论如何延长柴油机的使用寿命

摘要:柴油机广泛应用于许多行业。油田行业的野外作业大型设备大多数是以柴油机为动力的,单机功率从几百千瓦到一千五百千瓦以上是钻井、修井及井下压裂等行业生产一线的动力源泉。如能有效的延长柴油机的使用寿命,或有效的延长其大修周期、降低故障率,可极大降低其对生产和生产质量的影响。文章针对“十字”作业法维护保养技术进行探讨。为企业减少大量经济支出,加快生产发展做出贡献。

关键词:柴油机使用寿命;柴油机故障率;“十字”作业法

中图分类号:TK428

文献标识码:A

文章编号:1009-2374(2009)19-0179-03

一、柴油机的使用寿命

柴油机的使用寿命是指柴油机从投产使用到报废所经历的时间。要想延长柴油机的使用寿命,首先要有效的延长其大修周期、降低故障率。操作者必须对其进行科学的使用维护保养,为“十字”作业法填写科学实际的内涵。

二、柴油机故障率

是指柴油机在单位时间内所出现故障的次数。油田行业的野外作业大型设备大多数是以柴油机为动力的,它在生产中出现的突发故障,对生产和生产质量的影响极大,也极易引发其它事故。如:在钻井生产中柴油机出现的突发故障停机可导致生产的停产,特别是在打开高压油水层的井段时、极易引发、卡钻、井塌、井漏、井喷等事故等。而钻井质量和压裂质量对油井产量的影响是长期的、终身的。为解决这一重要难题,吉林油田近几年来投巨资引进国内外高、精、尖技术的柴油机和设备。怎样使用好它,把高科技转变成巨大的生产力,是摆在我们面前的重要课题。

三、“十字”作业法

“十字”作业法即:清洁、紧固、润滑、调整、防腐。

(一)清洁

1.对整机的使用过程外观和三滤的使用保养(即:定时清洗,更换,对空气滤雨天要特别注意防水、防潮……)都做到清洁、干净。

2.对设备检修和保养过程的零配件拆检,特别是在装配过程中更要注意清洗。

(二)紧固

1.它是指被固定的零部件的固定螺丝的扭矩,次序等,都要符合规定的标准和要求,并使零部件受力均匀一致,如柴油机气缸盖的固定必须按规定次序、扭矩多次紧固。

2.它是指被固定零部件的方位要符合规定标准和要求。如:柴油机的各种调压阀的压力调节螺钉及供油提前角的相关零部件固定的方位等,要求的都非常精确,等等。

(三)润滑

要根据柴油机的不同机型、系列,不同的环境温度要求,选择不同的品牌、型号的润滑油、润滑脂(传动轴),并要根据规定的标准量加注,还要定期的检查油质、油量(方法:看、嗅、斑点试验、化验等)。

(四)调整

即根据规定和要求及工作需要,对一些技术参数、工件的配合间隙及固定方位的恢复、变更或改动的过程。对柴油机而言主要需要调整的有:(1)转速:怠速、预温转速、工作转速。(2)间隙:各种工件的配合间隙。如:气门间隙、轴承、轴瓦、齿轮间隙等。(3)连接轴承的同心度,重心、动平衡等。

(五)防腐

指为防止机件表面外界因素所腐蚀,在机件表面涂上防护层,如:整机外表喷漆和零部件及备用件的图油或喷漆等。

四、柴油机的使用与维护

(一)科学的使用

1.以人为本加强培训学习提高操作者的业务素质,严格按操作规程,认真做好启动前、运转中及停机后的各项检查和准备工作,排除一切异常现象及故障隐患。

2.要杜绝一切不规范的操作行为和违章现象。

3.对新机和新大修机,必须按规定的要求进行磨合保养,因为新机和新大修机各运动零部件,各接触表面都相对粗糙,配合间隙也相对较小,润滑效果也相对较差,如果对新机和新大修机,必须按规定的要求进行磨合保养,因为新机和新大修机各运动零部件,各接触表面都相对粗糙,配合间隙也相对较小,润滑效果也相对较差,如果在此期间高速运转或大负荷运转,必然会导致其各运动部件的磨擦加剧,使零部件过早损坏,严重的影响柴油机的使用寿命。因此对新机或新大修机,要按规定要求进行磨合及保养。一般在初次磨合期连续运转50小时后,要更换全部机油,并清洗机油滤清器和机油底壳。并检查有无超正常范围的金属屑。

