卡特柴油机常见故障及解决方案分析

任宪涛

（中海石油（中国）有限公司天津分公司，天津 300459）

柴油机作为工业生产的动力机械，其安全性、可靠性、环保性等问题越来越受到人们的关注。当前，卡特柴油机在海洋石油钻井平台以及采油平台应用广泛。比如，修井机的钻台柴油机、泥浆泵的动力源、应急消防泵柴油机以及吊车柴油机。因在海洋平台的大量应用，其重要性不言而喻，柴油机出现故障，能够快速判断、处理故障，显得尤为重要。因此，研究卡特柴油机常见故障类型及原因并采取相应措施，有利于提高卡特柴油机的运行可靠性。

1 机电设备维护工作及故障处理流程

1.1 定期检查、润滑和保养柴油机

发动机的维护保养是对发动机的一种预防性维护。在对柴油机的长期运行过程中，随着时间的推移，会出现许多故障和问题，严重影响柴油机的使用寿命。为了避免这些问题的出现，工作人员必须进行维护保养工作，以确保生产过程中柴油机稳定运行。我们需要定期对柴油机机电设备进行维护保养，以确保其正常工作。首先，查看各部件是否有损坏、磨损或松动现象。其次，检查柴油机上各紧固件是否松动或损伤，以及柴油机连接处和连接螺栓是否有松动现象。最后，检查喷油器、调整气门间隙、更换过滤器、更换滑油等。

1.2 柴油机的清洁

柴油机的清洁是柴油机维护的重要组成部分。为了确保柴油机的清洁，应进行必要的检查，以防止有异物或污垢进入发动机；如果发现有异物或污垢，必须用合适的材料进行清理；清洗时，必须注意预防高温。清洗后，工作人员需要进行必要的检查，并按照规定程序进行润滑、燃油、冷却液和润滑油等。

1.3 定期检查设备，发现故障及时排除

定期检查设备的状态，发现异常及时解决。柴油机出现故障时，通常会导致柴油机无法正常运行，进一步影响正常生产。但是，一旦设备出现故障，工作人员必须根据其具体情况来确定设备的维修范围，并找到合适的维修方案。

2 卡特柴油机常见故障和原因

2.1 自行熄火

气缸压力不足，气缸压力在空载情况下不能达到规定的燃烧压力。柴油机工作中未使用机油，在气缸内与空气混合后形成可燃气态燃料而自行熄火。气缸垫损坏或破损，在装配时由于拧紧的角度不对或密封不好，导致漏气，也会引起柴油机自行熄火。发动机机油油路堵塞或进油管漏油、喷油器卡滞等都会引起柴油机动力不足而熄火。发动机各传感器故障。如氧传感器失灵，喷油器卡滞等都会导致柴油机的动力不足而熄火。

2.2 柴油机转速不稳定

在柴油机正常工况下，利用调速器的自动调整功能，使发动机的速度保持在一个较低的水平。波动值只有几转，旋转速度不超过0.5%。在发动机转速不稳定的情况下，出现两种情况：一是发动机的转速有规律的波动。一般称为“游车”“喘振”。这种现象多见于低速运转的柴油机。二是发动机的转速有无规则地变化。

（1）燃油系统原因。燃油系统无论哪个环节造成汽缸和各循环的供油不一致，都会造成柴油机各缸、各循环的做功不均，造成转速不稳定。①燃料系统中存在空气和水，会产生气阻和水阻现象，从而导致燃料供给中断。②喷油嘴针阀卡滞、喷油泵柱塞卡滞、喷油泵齿条卡滞等原因，导致发动机各个循环系统的油量不均匀、雾化程度不均匀。③喷油泵活塞磨损严重，出油阀磨损严重，喷油器针阀磨损严重，都会导致燃油供给不均匀。④喷油器的雾化品质差、出油阀的压力差、压力油管的阻力太大，造成二次或多次的喷油、滴漏，也是柴油机工作不稳定的原因。⑤喷射油泵的各个气缸的供油偏差过大，各个气缸的做功偏差较大，也会导致发动机的转速不稳定。

（2）调速系统原因。调速器的功能是随时调整发动机的油量，保证发动机的工作平稳。当外界负荷增大、减小时，柴油机的速度也不会有太大的改变。因此，如果调速器的各个部分有问题，就会导致调整失败，从而造成发动机的不稳定。①调速器中的润滑油太多，使调速器的飞铁及其他运动部件的工作阻力增加，并且不均匀，从而影响调速的敏感性和均匀性，使调速不稳定。②调速器弹簧变形、断裂、刚性小，会导致调速器的调整失效或调整不足，导致发动机转速不稳定。③调速器飞铁轴承磨损严重，或飞铁等运动部件出现故障，造成调速器调整功能失效或调整不均，造成发动机转速不稳定。

