CAT3512B型機(jī)組吸震特點(diǎn)及故障分析

蘇 偉，豐光強(qiáng)，白洪書

（1.中國石油川慶鉆探川西公司技術(shù)應(yīng)用與研發(fā)中心，四川成都 610051；2.中國石油川慶鉆探川西公司70537 鉆井隊(duì)，四川成都 610051）

0 引言

伴隨能源開發(fā)的發(fā)展，石油工程技術(shù)服務(wù)公司動(dòng)力裝備發(fā)生了翻天覆地的變化，鉆機(jī)大量配置CAT3512B 柴油發(fā)電機(jī)組作為配套動(dòng)力設(shè)備，該新型電噴柴油機(jī)，功率大、維護(hù)保養(yǎng)簡單，故障率極低，但在使用中也出現(xiàn)了一些問題。分析該型柴油機(jī)在設(shè)計(jì)上的特點(diǎn)，歸納總結(jié)使用中存在的問題，并加以解決。

1 存在問題

1.1 維護(hù)保養(yǎng)方面

1.1.1 沒有知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)意識

為控制成本減低維護(hù)費(fèi)用，使用非CAT 公司配件，直接影響使用效率，極易產(chǎn)生設(shè)備故障，且導(dǎo)致CAT 不提供售后服務(wù)。

1.1.2 使用非CAT 公司專用機(jī)油

為省錢，用其他品牌機(jī)油代替CAT 公司專用機(jī)油，因其添加劑不同，對柴油機(jī)的使用壽命有直接的影響，也是產(chǎn)生故障的重要因素。

1.1.3 不按規(guī)定進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)

不嚴(yán)格按照使用說明書的要求進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，換濾芯時(shí)為少排空違規(guī)裝入未過濾柴油，會(huì)引起柴油機(jī)系統(tǒng)內(nèi)故障。

1.1.4 零配件儲(chǔ)存不當(dāng)

機(jī)組零配件儲(chǔ)存要求很高，精密偶件應(yīng)在密封的有保護(hù)油狀態(tài)下存放，如CAT 的組合式噴油器單成本高，生銹將無法使用，會(huì)引發(fā)故障，損失大且影響生產(chǎn)。

1.2 操作方面

1.2.1 不熟悉新設(shè)備的結(jié)構(gòu)原理

由于操作者沒有經(jīng)過培訓(xùn)，對新設(shè)備的結(jié)構(gòu)原理不熟悉，而造成誤操作，使設(shè)備發(fā)生故障。

1.2.2 不熟悉新設(shè)備的安裝要求

不知道設(shè)備搬家安裝要求，搬家安裝后沒有到位，在使用時(shí)造成故障。

1.3 管理方面

操作者未培訓(xùn)就上崗操作，也是設(shè)備使用中易發(fā)生故障的一個(gè)因素。

2 原因分析

2.1 設(shè)備技術(shù)方面原因分析

2.1.1 不了解設(shè)備底座吸震結(jié)構(gòu)原理

該型柴油機(jī)吸震方法與其他柴油機(jī)有差異，采用雙層底座設(shè)計(jì)，柴油機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)通過聯(lián)軸器相連，并各自通過固定螺栓固定在支架底座上，整個(gè)機(jī)房房體下平面設(shè)計(jì)成雪橇式底座，兩層底座之間由三個(gè)支撐點(diǎn)支撐，三個(gè)點(diǎn)均采用連接螺栓、定位套筒和吸震膠墊結(jié)構(gòu)方式，使用時(shí)壓帽和支架底座接觸面之間應(yīng)有一定間隙，不能壓死，否則吸震膠墊將無法吸收整個(gè)柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的震動(dòng)，從而造成柴油機(jī)組從薄弱處產(chǎn)生裂紋。其獨(dú)特吸震結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

2.1.2 不了解安裝要求

該設(shè)備在支架底座四周設(shè)計(jì)有8 處定位頂絲，其功用是在搬家時(shí)，避免支架底座上的機(jī)組，在運(yùn)輸途中因道路顛簸而產(chǎn)生位移，所以搬家安裝前應(yīng)全部頂?shù)轿唬话峒野惭b以后運(yùn)轉(zhuǎn)以前應(yīng)適當(dāng)旋松，頂絲需恢復(fù)到只限位不受力，否則柴油發(fā)電機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的所有扭矩震動(dòng)均不能傳遞到吸震裝置上被吸收，而是全部作用在支架底座上，達(dá)到一定時(shí)間和次數(shù)以后，就將發(fā)生底座裂紋故障，產(chǎn)生更大震動(dòng)。頂絲實(shí)物如圖2 所示。

圖1 吸震裝置實(shí)物結(jié)構(gòu)

圖2 頂絲實(shí)物

2.1.3 不清楚新聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)原理

該型柴油機(jī)的聯(lián)軸器采用的是，鐵芯支撐三片式減震橡膠填充減震方法如圖3a、3b 所示：

該聯(lián)軸器減震橡膠損壞將會(huì)造成柴油機(jī)劇烈震動(dòng)。

圖3 聯(lián)軸器

2.2 人員方面原因分析

2.2.1 設(shè)備巡檢方面

員工未能按照崗位責(zé)任制規(guī)定的時(shí)間、路線和項(xiàng)點(diǎn)對設(shè)備進(jìn)行巡回檢查，不能及時(shí)了解設(shè)備狀態(tài)，無法及時(shí)反饋設(shè)備使用的相關(guān)信息。

2.2.2 學(xué)習(xí)方面

員工缺乏學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，使用新設(shè)備前未培訓(xùn)，未查閱使用說明書，掌握操作技能。