4.要确保柴油机在正常工作温度、压力范围内正常运转。禁止低温下的强行启动。(1)在冬季启动时,机油温度和冷却液温度都要加热到20℃以上,启动时要先用预供油泵泵油,使主油道压力达到98千帕,没有预供泵的要先用马达盘几圈车后再启动。(2)柴油机施工前的初次启动,必须进行运行状态检查和暖机,暖机时怠速运转2～3分钟,时间不能过长,一般(中、高速的)应调到800～1100转/分,暖机,禁止高速预温。禁止柴油机低温下的高速运转,末达到规定的温度不准带负荷。因为在低温下柴油机的各零部件的各种配合间隙相对较小(由于零部件材质热胀冷缩),相对运动磨擦阻力较大。低温下机油粘度增大,机油滤清器阻力也增大,润滑效果降低。此时如果柴油机高速运转或带负荷运转,会严重的加剧柴油机各种运转零部件的磨擦损失,导致零部件过早损坏,另外,在低温下柴油机的燃烧状况也极差,燃油不能充分的燃烧,并冲淡缸套与活塞的润滑效果,加剧缸套与活塞的磨损,也容易形成积碳等,严重的影响柴油机的使用寿命,所以柴油机的工作温度要控制在最佳温度范围(不同系列的柴油机都有不同的规定)。

5.柴油机运转时的机油压力应在正常的最佳压力范围内,过低会影响润滑效果,过高会造成密封件的损坏。

6.要确保选用各种油品的油质、油量符合标准。(1)如果机油牌号不对,使用的油质不合格,或使用过程中机油变质,如在此状况下长时间运转,将会造成润滑不良,使各运转零部件的严重磨损,或造成严重故障,严重影响柴油机的作用寿命。(2)对燃油的使用要求,根据不同季节不同系列机型的要求和标准而定。

7.对运动作业的柴油机(如:压裂泵车后车的柴油机),正确标准的机油油面高度及车的摆放倾斜角过大,对柴油机使用寿命影响也很大,有个别操作以为,机油位不低标尺下刻线或报警灯不亮就行。这种认识和作法是极其错误的,因为标尺下刻线或报警灯亮,都是柴油机油位的最低极限油位,而低于这个油位时缸套与活塞的飞溅润滑效果较差,如果在此情况下柴油机在施工现场摆放的倾斜角过大时,机油底的机油都倾向一侧时,个别缸的飞浅润滑效果就更差或得不到润滑,如此长时间运转,会造成柴油机个别缸拉缸现象,使柴油机产生下排气,严重影响柴油机的使用寿命。

8.在检查机油面的同时,要检查油质及机油消耗量是否与正常的机油消耗率相符,如差异较大,则要检查柴油面润滑系统是否有漏油地方,油底壳内油面是否过高或缸套与活塞等零部件磨损严重,而造成烧机油现象。如果机油消耗量过小或机油面反而增高时,检查柴油机机油油底壳是否串入柴油或串入水。特别是漏入机油底壳的柴油量与柴油机的机油自然消耗量接近时,不易被发现,如果长时间运转将会使机油变质,粘度急剧下降,造成润滑不良,因此要经常检查机油的油质、油位、油量并根据不同季节及油质、油位状况,及时更换或补充合格的机油,是保证柴油机能得到良好润滑,是延长柴油机使用寿命的根本保障。

