海上采油平臺某型柴油發電機組氣閥脫落故障原因分析

閻奕辰

摘要：氣閥脫落是柴油機運行過程中出現的嚴重故障，可能引起燃燒室部件與換氣機構嚴重的損傷，甚至造成增壓器損傷，產生嚴重的后果，一旦發生故障其經濟損失較大。本文以海上采油平臺某型柴油發電機組為例，深入分析故障現象與故障原因，從多個角度探索，針對具體的原因提出故障解決策略，以保證柴油發電機組穩定運行。

關鍵詞：海上采油平臺;柴油發電機組;氣閥脫落;燃燒室

0 ?引言

海上油田開發具有特殊性，與陸地相比，海上大功率柴油發電機組運行條件更為苛刻，技術要求更高，獨立自主的供電模式要求機組具備更高的可靠性，海上采油平臺柴油發電機組一旦發生故障將直接影響油田生產，帶來較大經濟損失。合理分析柴油發電機組故障現象有助于明確故障原因，從根源入手，針對產生故障的因素采取合理的措施處理，降低設備故障的發生幾率，保證設備安全可靠運行，進而保障海上油田正常生產的電力供應。

1 ?某型柴油發電機組故障現象分析

1.1 換氣機構的基本結構

某型柴油發電機組的額定轉速為750r/min，額定功率為7500kW，每一個缸有兩個排氣閥與進氣閥，在運行過程中主用燃料為油田自產原油，實現穩定的運行。案例柴油發電機的換氣結構較為復雜，如包括頂桿、凸輪、過橋、搖臂、氣閥彈簧、氣閥導管等，在運行過程中各部分相互配合，實現穩定的運行。通過換氣凸輪的作用將氣閥頂桿頂起，作用于搖臂，在搖臂運轉過程中為氣閥過橋的運行奠定基礎，由于過橋導管的作用力促使氣閥彈簧阻力被克服，實現氣閥換氣，換氣后再由氣閥彈簧實現復位，完成換氣的過程[1]。

1.2 故障現象分析

在某次故障中，維修人員開展拆檢工作，缸頭罩殼被打開后發現氣閥頂桿出現明顯的彎曲變形情況，并且過橋定位凹槽出現明顯的破損，鋼夾碎裂，過橋導管折斷。氣閥已經脫落，由于該原因對活塞產生撞擊，最終造成缸套、活塞發生進一步的損傷。在后續的拆解過程中發現，進氣閥與排氣閥中存在大量的黑色硬質燃燒產物，氣閥導管內的積碳較為嚴重，并且黑色膠粘物較多，甚至在進排氣通道中發現大量的油污，故障現象較為明顯。

2 ?某型柴油發電機組故障

2.1 氣閥頂桿出現彎曲

通常情況下，氣閥頂桿彎曲變形故障較為明顯，其產生的原因在于氣閥開卡組，造成氣閥的正常開啟受影響，頂桿需要承受較大的壓力，當其壓力超過承受的臨界值時，產生明顯的彎曲變形。而對于氣閥卡組來說，其產生的原因主要是因為燃燒不良導致，從未曾燃燒的燃油與積碳可以看出[2]。

2.2 氣閥發生脫落

氣閥脫落是較為嚴重的現象，其產生的后果較為嚴重，產生的原因主要表現在兩方面，一方面為氣閥卡組引起的脫落，當其現象嚴重時將造成氣閥頂桿彎曲變形，氣閥搖臂與頂桿之間的間隙增大，出現明顯的過橋跳位情況，氣閥鎖夾彈出，最終出現脫落情況。另一方面，由于其他部件損壞，造成氣閥脫落情況，如氣閥鎖夾主要的作用是固定，一旦出現碎裂情況將造成氣閥脫落，過橋導管也可以造成該情況，過橋導管的作用主要是進行定位，一旦發生導管的折斷情況，將造成過橋出現故障撞擊情況，對彈簧座、氣閥彈簧等固定的部件產生不良撞擊，最終造成氣閥脫落情況[3]。

3 ?某型柴油發電機組故障調查原因

通過案例分析發現，現階段的柴油發電機組故障原因可以分為兩種，一種是受燃燒因素影響導致，由于燃燒不良造成氣閥卡組，產生氣閥脫落情況，另一種為換氣機的部分部件存在異常情況，由此破壞運轉平衡，造成氣閥脫落，當氣閥掉進缸內時將造成燃燒室部件產生損壞。

3.1 燃燒不良

燃燒不良是柴油發電機組一種常見的情況，產生該情況的原因較多，由于柴油發電機組主用燃料為自產原油，原油沒有經過煉化處理，海上采油平臺僅做如脫水處理等基本的處理，原油本身粘度較高，且在燃料油的凈化處理等方面存在一定的不足，造成燃料油的整體質量不高，進而影響燃燒效果。燃料油的自身特性與燃燒質量存在明顯的關系，尤其是在霧化過程中，噴油器與噴油泵的工作效果直接影響霧化質量。維修人員在排氣閥排氣通道清潔過程中，未能根據實際情況保證其工況合理，尤其是在廢氣鍋爐與增壓器的廢氣端方面，未能保證其符合實際的運行要求，進氣閥與進氣通道影響柴油機的正常進氣，產生燃燒不足情況。柴油機自身的設計因素也是影響的主要問題，部分柴油發電機組未能布置示功閥（本機型設有示功閥），在啟動過程中未能合理沖車，當噴油器發生滴漏情況時，直接造成缸內的燃油無法吹出，影響燃燒效果。在運行過程中，當噴油器未能開展系統循環加熱情況時，使用的燃料油由于溫度較低、粘度較大，直接導致霧化的質量受到影響，需要根據實際情況控制，優化該過程[4]。

