CAT3512B型机组吸震特点及故障分析

苏 伟，丰光强，白洪书

（1.中国石油川庆钻探川西公司技术应用与研发中心，四川成都 610051；2.中国石油川庆钻探川西公司70537 钻井队，四川成都 610051）

0 引言

伴随能源开发的发展，石油工程技术服务公司动力装备发生了翻天覆地的变化，钻机大量配置CAT3512B 柴油发电机组作为配套动力设备，该新型电喷柴油机，功率大、维护保养简单，故障率极低，但在使用中也出现了一些问题。分析该型柴油机在设计上的特点，归纳总结使用中存在的问题，并加以解决。

1 存在问题

1.1 维护保养方面

1.1.1 没有知识产权保护意识

为控制成本减低维护费用，使用非CAT 公司配件，直接影响使用效率，极易产生设备故障，且导致CAT 不提供售后服务。

1.1.2 使用非CAT 公司专用机油

为省钱，用其他品牌机油代替CAT 公司专用机油，因其添加剂不同，对柴油机的使用寿命有直接的影响，也是产生故障的重要因素。

1.1.3 不按规定进行维护保养

不严格按照使用说明书的要求进行维护保养，换滤芯时为少排空违规装入未过滤柴油，会引起柴油机系统内故障。

1.1.4 零配件储存不当

机组零配件储存要求很高，精密偶件应在密封的有保护油状态下存放，如CAT 的组合式喷油器单成本高，生锈将无法使用，会引发故障，损失大且影响生产。

1.2 操作方面

1.2.1 不熟悉新设备的结构原理

由于操作者没有经过培训，对新设备的结构原理不熟悉，而造成误操作，使设备发生故障。

1.2.2 不熟悉新设备的安装要求

不知道设备搬家安装要求，搬家安装后没有到位，在使用时造成故障。

1.3 管理方面

操作者未培训就上岗操作，也是设备使用中易发生故障的一个因素。

2 原因分析

2.1 设备技术方面原因分析

2.1.1 不了解设备底座吸震结构原理

该型柴油机吸震方法与其他柴油机有差异，采用双层底座设计，柴油机与发动机通过联轴器相连，并各自通过固定螺栓固定在支架底座上，整个机房房体下平面设计成雪橇式底座，两层底座之间由三个支撑点支撑，三个点均采用连接螺栓、定位套筒和吸震胶垫结构方式，使用时压帽和支架底座接触面之间应有一定间隙，不能压死，否则吸震胶垫将无法吸收整个柴油机发电机组运转时产生的震动，从而造成柴油机组从薄弱处产生裂纹。其独特吸震结构如图1 所示。

2.1.2 不了解安装要求

该设备在支架底座四周设计有8 处定位顶丝，其功用是在搬家时，避免支架底座上的机组，在运输途中因道路颠簸而产生位移，所以搬家安装前应全部顶到位；搬家安装以后运转以前应适当旋松，顶丝需恢复到只限位不受力，否则柴油发电机组运转时产生的所有扭矩震动均不能传递到吸震装置上被吸收，而是全部作用在支架底座上，达到一定时间和次数以后，就将发生底座裂纹故障，产生更大震动。顶丝实物如图2 所示。

图1 吸震装置实物结构

图2 顶丝实物

2.1.3 不清楚新联轴器的结构原理

该型柴油机的联轴器采用的是，铁芯支撑三片式减震橡胶填充减震方法如图3a、3b 所示：

该联轴器减震橡胶损坏将会造成柴油机剧烈震动。

图3 联轴器

2.2 人员方面原因分析

2.2.1 设备巡检方面

员工未能按照岗位责任制规定的时间、路线和项点对设备进行巡回检查，不能及时了解设备状态，无法及时反馈设备使用的相关信息。

2.2.2 学习方面

员工缺乏学习的主动性，使用新设备前未培训，未查阅使用说明书，掌握操作技能。

3 典型故障实例分析

3.1 故障慨述

该型设备在基层队使用中发生剧烈震动现象，经过定点维修中心多次排查，均未能找到真实原因，发展成柴油机组支架底座开裂，三套柴油机组无法正常工作，严重影响生产。机修厂采取在裂纹处进行焊补的应急处理方法，因未能找到真正原因，无法彻底排除故障，也无法避免故障再次发生。支架底座裂纹采取补救措施后如图4 所示。

图4 支架底座裂纹修补

3.2 柴油机组震动故障原因分类分析

柴油机震动的主要原因及排除办法如表1 所示。

表1 柴油机震动过大主要原因及排除办法

3.3 设备故障原因分析

（1）据操作人员描述：发生故障时为该设备搬家安装后第2口井，搬家前运行正常，故障是搬家后发生改变产生，说明该故障可能和搬家有关；第二个描述是发生故障的机组在负荷增加到500 kW 时，为标准值1210 kW 的45%，震动明显增加，可以考虑为柴油机组上扭矩或压力达到一定值时，能发生塑性变形的一些机构或零部件的变化引起的故障。

（2）结合表1 进行分析，可能的原因有，搬家安装后因油路污染，油路限流，负荷增加到一定值时，油量不足造成各缸油量不均，从而产生震动；维修中心明初易通公司数次进行详细检查，可以排除。

（3）因搬家运输途中颠簸，造成安装固定螺栓折断，检查后没有发现此现象予以排除。

（4）现场发现搬家安装后至今，柴油机发电机组的所有定位顶丝都未旋松，根据该机组的底座设计可知，产生的扭震并没有通过整体式支架底座传递给吸震机构，而是全部作用于支架底座上，从而造成底座因长期受到交变应力的作用产生开裂现象。

（5）因柴油机组所有运转震动应力，没有被吸收及传递，联轴器减震橡胶的柔性传动变成了刚性传动，因应力过大使减震橡胶损坏，造成机组使用中持续震动。经检查该队柴油机联轴器减震橡胶损坏，更换后正常。图5a、5b 为柴油机已损坏的联轴器及减震橡胶。

图5 联轴器损坏

（6）不熟悉、不了解新设备的设计特点，不知道搬家安装的要求，搬家安装后未旋松定位螺栓，是造成机组整体式支架底座开裂，联轴器减震橡胶损坏，机组运行时震动过大的真实原因。

4 解决方法和措施

4.1 组织专业人员进行攻关

（1）组织具有丰富现场经验的专家及技术人员，对该型柴油机组的设计特点、结构原理、安装要求等进行分析，掌握该型柴油机使用和维护保养的技术要求。

（2）根据设备使用说明书要求，根据实践需求，制定规范管理规定，制定完善的操作规程、操作指南。

（3）及时收集新设备的各种故障实例，进行科学分析研究，拿出解决措施，进行安全经验分享，并纠正和推广。

4.2 形成一套培训机制

（1）利用制定的管理规定、操作规程、操作指南，对现场操作予以指导，保障新设备的科学、正确使用。

（2）开发制作培训课件、培训教材，以便员工开展学习，公司开展培训。

（3）开展定期集中、远程网络教学、短期交流、经验分享和现场巡视教导等多形式的培训，持续开展操作者操作技能和理论培训工作，使操作者掌握新设备的各项技术，为生产服务。

5 结束语

介绍CAT3512B 型柴油机组的设计特定，对故障进行具体分析，找出其真实原因，并提出解决办法，具有一定的指导意义。CAT3512B 型柴油机组的吸震设计，本身并没有问题，通过学习了解是可以避免此类故障的发生，也能更好有效的使用先进设备。