190 系列柴油机在高海拔及风沙地区的使用和维护

余建勇，冉 建

（川西钻探公司70229 队，四川成都 610051）

1 海拔高度对柴油机功率的影响

海拔超过1500 m 的地区即为高海拔地区，海拔小于3000 m时，每升高500 m，功率下降4%；海拔大于3000 m 时，每升高500 m，功率下降6%。

济南柴油机厂生产的190 系列柴油机多年来一直在我国陆上石油钻井领域广泛使用。随着我国石油勘探区域由原来的常规地区向高海拔、沙漠、戈壁、严寒和高温地区发展，在钻井现场对柴油机的使用、维护保养等方面，也提出了更高要求。

（1）气缸盖。气缸盖部件是柴油机的主要部件之一，因其工作条件恶劣，本身对使用要求较高，对柴油机的工作性能及可靠性都有很大影响。在该井的钻探过程中，缸盖故障率最高，在5个钻机月中，共换缸盖多达20 多只，其中1 台柴油机基本上全车更换，大部分是因气门严重下沉，气门座密封不严、摇臂机构机械磨损，气门弹簧断裂，摇臂凸头脱落，以及喷油器护套腐蚀漏水，拔叉断裂等引起的故障。

（2）高压油泵。高压油泵也是频繁故障的一个重要部件，主要表现：淤调节齿圈在油门急剧变换中容易卡死；于柱塞弹簧在高频运动中断裂；盂油量控制筒容易在弹簧断裂后，柱塞上行顶坏控制筒；榆出油阀座筒垫容易刺漏。

（3）增压器。增压器在使用过程中，特别是泥浆泵要求高泵压、大排量、柴油机超负荷运转时，涡轮进口废气温度高，涡壳出现烧红现象。使排气管及增压器支架之间的连接密封容易损坏，进而影响增压器的空气进气量，柴油机进气温度升高，进气量减小，燃烧不充分，排气温度高，引起恶性循环，使柴油机工作粗暴，功率下降。

（4）供油提前角和供油量对柴油机的影响，在柴油机初期使用时，还是按照原来在平原地区使用的供油提前角，柴油机油耗增加，排气温度升高，甚至出现排气管爆燃现象。

（5）柴油机水温、油温高、柴油机水温长期高温，经常开锅，油温也随之高出正常范围，引起机油压力下降。青海地区冬季最低气温达到-30，对柴油机的防冻保温工作尤其重要，该井从四川搬迁过程中，由于没有使用防冻液，在排放冷却水过程中没有彻底排放干净，导致机油中冷器内积水，中冷器内热交换铜管冻裂。

（6）柴油机输出功率不足，工作粗暴，因柴油机满负荷时功率输出不足，而钻井参数又要求大的功率输出，钻台操作人员猛轰油门，柴油机长期处于超负荷运转状态，工作粗暴，引起其中一台柴油机曲轴断裂的重大事故。

（7）柴油机的缸套穴蚀。柴油机汽缸套裂纹和穿孔，当汽缸套产生裂纹时，最初阶段（裂纹微小时）对柴油机工作性能影响不大，随着裂纹的扩大，冷却水腔内的水从裂纹处穿过开始漏入汽缸套内侧。此时柴油机排气的颜色逐渐因漏进的水蒸发而带白色，汽缸套内的高压高温燃气也开始压入裂纹处，向水腔和水箱内窜气，形成气泡，使冷却水往返振荡。冷却水的出水压力忽大忽小，水色变黑，出水量减少，水温升高。由于局部过热，裂纹进一步扩大，使柴油机燃烧不好，冒白烟，运转不稳，转速下降。当裂纹发展到一定程度，漏入汽缸套内的冷却水会使缸套和活塞之间失去润滑，从而造成拉缸烧瓦的严重事故，甚至造成汽缸套从裂纹处断裂发生顶缸，使柴油机报废的更为严重的事故。

在该井钻探初期，柴油机在使用过程中出现的这一系列故障，不仅柴油机油耗等经济指标显著提高，零配件消耗增加，综合成本上升。而且维护人员工作量增加，也影响钻井周期。针对上述故障，结合该地区的地理环境对柴油机的影响，找出这些故障的原因。

（1）高海拔地区空气稀薄、大气压力降低、空气中氧气含量减少，使柴油机充气系数降低，造成柴油机进气不充分，燃烧不完全，工作粗暴，后燃期加重，排浓烟，排气温度增加，功率下降

（2）由于该地区长期为风沙及沙尘暴天气，风沙中的细小颗粒比平原地区多，190 型柴油机的三滤系统不能清除干净，容易引起柴油机的进气不清洁，水箱散热器等污堵。

（3）操作习惯，认识不足，使柴油机长期超负荷运转。

（4）维护保养没有针对特殊地区、特殊保养。

2 应对措施

2.1 气缸盖的使用与维护

要求当班人员在使用过程中密切注意其工作状态，定期打开罩壳，检查摇臂机构的润滑情况，观察摇臂衬套处是否有机油溢出。经常检查气缸盖处有无漏气、漏油和漏水现象，按规定扭矩均匀旋紧气缸盖螺母定期检测，调整气门间隙，气门的密封状况。气门与气缸盖气门座的配合锥面的密封状况直接影响柴油机的工作性能，若密封不严造成漏气，将导致锥面烧损，功率下降，气缸盖报废。因此应定期检查，及时修复，确保其良好的密封性，对喷油器护套经常检查，防止密封件漏水，对穴蚀的护套应及时更换。