3.2 換氣機構部件損壞

換氣機構自身的部件損壞也是主要的原因，由于故障損壞造成現階段的運行故障，其產生損壞的因素主要可以歸納為兩方面，一方面為備件設計自身的可靠性較低，容易產生損壞，另一方面為備件管理不足，并且其運行環境質量較差，最終造成部件的損壞。例如，在設備的管理過程中經常出現管理不當情況，常常表現的部件散熱環節，由于產生熱疲勞，降低潤滑效果，增大設備的磨損效率，出現異常情況，損壞部件。間隙過大也是主要原因，該因素主要造成異常的撞擊，產生機械疲勞情況，增大故障幾率。設備自身的可靠性較低，由于傳統的設計因素與制造工藝影響，制造的設備在性能、質量等方面存在一定的不足，進而在運行過程中容易產生故障，增大部件的損壞幾率，產生嚴重的后果[5]。

4 ?某型柴油發電機組氣閥脫落故障解決策略

針對柴油發電機組運行過程中產生的氣閥脫落情況，應根據實際情況采取合理的措施解決，針對性的改進升級，以此來避免出現設備故障，降低設備的故障幾率，具體來說可以從以下幾方面開展：

4.1 保證燃燒質量

通過提升燃燒質量可以保證柴油發電機組穩定運行，海上采油平臺應結合自產原油特性對原油處理系統進行優化改造，例如選取原油粘度較低的幾口油井作為柴油發電機組專供油井，原油分油機運行模式優化等，提升原油品質，并定期開展保養工作，如噴油器、噴油泵等，利用設備的優勢促使燃油的霧化質量提高，以滿足現階段的需求。定期對增壓器開展清洗工作，同時還包括空冷器等，滿足現階段的實際需求，提升進排氣的質量[6]。

4.2 提升滑油質量

良好的滑油也是影響柴油發電機組故障的主要因素，在管理過程中，維修人員應明確其柴油機的性能，以實際情況為基礎，加強滑油的管理，保證其質量，如由于燃燒室的產物容易污染曲拐箱內的滑油，應根據現階段的實際做好分離與凈化，保障滑油分油機運行狀態和分油效果，通過日常管理和定期檢驗確定滑油的質量，以保證柴油發電機組正常運轉。

4.3 優化柴油機負荷

在開展柴油機設備負荷優化過程中，應根據現階段的實際情況開展，明確設備自身的情況，加快設備的升級，以保證其安全運轉。嚴格按照出廠說明書規范操作，如果出現低負荷情況不可以長期使用原油，提升安全性。受低負荷工況影響，造成氣缸的熱狀態降低，燃燒室組件與氣閥桿會產生明顯的積焦情況，嚴重時可能造成氣閥卡阻，通過合理的管理促使設備的負荷提升，從根本上降低故障的發生幾率。與此同時，合理換用柴油，在設備運行過程中，可以在停機前選擇柴油運行，在利用柴油的優勢運轉一段時間后提升負荷再更換燃油料，以保證其穩定性[7]。

4.4 合理進行設備升級

在柴油發電機組運行過程中，受其自身的性質因素影響經常發生嚴重的故障，因此應根據實際情況開展設備升級，以實際情況為基礎從多個角度處理，實現相關部件的改良與升級，針對部分備件考慮更換，以保證設備的整體性能提升，實現穩定的運轉，降低設備故障幾率。

5 ?結論

綜上所述，柴油發電機組運行過程中，應根據實際情況處理，明確其氣閥脫落故障的產生原因，以實際為基礎開展優化，加快設備的升級，提升燃燒質量，同時維修人員還應明確滑油質量管理的重要性，實現柴油機的負荷控制，從根本上降低故障發生幾率，以滿足現階段的需求。

參考文獻：

[1]宮國鵬.某型柴油發電機組氣閥脫落故障原因探討[J].天津航海，2019，14（03）：24-25.

[2]吳善躍，徐浩炳，楊鵬.柴油機氣閥機構故障振動監測實例分析[J].中國修船，2018，31（03）：23-27.

[3]胡磊，余永華，楊建國.基于HHT的柴油機氣閥漏氣特征參數提取方法[J].大連海事大學學報，2017，43（03）：78-82.

[4]鄭毅，楊建國.基于HHT的柴油機氣閥漏氣振動診斷方法研究[J].柴油機，2018，39（02）：24-27，32.

[5]張舒，胡磊.柴油機氣閥漏氣故障聲發射診斷特征參數[J].內燃機學報，2018，34（04）：379-383.

[6]劉強，胡旭鋼，潘長海.船用柴油機氣閥漏氣聲發射監測系統研制[J].船舶工程，2018，37（03）：53-57.

[7]張成偉，劉瑞.基于EMD柴油機氣閥聲發射診斷技術試驗研究[J].船舶工程，2018，37（03）：33-36，69.