3 典型故障實(shí)例分析

3.1 故障慨述

該型設(shè)備在基層隊(duì)使用中發(fā)生劇烈震動(dòng)現(xiàn)象，經(jīng)過定點(diǎn)維修中心多次排查，均未能找到真實(shí)原因，發(fā)展成柴油機(jī)組支架底座開裂，三套柴油機(jī)組無法正常工作，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。機(jī)修廠采取在裂紋處進(jìn)行焊補(bǔ)的應(yīng)急處理方法，因未能找到真正原因，無法徹底排除故障，也無法避免故障再次發(fā)生。支架底座裂紋采取補(bǔ)救措施后如圖4 所示。

圖4 支架底座裂紋修補(bǔ)

3.2 柴油機(jī)組震動(dòng)故障原因分類分析

柴油機(jī)震動(dòng)的主要原因及排除辦法如表1 所示。

表1 柴油機(jī)震動(dòng)過大主要原因及排除辦法

3.3 設(shè)備故障原因分析

（1）據(jù)操作人員描述：發(fā)生故障時(shí)為該設(shè)備搬家安裝后第2口井，搬家前運(yùn)行正常，故障是搬家后發(fā)生改變產(chǎn)生，說明該故障可能和搬家有關(guān)；第二個(gè)描述是發(fā)生故障的機(jī)組在負(fù)荷增加到500 kW 時(shí)，為標(biāo)準(zhǔn)值1210 kW 的45%，震動(dòng)明顯增加，可以考慮為柴油機(jī)組上扭矩或壓力達(dá)到一定值時(shí)，能發(fā)生塑性變形的一些機(jī)構(gòu)或零部件的變化引起的故障。

（2）結(jié)合表1 進(jìn)行分析，可能的原因有，搬家安裝后因油路污染，油路限流，負(fù)荷增加到一定值時(shí)，油量不足造成各缸油量不均，從而產(chǎn)生震動(dòng)；維修中心明初易通公司數(shù)次進(jìn)行詳細(xì)檢查，可以排除。

（3）因搬家運(yùn)輸途中顛簸，造成安裝固定螺栓折斷，檢查后沒有發(fā)現(xiàn)此現(xiàn)象予以排除。

（4）現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)搬家安裝后至今，柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組的所有定位頂絲都未旋松，根據(jù)該機(jī)組的底座設(shè)計(jì)可知，產(chǎn)生的扭震并沒有通過整體式支架底座傳遞給吸震機(jī)構(gòu)，而是全部作用于支架底座上，從而造成底座因長期受到交變應(yīng)力的作用產(chǎn)生開裂現(xiàn)象。

（5）因柴油機(jī)組所有運(yùn)轉(zhuǎn)震動(dòng)應(yīng)力，沒有被吸收及傳遞，聯(lián)軸器減震橡膠的柔性傳動(dòng)變成了剛性傳動(dòng)，因應(yīng)力過大使減震橡膠損壞，造成機(jī)組使用中持續(xù)震動(dòng)。經(jīng)檢查該隊(duì)柴油機(jī)聯(lián)軸器減震橡膠損壞，更換后正常。圖5a、5b 為柴油機(jī)已損壞的聯(lián)軸器及減震橡膠。

圖5 聯(lián)軸器損壞

（6）不熟悉、不了解新設(shè)備的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，不知道搬家安裝的要求，搬家安裝后未旋松定位螺栓，是造成機(jī)組整體式支架底座開裂，聯(lián)軸器減震橡膠損壞，機(jī)組運(yùn)行時(shí)震動(dòng)過大的真實(shí)原因。

4 解決方法和措施

4.1 組織專業(yè)人員進(jìn)行攻關(guān)

（1）組織具有豐富現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)的專家及技術(shù)人員，對該型柴油機(jī)組的設(shè)計(jì)特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)原理、安裝要求等進(jìn)行分析，掌握該型柴油機(jī)使用和維護(hù)保養(yǎng)的技術(shù)要求。

（2）根據(jù)設(shè)備使用說明書要求，根據(jù)實(shí)踐需求，制定規(guī)范管理規(guī)定，制定完善的操作規(guī)程、操作指南。

（3）及時(shí)收集新設(shè)備的各種故障實(shí)例，進(jìn)行科學(xué)分析研究，拿出解決措施，進(jìn)行安全經(jīng)驗(yàn)分享，并糾正和推廣。

4.2 形成一套培訓(xùn)機(jī)制

（1）利用制定的管理規(guī)定、操作規(guī)程、操作指南，對現(xiàn)場操作予以指導(dǎo)，保障新設(shè)備的科學(xué)、正確使用。

（2）開發(fā)制作培訓(xùn)課件、培訓(xùn)教材，以便員工開展學(xué)習(xí)，公司開展培訓(xùn)。

（3）開展定期集中、遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、短期交流、經(jīng)驗(yàn)分享和現(xiàn)場巡視教導(dǎo)等多形式的培訓(xùn)，持續(xù)開展操作者操作技能和理論培訓(xùn)工作，使操作者掌握新設(shè)備的各項(xiàng)技術(shù)，為生產(chǎn)服務(wù)。

5 結(jié)束語

介紹CAT3512B 型柴油機(jī)組的設(shè)計(jì)特定，對故障進(jìn)行具體分析，找出其真實(shí)原因，并提出解決辦法，具有一定的指導(dǎo)意義。CAT3512B 型柴油機(jī)組的吸震設(shè)計(jì)，本身并沒有問題，通過學(xué)習(xí)了解是可以避免此類故障的發(fā)生，也能更好有效的使用先進(jìn)設(shè)備。