十甚至几百倍。柴油机拉缸根据损伤的程度轻缓不同可分为轻擦伤、划伤、和抱死等几种故障。前两者拉缸属于轻微的拉缸行为，通常可自行修复。若及时发现情况，排除故障，可以避免大的机械事故和损失。
2柴油机产生故障的原因分析
2.1违章操作
沿用一些错误的习惯做法进行操作，从而破坏了柴油机正常的工作条件，使零部件遭到损坏，引起柴油机故障。常见的操作错误有：
（1）新机或大修后的柴油机，不经过充分的磨合运行，而直接带高负荷使用，造成零件严重磨损，甚至出现拉缸或活塞卡住等严重事故。
（2）冷车起动后，不经过暖车运行，而直接带高负荷运行，造成零件严重磨损，引起柴油机故障。
（3）机油量不足，使柴油机润滑条件恶化，造成零件严重磨损，甚至使零件表发生烧损现象。
（4）冷却水量不足，是受热零件温度过高而烧损。在运行中发生断水现象后，又直接加入冷水，使受热零件产生严重变形或出现裂纹现象。
（5）运转中机油和冷却水温度过低，或油温过高、油压过低，加快零件磨损。
（6）长时间超负荷、超转速运行，或导致发生飞车事故，造成零件严重磨损与损坏。
（7）长时间怠速运转，使柴油机工作性能恶化。
（8）带负荷进行停车，使受热零件造成配合破坏或出现骤冷裂纹。
（9）高速运转中使用防爆装置进行停车，使配气机构零件（如气门弹簧）损坏。
（10）用柴油机带动柴油机起动，俗称“车带车”，造成柴油机起动时，轴瓦与曲轴之间无润滑，使轴瓦表面磨损加剧，影响柴油机寿命。
2.2使用维护保养不良
（1）不及时地添加机油和定期更换机油，造成机油量不足或机油污染变质而丧失润滑性能。不及时清洗机油滤清器，造成机油流通阻力增加，甚至堵塞，使润滑条件恶化，引起零件严重磨损。
（2）不按时清洗燃油滤清器和燃油箱，造成燃油系统堵塞，供油量不足，使柴油机工作无力。同时还会使大量杂质进入各精密偶件内，破坏其正常工作。
（3）不按时清理空气滤清器，使滤清效果降低，空气流通阻力增大，进气量减少，造成柴油机工作无力，并引起气缸等零件严重磨损。并引起增压器漏油。
（4）在环境温度较低时，柴油机停车后没有放净冷却水，以致冻坏有关零件。冷却系统没有按时清洗，使零件内部水垢、污物积覆严重，造成冷却不良，使零件过热损坏。
（5）不按时检查和调整气门间隙，因间隙过大，造成配气机构加速磨损和气门弹簧断裂等事故。
（6）喷油器不定期校对，喷油压力低或油头堵塞，使柴油机声音异常，功率不足，堵塞严重时使机油变稀，造成机油压力降低。
（7）不按时检查和调整供油提前角。供油提前角的大小，对柴油机的工作性能影响很大。如供油提前角过大，柴油机工作粗暴，而且怠速不良，起动困难；供油提前角过小，则使柴油机油耗增加，排温升高，易发生胶化，甚至使活塞烧坏。
2.3柴油机装配和调整错误
（1）活塞与气缸套配合间隙不符合规定要求，活塞环上下位置装倒，环开口位置没有交错安装等，造成气缸漏气和窜油现象。
（2）主轴承或连杆轴承没有按照装配位置标记安装，使位置颠倒或错换，配合间隙及扭紧力矩不符合规定要求，造成严重磨损或烧瓦事故。
（3）定时齿轮没有按装配位置标记进行装配，使齿轮啮合关系错误，以致造成活塞与气门发生碰撞。供油时间不正确，使燃烧恶化，功率不足，排烟大，起动困难，甚至根本不能起动。
（4）气门间隙不符合规定要求，造成气门关闭不严，引起气门等零件烧损，或加速配气机构零件的磨损。
（5）供油提前角不正确，各缸供油间隔和供油量不均匀，使柴油机运转不稳定，燃烧情况恶化。
（6）各系统中压力调节装置调整不正确，如机油压力调节阀、欠压自动停车装置、超速安全装置、使系统工作不正常，造成柴油机工作失误。7）在现场使用中柴油机和万向节连接不同，造成柴油机强烈的振动。
3柴油机故障的诊断步骤和方法
3.1弄清故障现象
（1）在故障发生之前出现过哪些症状？2）在这之前进行过哪些修理和保养工作？3）以前是否出现过类似故障？
3.2判断故障发生部位
异常声响判断法。用一根细长的金属棒或长螺丝刀，将尖端触到被检查部位表面，另一端贴近耳旁，可较清晰地监听到异常声响产生的部位、声响大小和性质。不同部位所发出的声响往往不同，如主轴承间隙过大时，发出冲击作用时的声响是沉重而发闷，而气门碰活塞的声响是清脆的。
部分停止法。经分析怀疑故障是由某一工作部位所引起时，可使该部分局部停止工作，观察故障现象是否消失，从而可断定故障发生部位。
比较法。根据故障分析，怀疑为某部件或零件所造成的。此时可将该零件更换一合格新件，然后比较更换零件前后柴油机工作状况是否有变化，从而找出故障的原因。
试探法。用改变局部范围内的技术状况，观察其对柴油机工作性能的影响，以判断故障原因。
3.3故障检查
故障检查的一般程序是：先易后难，由表及里，从简到繁，按系分段，有顺序有步骤地进行检查、分析判断。
3.4找出并消除故障的基本原因
在故障的部位确定后，除应采取措施进行修复，使其恢复正常工作外，还要将故障的基本原因找出并加以消除，以免今后重复发生相同的故障。
4结束语
随着油田石油钻井生产规模的不断扩大，对钻井装备的要求也越来越高。钻井装备使用的有效性、合理性、机修时率及使用寿命等因素直接制约着钻井生产的连续性。柴油机的正常使用可以通过及时保养、定期检查加以控制，而产生故障后，要第一时间对故障机组进行诊断，为准确排除故障恢复正常运行打下基础。
参考文献：
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[2]冯二浩，陆辉山，潘宏侠.柴油机故障诊断研究综述[J].机械管理开发.2010（02）