9.柴油机的使用转速。(1)怠速是能使柴油机正常运转的最低转速。要求:柴油机在怠速运转时间不能太长,因为一方面在怠速运转时机油泵在低效率工作(即转速低、油压力低),机油压力相对较低润滑效果差(特别是在低温状态下机油粘度相对较大,造成流通阻力相对增大,使滤子前后压差较大,而相对运动零部件的麽擦表面配合间隙相对减小,此时的润滑效果就更差)。另一方面在怠速时燃烧状况不好,易产生积炭。(2)预温转速—应按不同系列、不同机型的规定和要求去做。如:一般额定转速在1500～2050转/分的中、高柴油机的预转速为:在怠速运转2～3分钟,提到800转/分预热2～3分钟后,再逐渐提到1100转/分,但最高预温转速不能超过1500转/分(1950～2050转/分的高速柴油机)。禁止高速预温。冷却液温度低于40℃时禁止带负荷。(3)临界转速是指柴油机发生共振时的转速。要求:如果柴油机的工作转速不稳,确定由共振转速引起的,只要上或下稍微调整一下转速,柴油机就能正常工作。禁止柴油机在临界转速带负荷运转。因为它对柴油机的各项损害都极大;也影响从动机的正常工作。(4)额定转速:一般是指柴油机连续运转12小时的最大有效功率转速。油田常用的有:最高额定转速为1000～1200转/分低速、1500转/分中速、1950～2050转/分高速等,各不同系列柴油机。但它都不是最佳经济转速区的转速。从不同系列柴油机的特性曲线看,都是柴油机各项工况指标最差的极限转速。就像每个人跑百米的最高速度极限值一样,不能长时间使用。(5)最大拒绝转速:是指柴油机能发出最大扭矩的工作转速。不同机型,不同系列的柴油机最大扭矩转速各不相同。但它们都是经济转速区的最佳转速。(6)柴油机的正常工作使用转速应当在最佳经济转速区选择,同时要符合从动机的工作要求。在选购柴油机时,要充分的考虑其工作环境特性和与从动机的各种特性要求相适应,使其各种匹配性能最佳化,使用操作性能最佳化。如:上述各项在我多年使用的12V190B型大修柴油机,能有效延长使用寿命,超大修使用期限、连续工作运转4000小时以上。即单机相对效延长其使用寿命连续工作运转4000小时以上。

(二)柴油机维护

在认真做好柴油机的各项日常保养的基础上,还要做好各项例保工作。把各种故障及隐患消灭在萌芽状态,并确保修保质量。为“十字”作业法填写科学实际的内含。特别是:

1.在修保柴油机更换零部件时,要选用质量完全合格产品,它是延长柴油机作用寿命的保障。

2.及时准确的调整各种配合间隙及其配合参数,使其达到标准精度,是延长柴油机使用寿命的重要措施。如:不及时的调整气门间隙,对四冲程柴油机来说,可能造成配气相位不正确,使柴油机进气不足,排气不净,使柴油机的功率下降,并产生较大的机械噪音和其它故障,再如不及时对各缸喷油器的喷油压力和雾化状况进行及时的检查调整,将会产生个别喷油嘴,因雾化不良而产生滴油,造成燃烧不好,使功率不能正常发挥,造成各缸工作不均,使柴油机产生振动,使柴油机的功率下降,另外如果个别喷油器雾化不良、燃烧不良,喷入的末燃烧柴油将冲淡缸套与活塞的润滑效果,长时间运转,容易产生拉缸,造成下排气等严重故障,重影响柴油机使用寿命。

3.正确的装配标准精度是延长柴油机使用寿命的重要保证,如果修保过程中,只注重更换零部件及调整速度,而不重视修保精度,必然要导致各配合间隙及装配质量差使某些零部件的功能不能正常发挥,影响柴油机的使用寿命。比如:有一个多缸发动机,由于局部油道不畅通,导致某一个缸的连杆瓦、烧瓦,在进行修保换瓦时,由于油道不畅通的问题没有得到彻底解决,及装配间隙不对,没有使用多长时间故障又重复出现等等。因此良好的修保工艺质量是延长柴油机使用寿命的根本保证。

