再談降低鉆機燃油消耗的途徑

全巴音

（神華哈爾烏素露天煤礦，內蒙古 鄂爾多斯 010300）

柴油鉆機的燃油消耗量受地質結構、所用鉆具、操作方法等多種因素的影響，如果在日常鉆孔和保養中掌握一定的技巧，不但可以節省燃油，提高設備經濟效益，另外還可以提高設備出動率，同時還能降低企業能耗。

一、節油操作方法

（一）怠速功能的正確使用

柴油鉆機發動機的平均油耗約為5升/小時，發動機為2擋油門，如果長時間怠速運轉，油耗高達18升/小時，而高速運轉反而比較省油。為了避免燃油浪費和發動機損壞，在鉆孔過程中必須避免長時間的怠速運轉。在短時間停止鉆進的情況下，使用怠速功能可以節省燃料。在正常工作開始時，發動機應該立即恢復到原來的速度。

（二）合理選用鉆具和工法

根據地質情況和目前的鉆孔情況，合理選擇鉆具不僅可以減少負荷，提高穿孔速度，還可以節省燃料，保護鉆桿、短節等部件。通過使用高質量的硬質合金鉆頭，不僅可以減少鉆頭牙齒的消耗和軸承的磨損，而且還可以提高鉆孔速度和燃料效率。同時在作業過程中，選擇適合的鉆桿也可以有效地減少燃料消耗。在作業過程中為了減少鉆孔阻力，提高鉆孔效率，開孔時候合理使用回轉速度和加壓。根據地質類型、巖石或土壤的強度，合理選擇鉆井的加壓方式不僅可以提高工作效率，減少燃料消耗，還可以保護鉆具等相關部件。例如，鉆進堅硬地層應采用點動加壓方式，鉆進松散均勻的土層用長行程加壓方式。為了實現有效鉆孔，必須根據地質條件采用合適的加壓和回轉速度。動力頭速度和壓力控制不適當,不僅容易導致動力頭“憋壓”,導致液壓油的溫度快速上升,但也導致設備功耗的增加,燃料浪費。當動力頭“憋壓”時，操作者應根據現場具體情況適當降低壓力，使動力頭能緩慢恢復旋轉。為了防止鉆桿卡死，必須將鉆桿提起然后反復竄動。此外，適當控制動力頭的旋轉和聯動，不僅可以降低鉆孔阻力，而且可以降低鉆井過程中的油耗。

（三）正確控制油門擋位

鉆機的工作循環包括:下放鉆桿→動力頭旋挖鉆進→動力頭反旋（提鉆前輔助動作）→提升鉆桿→上車回轉→甩土→上車回轉復位。由于負載和工作條件的不同，不同操作所需的功率也不同。通過對鉆機工作狀態的分析，認為鉆機的主要耗電周期為動力頭的鉆升階段。很多司機在旋轉鉆井時，不管采取什么動作把油門擋位調到最高，，這實際上是一種錯誤的操作方法，不僅浪費燃料，而且破壞設備。大量的測試表明，在相同的旋轉掘進條件下，發動機耗油更少，使用低速擋油門更有效。

二、節油保養方法

（一）保持空氣濾清器干凈

如果空氣濾清器太臟，對空氣循環的阻力很大，混合物的燃燒不充分，則發動機功率將會降低。試驗表明，當空氣濾清器部分堵塞時，燃油消耗量增加5%。司機應確保空氣濾清器每100小時檢查一次，并在500小時內更換空氣濾清器。在維護過程中，濾清器不應通過磕碰或沖擊清洗，濾清器應通過壓縮空氣吹洗。在將過濾器加載到過濾器的外殼之前，確保過濾器是完全干燥的。

（二）定期維護燃料系統

在燃油過濾不良的情況下，柴油進入噴油泵，容易加速精密配件的磨損，降低發動機功率，增加燃油消耗。如果燃料的濕度和凍結進入氣缸，可燃混合物被嚴重燒傷，導致發動機功率嚴重下降，燃料消耗增加。因此，有必要定期更換原油和精煉過濾器，并定期檢查燃料泵和管道是否被磨損或者損壞。如果燃料泵和管道有泄漏或損壞，必須立即修復。此外，應該使用高質量的燃料。使用劣質燃料不僅使發動機低于額定功率，消耗的燃料比預期的要多，而且還會對燃料系統的部件造成過早的損壞，從而降低設備出動率。

（三）定期更換機油

在規定的時間內，不適當地更換機油或機油變質可能會增加發動機部件的磨損，對發動機的性能和壽命產生不利影響，并增加發動機的燃料消耗。為了達到這個目的，必須更換同一系列的機油，相同的質量和相同的粘度必須按照使用說明選擇，而機油必須按照指示定期更換。

（四）做好其他保養

良好的履帶張力調節和快速的地面清潔，可以降低行走阻力，減少燃油消耗。此外，保持液壓系統和水冷散熱器盡可能清潔，并在合理范圍內保持液壓和冷卻液的溫度，將有助于提高操作效率和減少燃料消耗。

