卡特C15 柴油發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發動機曲軸箱進水，冷卻系統進油現象。拆檢發現潤滑油冷卻器管束內漏、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，四級壓縮，額定排氣壓力25 MPa，發動機由美國卡特公司生產，型號：C15柴油機，標定功率：403 kW，標定轉速：2100 r/min。

2019 年3 月23 日，該機組正常進行氣舉作業過程中突然發生發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發動機冷卻水溫度高報警停機。檢查冷卻液時發現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，系統中放出較多油泥狀物質（圖2）。

為了將冷卻系統內油泥狀物質排放干凈，多次對系統進行沖洗排放。啟機運行，檢查曲軸箱油位發現油標尺表面有水珠附著（圖3），停機待發動機冷卻后，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

圖3 油標尺表面水珠附著

圖4 曲軸箱排放出的水

當即判斷為潤滑油冷卻器內漏。進行拆檢驗漏，封堵損壞管束后回裝觀察，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觀察，未發現油濾器接口處有冷卻液流出，曲軸箱還是有少量水排出。懷疑發動機內部機體產生裂紋，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。隨后發現冷卻水泵溢流孔有大量冷卻液流出，說明水泵水封損壞，并非發動機內部機體存在裂紋。

1 原因分析

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

（2）冷卻液竄入曲軸箱原因。①機組處于停機狀態，由于膨脹水箱高于發動機，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油冷器內漏，使得潤滑油進入冷卻系統，與冷卻液中的雜質和沉淀物混合形成油泥，堵塞部分冷卻管束，導致冷卻水壓力升高，該壓力超過膠管耐壓能力，造成膠管爆裂。

（4）發動機冷卻水溫度高報警停機原因。由于油泥堵塞冷卻系統排空管，更換冷卻液后，系統空氣未徹底排盡形成氣阻，導致發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 柴油發動機制定詳細的操作維護保養規程，增加水泵油封、水封檢查頻率，加強操作培訓，嚴格按照操作維護保養規程操作，確保設備安全高效運行。

圖5 冷卻水泵溢流孔

4 結束語

加強設備巡回檢查，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。