卡特C15 柴油發(fā)動機油水互竄原因分析

張進全，弓朋斌

（西南油氣田蜀南氣礦，四川瀘州 646000）

0 引言

車載式壓縮機組出現(xiàn)發(fā)動機曲軸箱進水，冷卻系統(tǒng)進油現(xiàn)象。拆檢發(fā)現(xiàn)潤滑油冷卻器管束內(nèi)漏、冷卻水泵水封、油封老化密封失效，對機組運行存在嚴重安全隱患。

250—7#車載式壓縮機組為氣舉用機組，壓縮機由成都壓縮機廠生產(chǎn)，四級壓縮，額定排氣壓力25 MPa，發(fā)動機由美國卡特公司生產(chǎn)，型號：C15柴油機，標定功率：403 kW，標定轉(zhuǎn)速：2100 r/min。

2019 年3 月23 日，該機組正常進行氣舉作業(yè)過程中突然發(fā)生發(fā)動機冷卻水泵出口連接膠管爆裂（圖1）。次日更換連接膠管后，啟機觀察，運行一段時間后出現(xiàn)發(fā)動機冷卻水溫度高報警停機。檢查冷卻液時發(fā)現(xiàn)膨脹水箱液面有浮油，立即更換冷卻液，在排放冷卻液過程中，系統(tǒng)中放出較多油泥狀物質(zhì)（圖2）。

為了將冷卻系統(tǒng)內(nèi)油泥狀物質(zhì)排放干凈，多次對系統(tǒng)進行沖洗排放。啟機運行，檢查曲軸箱油位發(fā)現(xiàn)油標尺表面有水珠附著（圖3），停機待發(fā)動機冷卻后，從曲軸箱排放出約2 L 水（圖4）。

圖1 連接膠管爆裂

圖2 油泥狀物質(zhì)

圖3 油標尺表面水珠附著

圖4 曲軸箱排放出的水

當(dāng)即判斷為潤滑油冷卻器內(nèi)漏。進行拆檢驗漏，封堵?lián)p壞管束后回裝觀察，曲軸箱還是有少量水排出，為確定油冷器是否封堵徹底，拆除潤滑油過濾器并連續(xù)觀察，未發(fā)現(xiàn)油濾器接口處有冷卻液流出，曲軸箱還是有少量水排出。懷疑發(fā)動機內(nèi)部機體產(chǎn)生裂紋，造成冷卻水進入曲軸箱。為進一步查明原因，3 月30 日啟機觀察，當(dāng)機組運行大約40 min 時，曲軸箱呼吸口有大量白煙排出，立即停機。隨后發(fā)現(xiàn)冷卻水泵溢流孔有大量冷卻液流出，說明水泵水封損壞，并非發(fā)動機內(nèi)部機體存在裂紋。

1 原因分析

（1）潤滑油竄入冷卻系統(tǒng)原因。機組運行中，潤滑油壓力遠遠高于冷卻水壓力，油冷器管束產(chǎn)生裂紋，在壓差作用下，潤滑油進入冷卻系統(tǒng)。

（2）冷卻液竄入曲軸箱原因。①機組處于停機狀態(tài)，由于膨脹水箱高于發(fā)動機，存在一定壓差，冷卻液通過油冷器管束裂縫進入曲軸箱；②冷卻水泵油封和水封老化損壞，冷卻液進入齒輪室流入曲軸箱。

（3）冷卻水泵出口連接膠管爆裂原因。①膠管自身老化，耐壓能力降低；②油冷器內(nèi)漏，使得潤滑油進入冷卻系統(tǒng)，與冷卻液中的雜質(zhì)和沉淀物混合形成油泥，堵塞部分冷卻管束，導(dǎo)致冷卻水壓力升高，該壓力超過膠管耐壓能力，造成膠管爆裂。

（4）發(fā)動機冷卻水溫度高報警停機原因。由于油泥堵塞冷卻系統(tǒng)排空管，更換冷卻液后，系統(tǒng)空氣未徹底排盡形成氣阻，導(dǎo)致發(fā)動機冷卻水溫度高報警停機。

2 故障處理

（1）拆檢油冷器，確定損壞的管束并進行封堵，封堵完成后驗漏。

（2）冷卻水泵溢流孔水平安裝（圖5），溢流孔最低點高于水泵軸外圓最低點，油封和水封同時損壞，且兩者滲漏量相同時，冷卻水通過油封進入齒輪室，這就是取掉油冷器后曲軸箱還有水的原因。拆檢冷卻水泵，更換老化損壞的油封和水封后啟機觀察，問題解決。

3 改進措施

針對卡特C15 柴油發(fā)動機制定詳細的操作維護保養(yǎng)規(guī)程，增加水泵油封、水封檢查頻率，加強操作培訓(xùn)，嚴格按照操作維護保養(yǎng)規(guī)程操作，確保設(shè)備安全高效運行。

圖5 冷卻水泵溢流孔

4 結(jié)束語

加強設(shè)備巡回檢查，加工制作油冷器試壓工具，定期對油冷器進行試壓，確保其可靠性。定時拆檢冷卻水泵，檢查水泵軸、油封和水封磨損情況，確保密封可靠。