五、柴油机在操作使用过程中的注意事项

1. 严禁超温、超压、超速、超负荷运行。

2.严禁长时间使用柴油机的各种有害的极限参数。如:在怠速、最高额定转速等长时间运转,等等。在最佳经济区合理选择最佳转速。

3.严禁在临介转速运转。

4.严禁在柴油机带有严重故障及故障隐患情况下工作运转。

5.有电子管理系统要做好各项安全保护工作。如:做好防水、防潮;做好在相关设备焊接及充电等方面的防超压、超流工作。

6.杜绝一切违章的操作行为。

六、结语

总之,我们要在柴油机使用、维护、保养中,要严格按操作规程操作,严格按“十字“作业法进行科学维护,科学保养,为“十字“作业不断填写新的科学内涵,为延长柴油机的使用寿命而继续探索。在科学技术飞速发展的今天,柴油机的制造工艺、材质强度、装配的精度和各种功能的不断完善,使柴油机科技含量不断提高,为延长柴油机的使用寿命奠定了坚定的基础,也使用者和操作者提出新的要求。比如:我们集团公司引进的在四机厂组装的2000型压裂车组的DDEC12V4000型柴油机,它是具有当代世界先进水平的高压共轨电喷式柴油机,它具有科学的电子管理系统,科学的故障诊断系统和各种安全保护系统,它的燃烧供给系统全是电子式双电脑控制的,要求在启动前,接通电源打开电脑开关,仔细观各种故障灯有无故障显示,然后打开检测开关,仔细观察和记录和各种代码显示,以确认判断柴油机是否正常或存在故障,如有故障应及时排除。对电喷式柴油机要对电路及电控系统的各种仪器、仪表、传感器、显示器要经常仔细的检查、维护、保养,保持其功能的正常发挥,消除不正常显示对操作者的误导,所引起的机械事故,而影响柴油机的使用寿命。比如说我在第四石油机械厂学习时遇到一件事,在一次现场单机试验时,后车发动机启动后,在怠速运转时,机油压力表指为零,没有油压,柴油机转速提高到正常工作转速后,机油机压力仍低于正常值。按规程这时应停机,查明原因后再启动。而当时四机厂的操作人员认为,DDEC12V4000型柴油机有低油位、低油压保护功能,此时保护功能没有任何显示,如缺机油时能自动报警停机。此时是电控系统有故障,而错误的认为机油压力表失灵,而没有停机,而进行高速大负荷运转,直到听到增压器的不正常声响(由于转子轴润滑不良所至)后建议他们停机,才把柴油机停下。停机后检查结果是机油标尺未达到油标位。属于严重的缺机油现象,虽然没造成严重机械事故,但由于润滑不良造成的磨损,给柴油机的使用寿命带来了严重的影响。所以,我们要正确的理解各种仪器仪表的指标参数,要确保各种仪器、仪表灵活好用及各系统工作正常。如有不正常的现象应及时查明原因。严禁在仪器、仪表失灵或损坏情况下运转。严禁违章操作。另外,要正确的认识和理解,电子管理系统中的高水温、低水位、低油压、低油位、超速等保护功能发生作用时,虽然能确保不发生严重的机械事故,但对柴油机的使用寿命都有不同程度的影响。因为柴油机的各种安全防护装置发生作用时,都是柴油机将要发生严重的故障的极限值,是柴油使用过程中要尽量避免的工作状况。如果在此情况下运转,就会对柴油机的使用寿命带来严重的影响。对有故障诊断功能的柴油机,操作者也不能全依靠诊断系统,在诊断系统没有任何故障显示时,也要对柴油机进行细致检查。以防诊断系统在有故障或失灵的状态下,误导操作者,使柴油机带病或故障隐患的情况下运转。总之,科技是第一生产力,人是把科技转变成生产力的最活跃因素,让我们发挥每一个操作者的主观能动性,去克服客观不利因素的影响,科学使用、科学维护、科学保养,为延长柴油机的使用寿命而努力。让每一台柴油机都能发挥最大的机械效率,为油田的发展建设创造最大的经济效益。

参考文献

[1]中国石油天然气集团公司人事服务中心.钻井柴油机工[M].石油大学出版社.

[2]电喷式MTU/DDEC12V4000等系列柴油机、德国道依茨.奔驰等发动机的各种使用操作说明书。

作者简介:于长海(1961-),吉林松原人,吉林油田公司井下作业工程公司高级技师,技能专家,高级考评员,油田公司级培训师,研究方向:高精尖技术设备的操作使用科普知识。