钻井柴油机拉缸及轴承损伤原因分析

刘福学

摘要：在目前规模不断扩大的石油钻井工程中，柴油机作为主要的动力设备，其应用数量不断增多且功率也在不断增大。由于石油钻井作业环境比较恶劣，加之在长时间、高负荷的状态下运行，受到操作不规范以及属于检修维护等原因，容易造成柴油机运行中的拉缸或轴承损伤问题，影响柴油机正常功能的发挥，并威胁石油钻井作业安全。为此就需要分别针对这两种问题分析具体原因，提出了针对性的解决方法和维护管理策略，以供参考。

关键词：钻井柴油机;拉缸;轴承损伤

中图分类号：TK428

引言

现阶段，在我国经济飞速发展的形势下，对石油、煤炭等能源的需求量不断增加，加大了石油钻井生产压力。由于石油钻井作业现场环境恶劣，受到作业方式和施工地点的限制，只能采用柴油机发电的方式为石油钻井生产中所用各类动力设备提供动力。钻井柴油机作为一种利用热能做功的动力机械设备，且在恶劣的环境中长时间运行，容易受到外界因素的影响以及自身质量、结构等因素而出现内部构件磨损和故障问题，尤其是柴油机的拉缸或轴承损伤问题比较常见。而此类故障会影响正常的钻井作业，导致钻井作业效率的降低，同时也造成经济损失，影响石油钻井作业的经济效益。

一、钻井用柴油机拉缸及轴承损伤原因分析

1.拉缸原因分析

所谓柴油机拉缸故障，就是活塞环运动范围内出现了气缸内壁的纵向机械划痕和刮伤问题，甚至会导致活塞脱顶或胀缸故障。从柴油机的气缸和活塞结构、配合运动原理可知，在正常情况下，气缸壁和活塞、活塞环等在一定温度下相互配合运行，维持柴油机的正常运行。其中机油主要桥润滑、冷却和密封等作用，减少个配合构件之间的运动摩擦、磨损。但是如果出现机油量不足或质量问题而影响润滑效果，导致构件原有的湿态摩擦变为固体干摩擦，此摩擦部位的温度会持续升高，甚至会导致溶融问题。此问题如果不及时发现和制止，还会持续扩大而严重損坏缸壁、活塞和活塞环等部件，这就会在气缸壁上形成不规则和不均匀的沟痕与褶皱现象，也就是出现了拉缸现象。

分析引发拉缸问题的原因，不仅有生产制造和安装等原因，而且由使用和管理等方面的愿意你。具体地说，首先是发动机水温过高的原因。正常情况下，发动机冷却水温在80～90℃范围之内，此时的发动机运行效率最高。如果温度过高，不仅会降低机油粘度，难以形成有效的油膜并发挥其润滑和保护作用，而且还会引发活塞膨胀量过大而导致活塞卡死的问题。如果高温情况持续时间较长，则会降低金属零部件的强度、弹性和耐磨性等，增加出现拉缸问题的概率。其次是缸套外径与集体缸套孔无法有效贴合的问题。这表现出二者为间隙配合的方式，难以有效将发动机运行时产生的热量及时传出而在内部不断积聚，导致温度过高。这也会导致冷却水无法对缸套起到有效冷却而出现温度不均的问题，这也会使得柴油机温度过高而引发拉缸问题。最后是机油压力过低的原因。如果出现机油量过少后者主诱导压力过低的问题，这就会导致部件表面的油量过少以及造成润滑油膜中断的问题，加剧磨损问题并引发拉缸问题。

2.轴承损伤原因分析

柴油机中的滚动轴承用于连接曲轴和连杆，属于一种滑动部件，在柴油机运行中处于高速旋转的状态，此时会出现瓦片与曲轴之间的剧烈摩擦，如果二者之间的润滑不足而会出现干摩擦而加速瓦片磨损，产生大量热量，甚至将瓦片烧毁。分析导致此问题的原因，首先是机油中含有较多的杂质的原因。如果机油中含有大量的磨屑杂质等，导致磨料磨损而难以形成有效的油膜，这就会加剧瓦片与曲轴之间的干摩擦，甚至会导致曲轴咬伤或拉缸问题。其次是所用机油存在粘度较低等质量问题。如果选用型号不正确的机油，出现粘度过大或过小的问题，则会影响润滑油表面油膜的均匀性，降低其流动性，或者是会影响润滑油油膜的正常构建，加剧气缸的磨损问题。再次是机体或曲轴油道孔、柴油机内腔中存在较多的铁屑或泥沙等而堵塞油道孔，影响机油应有的润滑作用。最后是存在曲轴表面硬度较低的问题，轴颈的粗糙度不达标，还会由于机油泵咬死而难以正常供油，这都可能会引发轴承损伤问题。

二、钻井用柴油机拉缸及轴承维护管理措施

1.拉缸问题的解决方法和维护管理措施

一是提高对操作人员的要求并加强监管，定期对机体、气缸盖水道中的杂质进行清理，保证清洗操作的规范性，确保水道畅通，保证冷却效果。二是改进工艺，采取对缸套外径和机体缸套孔分组装配的方式，对二者的配合尺寸加以改进，保证二者的有效贴合，保证可以充分冷却缸套。三是定期检查机油的优质并进行清理或更换，避免在滤清器的滤网上堆积过多的杂质或者造成对油道的堵塞问题。四是对在校试过程中做好对温度的严格监视和调节，按照转速从低到高以及负荷从小到达的顺序进行校试，确保各种运行状态下温度正常。

2.轴承损伤的解决方法和维护管理措施

首先应严格按照加油工艺要求定期检查机油优质，保证其清洁度并及时添加机油。定期按照工艺要求开展机体和零件的解体清洗工作，及时将曲轴油道和铸造孔中的铁屑和泥沙等清除，保证曲轴的清洁度。还要选择粗糙度和表面硬度达标的曲轴，做好对曲轴油孔孔径的检查，加大曲轴氮化工艺的科研力度。做好对曲轴的保护工作，避免在运输过程中发生碰撞损坏。最后还要优化机油泵轴齿轮的硬度和结构，降低出现油泵咬死而造成的断油故障概率。

三、结语

柴油机作为石油钻井工程中重要的动力设备，由于作业环境恶劣且受到其自身结构和质量、使用等因素的影响，导致其使用过程中容易出现拉缸或轴承损伤等问题，影响柴油机的正常使用和石油钻井作业安全。为此，在对这两种常见故障的原因进行分析之后，针对不同原因，提出了相应的解决方法，同时在使用过程中加强维护管理和定期检修工作，确保使用操作方法的正确性，降低出现故障的概率，保证石油钻井工程的安全与可靠开展。

参考文献：

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