卓(zhuó)林 郭靖 孫濤
摘 要(yào):柴油機是一種複雜(zá)的熱力機械,鑽井過程中工(gōng)況複雜,工作條件惡劣,因(yīn)此,經常發生故障。由於柴油機的結構和使用環境不同,引起柴油機的故障原因、故障現(xiàn)象也不相同,故障率高達3%。鑽井用柴油機拉缸是指在活塞環的運動範圍內(nèi),氣缸內壁出現明顯的縱向機械劃痕和刮傷,嚴重(chóng)時(shí)發生活塞脫頂或脹缸(gāng)事故,因此說拉缸是一個重大的質量問題。鑽井用柴油機拉缸及滾動軸承損傷的現象在一段時間內特別嚴重,經過分析和比較,認為產生拉(lā)缸及滾動軸承損傷的質量問題和外來零部件質量是否合格有(yǒu)著密(mì)切的因果關係。本文對拉缸及滾動軸承損(sǔn)傷的故障模式進行原因(yīn)解析(xī)。
關鍵詞:鑽井柴油機;柴油機結構;拉缸;滾(gǔn)動軸承;故障模式;預防
對待鑽井柴油機具(jù)體故障,應根據(jù)不(bú)同情況具(jù)體分析。隨著國內鑽井規模的不斷擴大,柴油機為鑽井提供能源和動力,柴油(yóu)機作為鑽井生產的(de)主要動力保障,在鑽井的實際操作過程中會由於柴油機(jī)的(de)結構或使用環境等因素導致出現故障(zhàng),從而嚴(yán)重影響鑽井工程(chéng)的進展。針對鑽井用柴油(yóu)機常見的拉缸及滾動(dòng)軸承損傷,零部件質量的好(hǎo)壞起著決定性的影響。本文列舉了一段時間內上述因素對出現拉缸及滾動軸承損傷現象產生(shēng)的影響,並提出了一些針對(duì)性的預防措施。
1 鑽井用柴油機(jī)拉缸
(1)拉缸磨損的機理。直觀的說是兩個摩擦表麵之間(jiān)沒(méi)有油膜存在而產生的(de)一種局部金屬溶著現象。氣缸壁、活塞和活塞環(huán)在一定的溫度下相互配工作,機(jī)油起(qǐ)著(zhe)潤滑、減磨、冷(lěng)卻、清洗和密封的作用。此時一但缺少機(jī)油的潤滑,兩種金屬(shǔ)由原來的液態摩擦變(biàn)為固體的幹摩擦,就會(huì)產(chǎn)生局部高溫,導致接觸點處發生溶融。油膜如(rú)果(guǒ)恢複遲緩(huǎn),溶點擴大,缸壁、活塞、活塞環嚴(yán)重損傷,在缸壁(bì)表麵呈現溶(róng)融流動狀態,顯示不規則、不均勻的溝痕和皺褶,這就形成(chéng)了拉缸。
(2)拉(lā)缸的原因。造成(chéng)鑽井(jǐng)用柴油機拉缸的因素主要有使用因(yīn)素、裝配因素(sù)、製造加工(gōng)因素,其中包括:活(huó)塞裝配間隙過小、活塞環開口(kǒu)間隙太小、活塞銷與活(huó)塞(sāi)裝配(pèi)過盈量過大、活塞自身的質量等等(děng)都能造成拉缸現象。但這些均不是造成我公司(sī)鑽井用柴油(yóu)機拉(lā)缸現(xiàn)象(xiàng)的主要原因,這(zhè)裏不再(zài)細說。本文隻對拉缸現象作原(yuán)因分析,其中包括:①發動(dòng)機水溫過高。經過對機體、缸蓋水道的檢查分(fèn)析,發現由於清洗機清洗(xǐ)功能不完備、清洗時(shí)間短、水壓不足、操作工未嚴格(gé)按(àn)工藝要求進行(háng)規範的清洗,造成機體、缸(gāng)蓋水道內泥砂較多,有的(de)水道(dào)完全被堵塞,未清(qīng)理幹淨,同時(shí)調溫器由於泥砂進(jìn)入,工作時不能正常開啟和閉合,阻礙(ài)了鑽井用柴油機冷卻係統的暢通,從而達不到冷卻效果,發動機冷卻水溫(wēn)度正常(cháng)應保(bǎo)持在80~90℃,這時發動機才能發揮Z大功率,燃油消耗Z經濟,機(jī)件磨(mó)損Z小,水溫過高會造成(chéng):(a)機油粘(zhān)度下降,不能形成(chéng)油膜。(b)活塞膨脹量超過限值,造成活塞(sāi)卡(kǎ)死。(c)長時間高(gāo)溫(wēn),金屬零部件強度、彈性和耐磨性有所(suǒ)下降。這(zhè)些因素均可能造成拉(lā)缸事故。②缸套外徑與機體(tǐ)缸套孔內徑為間隙(xì)配合。通過對鑽井(jǐng)用柴油機產品工藝的檢查和分析,由於缸套外徑與(yǔ)機體缸套孔的配合(hé)為間隙配合,缸套外徑(jìng)與機體缸套孔不能很好貼合,發動機工作時產生的熱量不能及時傳出(chū),機體水道內(nèi)的冷卻水不能很好的冷卻缸套,造成(chéng)冷卻不均勻,鑽井(jǐng)用柴油機溫度(dù)過高(gāo),造成拉缸故障。③機油壓力過低。機油量不足或主油道壓力過低,造成機件表麵(miàn)失油,潤滑膜中(zhōng)斷,各部位嚴(yán)重磨損,發生拉缸現象。