（3）外部原因。柴油机带有齿轮箱的离合器接合不良、打滑、工作机械负荷严重不稳定等都会导致发动机转速不稳。

2.3 柴油机启动困难

在柴油机的实际应用中，常常遇到柴油机启动困难或者启动失败等故障。总结有以下几个方面。

（1）启动系统。按照启动源的不同，海洋采油平台柴油机有两种启动模式，一种为电启动，另一种为气启动。吊车柴油机和应急消防泵柴油机为电启动模式，而修井机设备为气启动模式。电启动系统出现几类问题：蓄电池电压不足、电量不够；电马达力矩太小；电马达损坏；启动开关继电器等损坏；电线接头接触不良；电源导线截面小，线太长等。气启动系统易出现气管线漏气；气源压力不足；继气器打不开；油控阀或气控阀失灵；储气罐容积太小；气马达损坏；气马达飞轮齿圈啮合不良；气动预供油泵压力不足。

（2）燃油系统。燃油系统出现以下问题，导致柴油机启动困难。油压低停车控制杆不能复位燃料箱阀门没有开启，燃料罐没有油，燃料罐的高度过低，燃料路径中存在气体；柴油机滤清器的三通阀门没有开启，或柴油机滤清器过于污浊；超速停车设备没有重置燃油喷射器的雾化问题；喷油嘴不抽油，也不吸油。

（3）进排气系统。空气过滤器脏堵、中冷器脏堵、配气正时不对、排气系统脏堵等造成进气不畅通，导致柴油机启动困难或者无法启动。

（4）燃烧系统。活塞环、气门缸盖漏气，比如，缸垫破损、活塞环磨损等。汽缸中的压缩压力不够，活塞与汽缸头之间的空隙过大或过小；油嘴超出气缸盖平面的范围过大或过小。

（5）其他。柴油机带载太大；机油温度太低、黏度太大；水温太低，在水泵内结冰；柴油温度太低、黏度太大；气门碰活塞或者缸内有异物；烧瓦、抱轴、拉缸等因素。

2.4 冒黑烟故障

柴油机排放出的黑色烟雾是由喷射到发动机汽缸中的燃料在燃烧过程中发生局部高温缺氧而发生的，同时发生脱氢，形成了以碳为主的固体微粒。因此，不管是燃油系统、燃烧系统、进气系统，只要是对燃烧系统有影响的，都会产生黑烟。燃料的燃烧：喷嘴雾化不佳、滴落或不正常；喷油器的燃油喷射压力不正确供油提前角度过高或过大，个别气缸供油过多，柴油品质过低；出油阀门的堵塞副磨损严重，管路压力太小；喷油管的高度过高过低地伸出气缸盖；压力过小，油管内部的孔洞会发生变形。进、排气系统：空气过滤器堵塞；压气机污物堵塞；中冷器污物堵塞；排气消声器污物堵塞；配气相位错误；气阀密封不良；增压压力太低。用途：柴油机超载；拉缸，烧瓦。

2.5 机油温度异常

柴油机在技术工况下，一部分热能转化为有功，一部分被排气管排出，另一部分则被机油和冷却水带走，当机油经过机油冷却器，将热量输送到冷却水中，使得发动机的温度一直低于85℃。

（1）柴油机在超负荷运行时，燃油的热量较高，机油吸收的热量较大，从而使机油的温度升高。

（2）如果冷水泵的流量很小，散热器的散热效果很差，或者发动机的冷却效果很差，或者风扇的转速太低，那么就会导致机油的热量无法传递，导致油温升高。

（3）油盘油量不够，或机油泵流量少，都会导致油量不够，进行循环换热，散热效果不好，还会导致机油温度升高。

（4）当轴承烧坏时，会产生大量的摩擦热量，或由于活塞圈的泄漏，产生的热量会使发动机的温度升高。

3 常见故障排除策略

3.1 自行熄火的排除策略

在检查故障原因时，首先，要排除燃油系统的故障，可从以下几个方面进行。

（1）检查喷油泵工作是否正常。

（2）检查燃油系统的空气流量是否正常。

（3）更换燃油滤清器，清洗油箱油垢。

（4）清洗进气道。

（5）对燃烧室进行清洁。

3.2 转速不稳定的排除策略

柴油发动机转速不稳定，不但会影响柴油发动机的动力，还会增大燃油消耗，从而降低燃油经济性。同时，由于其旋转速度不稳定，其工作机构的稳定性也受到很大的影响。根据故障发生的原因和位置，有针对性地进行排除。