三、案例分析

以某露天煤礦先后對在用的牙輪鉆機為例進行了不同程度的改造,其中,D245S型牙輪鉆機與DM45型牙輪鉆機比較,存在著燃油消耗偏多的缺陷。

（一）液力變矩器傳動方案

柔性傳動使鏈條并車成為現實。利用其減速功能使其后的鏈條正常工作。優點:傳動柔和平穩,啟動動載小,振動小,噪聲低,處理事故能力強,對柴油機實行過載保護,可延長柴油機使用壽命2 000 h。起升過程可實現恒功率起升,提高鉆機的起升工效,在不變動絞車檔數的情況下,可節省約13%左右的機動起升時間。

（二）存在問題

傳動效率低,目前在用變矩器最高效率為85%,通常為75%～85%,鉆進時,燃油消耗比直接傳動多。純鉆進工效比直接傳動低約10%。

（三）耗油偏多的原因分析

從鉆機的載荷特征看,鉆機動力機組的工作時間占純鉆進時間的2/3以上,起下鉆時間不足1/3。而起下鉆時,機動起升時間僅占全部起下鉆時間的1/3。變矩器傳動起升工效提高13%,鉆機生產時效僅提高1.3%。變矩器本身的傳動效率較低,在高效區工作時也只有75%～85%,因此,變矩器效率低就是該型鉆機耗油偏多的主要原因。

（四）鏈條鉆機液力偶合器正車箱傳動方案

（1）正車箱傳動方案的提出。在保留D245S型鉆機總體結構不作大的改動的前提下,既保留變矩器傳動使設備壽命長的優點,又能解決耗油偏多的問題就成為本課題的關鍵。為此,提出了采用液力偶合器正車箱代替液力變矩器,對D245S型鉆機進行改造,以提高燃油經濟性的技術方案。（2）液力偶合器傳動方案。液力偶合器正車減速箱主要由2部分組成,輸入部分為液力偶合器,輸出部分為兩級同軸式齒輪減速箱。從輸入端或輸出端看,左右對稱。輸入軸和輸出軸位于同一軸線上,而且二者旋轉方向相同。將原有的3臺YB900型變矩器更換為3臺YOZJ750-2型正車減速箱,減速箱減速比為2。（3）液力偶合器正車箱傳動特點。傳動柔和,具有很好的防振和隔振作用,可實現鏈條并車,有利于提高由動力機到工作機全部設備的使用壽命。對動力機和工作機起過載保護作用,同時改善動力機的啟動性能。工作機起步平穩,加速均勻、迅速。傳動效率為97%,且空載時不吸收功率,與變矩器傳動比較可減少燃油消耗,提高燃油經濟性。操作特性接近直接傳動,容易被用戶掌握。經正車齒輪箱的減速,滿足鏈條傳動轉速的要求。且輸出軸的旋轉方向與原設計相同,有利于實現原有的傳動方式。YOZJ750-2型正車減速箱的安裝尺寸與YB900型變矩器相同,更換方便。偶合器輸出速度基本穩定在某個轉速范圍內,因此其后的傳動元件都具有較高的壽命。偶合器工作油的冷卻可通過油冷器換熱,利用柴油機的冷卻系統冷卻。

（五）液力偶合器耗油分析

（1）起下鉆過程分析。采用偶合器傳動可吸收啟動動載荷,減小因啟動載荷大而產生的壓低柴油機轉速的現象。提升遇卡時,具有過載保護功能,防止對設備的損害。空載時,偶合器基本不吸收功率,柴油機在調速特性曲線上工作,有利于減少手動時間的油耗,柴油機不需怠速運行可延長柴油機壽命。滿載傳動效率比變矩器高12%～17%。因此,起升過程實際燃油消耗低于變矩器傳動。（2）純鉆進過程分析。采用偶合器傳動,降低泵壓脈動幅度,可使流量不均勻度降低50%,實際平均泵壓提高16%。解卡和鉆進泥包時,由于其具有無級調速特性,可實現低排量保持高泵壓。偶合器驅動鉆井泵通過調整缸套直徑和柴油機轉速實現給定排量和泵壓,調節方式與直接傳相同,不存在變矩器在匹配不合理時速度漂移的問題,傳動效率始終保持在較高的范圍,因此,比變矩器傳動節省燃油消耗。（3）鉆機月油耗分析。月耗油量按柴油機工作720 h/月計算,其中,2/3時間鉆進,1/3時間起下鉆(起下鉆時間中1/3為機動起升時間,2/3為手動時間)。機動起升時間變矩器傳動的柴油機按滿負荷計算輸出功率,其機動起升時間較直接傳動減少13%,直接傳動按兩檔之間的平均負荷計算輸出功率。手動時間,變矩器按800 r/min怠速運行,偶合器和直接傳動在柴油機調速特性線上工作,按10%輸出功率計算。所計算的油耗不含柴油機輔助發電系統的油耗。變矩器傳動機泵參數按最高傳動效率進行優化,各工況點均在變矩器的最高效率點附近工作。

結束語：

環境惡劣、工作載荷大、危險系數高等是鉆機作業的特點，隨著各種新技術在鉆機中的應用，鉆機將朝著自動化、智能化和信息化的方向發展，為鉆孔作業降低作業強度和危險系數，提高勞動效率提供裝備保障。如果在完成同等任務的情況下能夠有效地控制油耗，提高燃油效率，就可以提高企業經濟效益。