鉆井柴油機拉缸故障原因分析

李軍

摘要：鉆井柴油機拉缸是柴油機常見故障，多發生在柴油機重載、高溫、進氣道雜質多、潤滑油臟、異物進入等情況下。當柴油機出現該故障時，應及時排除。

關鍵詞：柴油機；活塞；拉缸

柴油機拉缸是指在燃燒室內表面與活塞往復運動接觸的區域內，出現明顯的縱向機械劃痕和刮傷，嚴重時發生熔著性片狀拉傷。拉缸的根本原因是氣缸內壁與活塞環、活塞之間難以形成有效油膜，造成潤滑不良，在氣缸套與活塞環之間，產生了局部干摩擦現象。柴油機拉缸常見以下原因：

1.柴油機過熱，使整機溫度過高，柴油機的最佳熱狀態是冷卻水溫保持在85℃左右，如果柴油機熱負荷很大或者長時間超載荷運行，或冷卻系統冷卻效果不佳，柴油機溫度就會過高。柴油機溫度過高，使零件的機械強度降低，活塞膨脹熱變形過大，缸套與活塞間隙過小，使氣缸內壁的潤滑油膜無法形成或潤滑油在高溫下炭化或燒掉，產生干摩擦，導致活塞環與氣缸壁粘結，氣缸套內壁被拉壞，迫使柴油機熄火。

2.低溫起動操作不正確。柴油機低溫起動時，潤滑油粘度大，流動性能差， 不能及時供給柴油機各摩擦面，在氣缸內壁難以形成有效的油膜，使其短時間內處于干摩擦或半流體摩擦狀態，如果此時立即提高柴油機轉速投入大負荷運轉，導致柴油機局部過熱使粘著磨損加劇。

3.柴油機超速或超負荷運轉。柴油機超負荷或超速運轉時，油膜難以形成，油膜上承受的荷載反而加大，沒有足夠厚度和強度的油膜把活塞、活塞環與氣缸隔開，當柴油機長時間運行時，氣缸與活塞環之間形成干摩擦，產生粘著磨損。

4.柴油機磨合不良。新機或大修后的柴油機，在氣缸套、活塞和活塞環等零件表面存在許多微觀凹凸不平，潤滑油膜形成困難。如果未按規定正確磨合就滿負荷或超負荷運轉，容易引起拉缸事故。

5.空氣濾清器質量不好，過濾效果差。空氣中的灰塵、砂子等雜質進入燃燒室并因活塞的往復運動進入曲軸箱，和潤滑油混合，形成磨料磨損。灰塵中主要成分是二氧化硅，其硬度大大高于鑄鐵或鋼制的缸套和和活塞環，造成柴油機過度磨損，甚至發生拉缸事故。

6.潤滑油因素。由于潤滑油數量不足、選用機油質量等級不當、選用機油粘度等級不當、機油壓力太低、機油嚴重污染變質等因素，導致氣缸套內表面潤滑不良。不能保證潤滑時帶走金屬摩擦表面產生的熱量，引起金屬高溫變形，導致拉缸。同時，混有機械雜質的機油被帶至氣缸表面也會導致拉缸。

7.油底殼大量進柴油。由于活塞環密封不良或噴油霧化不良，燃油進入氣缸內不能完全燃燒，而沿氣缸壁滲入油底殼，導致機油粘度過低而潤滑質量變差，造成拉缸事故。

8.油底殼大量進水。由于氣缸墊損壞、機油散熱器損壞、氣缸套損壞或其他原因，導致油底殼大量進水，機油被嚴重污染而失去潤滑作用，造成拉缸事故。

9.增壓器故障。采用增壓器的柴油機當增壓器密封損壞，潤滑油進入進氣道被吸入氣缸，燃燒后在活塞頂部留下大量積炭，嚴重者造成活塞燒熔，導致拉缸。同時，潤滑油大量流失，使油底殼油量不足，也能造成拉缸、燒瓦抱軸等事故。

10.氣缸套的圓度、圓柱度、表面粗糙度超過規定標準。活塞環的密封作用降低，氣缸內的高溫氣體下竄，使活塞溫度過高，破壞活塞與氣缸壁之間的油膜，產生局部干摩擦現象，進而引起拉缸。

11.氣缸套在裝配過程中產生變形。氣缸套上端面凸出量過大，安裝氣缸蓋后將缸套擠壓變形；缸套阻水圈太粗，壓入機體后造成氣缸套變形，都可能引起拉缸。

12.活塞環間隙因素。如果活塞環的開口間隙、側間隙或背間隙過小，柴油機工作時活塞環受熱膨脹卡死，容易在氣缸壁上拉出溝槽。如果活塞環的材質不合格，容易出現斷環現象導致拉缸。活塞銷竄出活塞銷座。 由于活塞銷卡簧脫落或折斷，活塞銷在運動中竄出活塞銷座，活塞銷拉傷氣缸內壁。

13.活塞與氣缸套的配合間隙過小。如果活塞的材質不良、制造尺寸誤差過大，或者裝配活塞銷后活塞產生變形，造成活塞與氣缸的配合間隙過小，活塞受熱膨脹后被卡住，進而拉傷氣缸壁。

14.活塞環嚴重積炭。過多的積炭造成活塞環粘結或卡死在活塞環槽內，導致活塞與氣缸套不能緊密貼合，活塞頂的熱量不能及時傳出去，同時還會造成高溫氣體下竄。同時積炭是一種硬質磨料，能在氣缸氣缸壁上磨成縱向溝槽。

15.活塞在缸套中安裝位置偏移而產生偏磨現象。由于活塞變形，氣缸搪磨偏移，連桿彎曲和扭曲變形，連桿軸頸、主軸頸、活塞銷座的平行度和同軸度偏差過大，活塞環對氣缸壁的壓力相對集中于局部表面，使缸套與活塞環之間的油膜在很大的壓力下被破壞，失去了潤滑作用，形成干摩擦，加速活塞環、活塞及氣缸壁的磨損。

16.使用劣質燃油。劣質燃油，經噴油器噴射后的霧化質量差，一方面使柴油機的滯燃期延長，當柴油機一旦著火，其壓力迅速升高，從而導致柴油機工作粗暴，甚至敲缸；另一方面使后燃期延長，排氣溫度升高，冒黑煙，同時嚴重污染燃燒室，所產生的不完全燃燒產物有些混入了氣缸壁的滑油中，在活塞環槽里堆積，堵塞了槽背，使活塞環卡死，破壞了燃燒室的密封，導致燃氣漏泄，而漏泄的高溫燃氣又會燒掉氣缸壁上的油膜，并竄入油底殼，使潤滑狀況更趨惡化，加劇了缸壁的磨損引發拉缸的可能。

17.柴油機噴油器工作不良。當柴油機噴嘴出現噴射壓力低霧化不良，滴油，二次噴射等情況時，活塞頂部積油處局部溫度過高，將導致活塞頂部燒蝕，演化為拉缸事故。

參考文獻：

[1]<<柴油機故障判斷和分析>>endprint