2.2 喷油泵的使用维护

柴油罐各处应进行防尘处理，进入柴油机前在高架油罐与机房连接油管线针对性地增加一组柴油滤清器，保证进入高压油泵的燃油经过严格滤清。定期检查各项的供油量均匀度，供油提前角经常检查机油液面高度和油质状况，必要时及时更换或添加机油，经常检查喷油泵各运转机构是否灵活，调节齿杆、柱塞偶件及凸轮轴等处是否有卡滞等异常现象，定期用油枪向柱塞弹簧、齿圈、齿杆等处喷注机油，以防锈蚀。

2.3 增压器

增压器在高温下高速工作，使用中应特别注意做好维护保养工作，转子转动应轻快、灵活、无卡滞现象和异常声响，增压器进油压力保持在300500 kPa，特别是加强空气滤清器的维护保养工作。空气滤清器与进气管道连接处应严密密封，定期清除积尘盒内的积尘，在每次沙尘暴后要清理和检查主滤芯，必要时更换滤芯，不要在风沙大后柴油机运转过程中进行积尘盒内的排尘，以免排出的灰尘又被吸入滤清器，严格监控涡轮出口废弃温度，若发现废弃温度过高，涡壳出现发红现象，应立即停车查找原因比及时排出。经常检查增压器的运转情况，柴油机停车后，用监听棒检查增压器转子部分分部件惯性运转持续时间，定期消除压气机叶轮及扩散器叶片处得污物，清除涡轮机废弃流道处得积尘，保持内部气路油路的清洁和畅通。

2.4 调整

经常性检查和调整气门间隙、配气定时，供油提前角和喷油压力等主要参数。特别是针对高海拔缺氧等特定的因素下，柴油机容易燃烧不充分，排气温度高等情况，适当增大供油提前角，降低供油量，避免柴油机排温过高，油耗增加。

2.5 清洁、散热

柴油机长期油水温度超高，要严格控制冷却水的质量和清洁，在水箱的加水口要做防尘处理，严防风沙进入水箱散热器，堵塞散热器芯。经常用压缩空气沿风扇气流的反方向清吹散热器表面，当散热器表面油污严重，因水垢、油污、锈蚀堵塞时要及时拆检清洗，定期清洗中冷器。检查风扇胶带的张紧度，如有磨损、断裂等现象，应立即更换为保证柴油机机油的清洁。进入冬季前，提前更换相应冰点的防冻液，对长时间停车不用的机组，在柴油机停车后，待水温降至40以下时，将系统内所有冷却水即刻排放干净，尤其注意将机油冷却器铜管内，增压器中间体内残留的水排干净，防止冻裂机件。加强机油油质的监测，及时清洗机油旋转滤子，机油滤清器滤前、滤后压差较大时必须清洗，换装新滤芯，保证机油的清洁和润滑性能。

2.6 针对柴油机功率不足的问题

机房人员和钻井操作人员及时沟通，应充分认识到高原海拔高度对柴油机功率输出的影响，改变以往操作方式。合理调配动力，根据负荷情况，适当增减柴油机的使用数量，严禁超负荷使用柴油机。

3 柴油机使用中产生穴蚀的原因

（1）柴油机汽缸套。汽缸套质量不过关，达不到使用要求。

（2）操作者。操作者长期低转数低温使用柴油机，引发汽缸套穴蚀。

（3）冷却水。柴油机对冷却水的水质有着严格要求，必须是合格软水，使用者采用不合格的冷却水，水中的气泡和杂质在柴油机振动过程中造成柴油机汽缸套穴蚀。

4 预防柴油机汽缸套的穴蚀

（1）使用合格的冷却水。柴油机在使用中应当严格执行冷却水的使用标准，选用柴油机规定的冷却水。冷却水的水质标准：总颗粒度34010-6，总硬度9.5 dh，卤化物4010-6，硫酸盐10010-6，pH 值5.59。

应使用专门添加防腐液的冷却液，严禁只用水作为冷却液，如没有专门的冷却液，应用蒸馏水进行配置，并能满足冷却水的质量要求。当冷却液不能满足设备需要时，以及冷却液质量下降影响工作效率时，必须更换冷却液。

（2）严格按照操作规程使用和维护设备。使用者应严格遵守和执行操作规程的规定，才能保障设备正确运转，以及设备使用时间，减少修理时间，降低设备维修时间，提高设备使用率，提高设备的动力性和经济性。针对青海地区现场实际情况，对操作规程又补充了严格规定：柴油机启动后，必须充分暖机，当温度达到40时才能逐渐添加负载。通过一系列措施，有效降低柴油机汽缸套发生穴蚀概率，保障了设备有效运转。

5 结论

针对高海拔、风沙大地区，制定采取上述维护保养措施后，大大减少了柴油机的故障，使190 系列柴油机在高海拔、风沙大地区得到了合理使用，既满足了生产需要，又使190 系列柴油机的经济指标、动力指标、排放指标等各方面适应了恶劣环境下对钻井生产的需要。