(3)解決拉缸的方法。①針對機體(tǐ)缸蓋水道內清洗不幹淨的現象,采取加強對機體、氣缸(gāng)蓋水道的清理、清砂,增加操作人員,嚴格按工藝要求(qiú)操作,采取人工掏、吹、反複清洗,檢驗人員現場嚴(yán)格把關(guān)控製,確保水道暢通,達到冷卻效果。②進行工藝改進,把缸(gāng)套外徑與機休缸套孔分組裝配納入工藝(yì),改變缸套外徑與機體缸套孔配合尺寸,使缸套外徑(jìng)與機體缸套(tào)孔有(yǒu)較好貼(tiē)合,從而使缸(gāng)套得到充分(fèn)冷卻。③對所用機油的油質(zhì)和清潔度進行定期檢查,防止由(yóu)於(yú)機油不夠清潔,雜質吸附在濾清器濾(lǜ)網上或堵(dǔ)塞油(yóu)道,必要時更(gèng)換品質好的新機油。④嚴格控(kòng)製校試過程中的水溫、油壓等重要指標(biāo),按照轉速由低到(dào)高、負荷由小到大的原則,規範校試,確保校試質量。
2 鑽井用柴(chái)油機滾(gǔn)動軸承(chéng)損傷
滾動軸承的俗稱叫瓦,它是曲軸和連杆之間的一個滑動部件,它和機油一起構成滑動軸承,鑽井(jǐng)用柴(chái)油機在高速轉(zhuǎn)速情況下,瓦片與曲軸之間的摩擦是非常劇烈的,此時一旦缺少機油潤滑,瓦(wǎ)片和曲軸之間會產生快速幹摩擦,在極端情況下瓦片加速磨損,同時產生大量熱量,從而(ér)導致(zhì)瓦片燒毀,這就是我們常說的燒瓦。
(1)滾動軸承損傷的危害。車輛在速度(dù)很(hěn)慢或處於停車狀態時(shí),拉瓦Z多是無法正常行駛,通過大修發動機可以將故障排除;而一旦在車速較高的情況下發(fā)生這種情況,就會導致前輪迅速抱死,操作不當很可能會發生嚴重事故。
(2)滾動軸承損傷的原因。
①機(jī)油含(hán)雜量高。通過檢查油庫送至預裝線的機油,經化驗發現機油雜質超過了國家(jiā)標準,鑽井用柴油機工作過程中出現(xiàn)了油壓不足的現象,造成潤滑不良,導致曲軸咬傷。②機油濃度達不到要(yào)求。如果潤(rùn)滑油的粘度過大、流動性變差,在低溫啟動時,潤滑油不易快到達摩擦麵,加速了發動機的磨(mó)損(sǔn);潤滑油粘度(dù)過(guò)小(xiǎo),易造成潤滑油從摩擦麵流失,不能形成可(kě)靠的油膜,加速了(le)氣缸的磨損,因此機油濃度達不(bú)到(dào)要求,是發動機燒瓦(wǎ)的一大(dà)因素。③機體、曲軸油道孔及鑽(zuàn)井用柴油機內腔件清潔度不夠。曲軸油道及鑄造孔存在鐵屑和泥砂,導致油道孔堵塞,機油起不到潤滑作用。④曲軸表麵硬(yìng)度不夠。經過對曲軸硬度(氮化層表麵硬(yìng)度)檢查,發現部分曲軸氮(dàn)化(huà)處理後其主軸頸、連杆頸(jǐng)硬度(dù)不(bú)均勻或不夠,曲軸軸頸粗糙(cāo)度有些達不到設計要求。⑤機油泵咬(yǎo)死造成斷油(yóu)。
(3)滾動軸承損傷的解決(jué)方法。
①嚴格遵守加油工藝守則,對所用機(jī)油的油質(zhì)和清潔度(dù)進(jìn)行定(dìng)期檢查,對於化驗不合格的機油及時報廠部,請求(qiú)更換品質好的新機油。②嚴(yán)格按工藝要求(qiú),對鑽井用柴油機整體及零件解體進行清洗,加(jiā)強曲軸盲孔、油孔及表(biǎo)麵清洗,采取清洗→人工掏鉸→煤油毛刷掏洗的工藝流程,做到曲軸油道及鑄造孔(kǒng)無鐵屑和(hé)泥砂,提高(gāo)曲軸的清潔度。③要求質量保證(zhèng)並加強對曲軸表麵硬度、粗糙度檢查(chá),曲軸油孔位孔(kǒng)徑的檢(jiǎn)查(chá),建議公司(sī)把曲軸氮化作為技改攻(gōng)關立項實(shí)施。④加強(qiáng)曲軸在運輸過程中碰撞的防護,檢查曲軸存放架和運輸架(jià)是否完善完好,做到規範化運輸。⑤加強對機(jī)油泵軸齒(chǐ)輪的硬度、結構的攻關,減少機油泵咬死造成斷油故障的頻次。
3 結束語
通過對拉缸及滾動軸承損傷的成因和解決措施方案的(de)分析,針對鑽井用柴油(yóu)機拉缸及滾動軸承損傷的故障模式進行攻關,取得了可喜的收獲,柴油機冒(mào)白氣故障率有了明顯的下降。
來源:《科學與財富》2018年(nián)15期