（1）确保燃料供应系统的工作状态。①排出系统内的空气和湿气，对柴油机的过滤器进行清洁，确保油的通畅和充足；②对喷油装置进行检修，以保证其雾化效果良好；③对喷油泵的柱塞、齿条、各气缸的供油、排气阀、弹簧、齿圈等进行检查、维修，以保证各气缸的供油均匀。

（2）对调速器进行检验和维修。对调试仪相关的零件进行检查和维修，确保其工作正常。①将调速器中的过剩机油排出；②对大磨损的调速器传动部件进行维修、更换，以保证其运动顺畅；③对调速器的弹簧进行检验和维修。

（3）对各机器的传动进行检验。检查各机器的传动，以便能自由地进行啮合，并能很好地配合。

3.3 启动不畅的排除策略

根据启动困难的现场，分析启动故障的原因，诊断的位置，有针对性地排除。

（1）启动系统发生故障，启动困难，启动系统时，启动马达、蓄电池、启动开关、继电器等均需单独修理或更换。当启动系统发生故障时，必须对气动马达、气控阀、油控阀、继气器和管道进行维修，以确保供气足够。

（2）由于机械系统的故障而导致的启动困难，必须排除影响发动机曲轴旋转的原因，例如，重新安装发动机，确保各个零件之间的空隙和运动零件的自由移动。

（3）由于外界原因造成的启动困难，在发动前应该先进行油预热，然后再加水，并与工作机器断开。

（4）由于运行原因造成的启动困难，必须严格按照操作规范进行。例如，对阀门、拉杆、加足燃料、排净燃油系统的空气等。

（5）因燃料系统故障而导致的启动困难，应对相关零件进行检查、修理或替换，例如油泵、喷油器、油滤器、油泵、油泵等，并对进油提前角度进行调节。

（6）进气和排气系统的失效导致了启动的困难，必须对排气的时间进行检查和调节，并对中冷器、空气过滤器、消声器等进行清洁，并对活塞环、排气阀等进行更换。

3.4 冒黑烟故障的排除策略

故障现象：柴油机工作时，冒出黑色烟雾，有时是一种特殊的黑烟，它经常在高温下产生。这种故障是柴油中的某些杂质引起的。排除策略：检查发动机的所有润滑油管道，并仔细检查油道（在喷油嘴附近）。如果有任何堵塞或其他缺陷，应该及时修理或更换。如果冒烟严重（尤其是在负荷变化时），则可能是由于温度过高和油温过高造成的。当柴油机运转时，润滑油通过油底壳从缸盖和缸套的缝隙中溢出，使排气管冒烟。因此，如果出现这种情况时，必须立即进行处理。但由于冒烟很严重而不能立即进行处理时（如发动机负荷太大），可以采取一些措施来防止冒烟：如果柴油机不工作时，应立即停车；如果油温过高或油温过低时必须停车；在负荷变化时，应该检查油量和供油情况是否正常等。

3.5 油温异常排查解决策略

针对造成油温不正常的原因，进行了以下检查：

（1）加足机油，排气管道内的气体，排除空气阻力。

（2）由于冷却系统的原因，必须对油冷却器进行清洁或更换，使其冷却效果得到恢复，并对水泵进行维修或更换，以确保水量充足；调节皮带的弹性，以保证风机的速度；清洁或维修低温散热器，使其恢复散热。

（3）如果是由润滑系统引起的，那么发动机油泵的泵量要符合规定的范围，必须进行维修或更换。

（4）如果是超载所致，则应该进行卸载操作。

4 结语

综上所述，随着现代社会发展水平的不断提升与进步，对柴油机设备也提出了更高的要求。在此背景下，为了进一步提高卡特柴油机械设备运行质量、效率以及稳定性等，就必须强化对其故障分析以及维修方法等方面的研究与分析工作。做好柴油机保养工作，保证润滑油及时、适量添加，避免机油油位过高。保证机油滤清器畅通。定期检查机油的油位，保证正常使用。定期清洗柴油机冷却系统、空气滤清器、燃油系统等部件，及时清理积碳。对柴油机定期进行保养和维修，保证正常运行状态，必要时对柴油机进行大修。