CAT3512B型機組吸震特點及故障分析

蘇 偉，豐光強，白洪書

（1.中國石油川慶鉆探川西公司技術應用與研發中心，四川成都 610051；2.中國石油川慶鉆探川西公司70537 鉆井隊，四川成都 610051）

0 引言

伴隨能源開發的發展，石油工程技術服務公司動力裝備發生了翻天覆地的變化，鉆機大量配置CAT3512B 柴油發電機組作為配套動力設備，該新型電噴柴油機，功率大、維護保養簡單，故障率極低，但在使用中也出現了一些問題。分析該型柴油機在設計上的特點，歸納總結使用中存在的問題，并加以解決。

1 存在問題

1.1 維護保養方面

1.1.1 沒有知識產權保護意識

為控制成本減低維護費用，使用非CAT 公司配件，直接影響使用效率，極易產生設備故障，且導致CAT 不提供售后服務。

1.1.2 使用非CAT 公司專用機油

為省錢，用其他品牌機油代替CAT 公司專用機油，因其添加劑不同，對柴油機的使用壽命有直接的影響，也是產生故障的重要因素。

1.1.3 不按規定進行維護保養

不嚴格按照使用說明書的要求進行維護保養，換濾芯時為少排空違規裝入未過濾柴油，會引起柴油機系統內故障。

1.1.4 零配件儲存不當

機組零配件儲存要求很高，精密偶件應在密封的有保護油狀態下存放，如CAT 的組合式噴油器單成本高，生銹將無法使用，會引發故障，損失大且影響生產。

1.2 操作方面

1.2.1 不熟悉新設備的結構原理

由于操作者沒有經過培訓，對新設備的結構原理不熟悉，而造成誤操作，使設備發生故障。

1.2.2 不熟悉新設備的安裝要求

不知道設備搬家安裝要求，搬家安裝后沒有到位，在使用時造成故障。

1.3 管理方面

操作者未培訓就上崗操作，也是設備使用中易發生故障的一個因素。

2 原因分析

2.1 設備技術方面原因分析

2.1.1 不了解設備底座吸震結構原理

該型柴油機吸震方法與其他柴油機有差異，采用雙層底座設計，柴油機與發動機通過聯軸器相連，并各自通過固定螺栓固定在支架底座上，整個機房房體下平面設計成雪橇式底座，兩層底座之間由三個支撐點支撐，三個點均采用連接螺栓、定位套筒和吸震膠墊結構方式，使用時壓帽和支架底座接觸面之間應有一定間隙，不能壓死，否則吸震膠墊將無法吸收整個柴油機發電機組運轉時產生的震動，從而造成柴油機組從薄弱處產生裂紋。其獨特吸震結構如圖1 所示。

2.1.2 不了解安裝要求

該設備在支架底座四周設計有8 處定位頂絲，其功用是在搬家時，避免支架底座上的機組，在運輸途中因道路顛簸而產生位移，所以搬家安裝前應全部頂到位；搬家安裝以后運轉以前應適當旋松，頂絲需恢復到只限位不受力，否則柴油發電機組運轉時產生的所有扭矩震動均不能傳遞到吸震裝置上被吸收，而是全部作用在支架底座上，達到一定時間和次數以后，就將發生底座裂紋故障，產生更大震動。頂絲實物如圖2 所示。

圖1 吸震裝置實物結構

圖2 頂絲實物

2.1.3 不清楚新聯軸器的結構原理

該型柴油機的聯軸器采用的是，鐵芯支撐三片式減震橡膠填充減震方法如圖3a、3b 所示：

該聯軸器減震橡膠損壞將會造成柴油機劇烈震動。

圖3 聯軸器

2.2 人員方面原因分析

2.2.1 設備巡檢方面

員工未能按照崗位責任制規定的時間、路線和項點對設備進行巡回檢查，不能及時了解設備狀態，無法及時反饋設備使用的相關信息。

2.2.2 學習方面

員工缺乏學習的主動性，使用新設備前未培訓，未查閱使用說明書，掌握操作技能。

3 典型故障實例分析

3.1 故障慨述

該型設備在基層隊使用中發生劇烈震動現象，經過定點維修中心多次排查，均未能找到真實原因，發展成柴油機組支架底座開裂，三套柴油機組無法正常工作，嚴重影響生產。機修廠采取在裂紋處進行焊補的應急處理方法，因未能找到真正原因，無法徹底排除故障，也無法避免故障再次發生。支架底座裂紋采取補救措施后如圖4 所示。

圖4 支架底座裂紋修補

3.2 柴油機組震動故障原因分類分析

柴油機震動的主要原因及排除辦法如表1 所示。

表1 柴油機震動過大主要原因及排除辦法

3.3 設備故障原因分析

（1）據操作人員描述：發生故障時為該設備搬家安裝后第2口井，搬家前運行正常，故障是搬家后發生改變產生，說明該故障可能和搬家有關；第二個描述是發生故障的機組在負荷增加到500 kW 時，為標準值1210 kW 的45%，震動明顯增加，可以考慮為柴油機組上扭矩或壓力達到一定值時，能發生塑性變形的一些機構或零部件的變化引起的故障。

（2）結合表1 進行分析，可能的原因有，搬家安裝后因油路污染，油路限流，負荷增加到一定值時，油量不足造成各缸油量不均，從而產生震動；維修中心明初易通公司數次進行詳細檢查，可以排除。

（3）因搬家運輸途中顛簸，造成安裝固定螺栓折斷，檢查后沒有發現此現象予以排除。

（4）現場發現搬家安裝后至今，柴油機發電機組的所有定位頂絲都未旋松，根據該機組的底座設計可知，產生的扭震并沒有通過整體式支架底座傳遞給吸震機構，而是全部作用于支架底座上，從而造成底座因長期受到交變應力的作用產生開裂現象。

（5）因柴油機組所有運轉震動應力，沒有被吸收及傳遞，聯軸器減震橡膠的柔性傳動變成了剛性傳動，因應力過大使減震橡膠損壞，造成機組使用中持續震動。經檢查該隊柴油機聯軸器減震橡膠損壞，更換后正常。圖5a、5b 為柴油機已損壞的聯軸器及減震橡膠。

圖5 聯軸器損壞

（6）不熟悉、不了解新設備的設計特點，不知道搬家安裝的要求，搬家安裝后未旋松定位螺栓，是造成機組整體式支架底座開裂，聯軸器減震橡膠損壞，機組運行時震動過大的真實原因。

4 解決方法和措施

4.1 組織專業人員進行攻關

（1）組織具有豐富現場經驗的專家及技術人員，對該型柴油機組的設計特點、結構原理、安裝要求等進行分析，掌握該型柴油機使用和維護保養的技術要求。

（2）根據設備使用說明書要求，根據實踐需求，制定規范管理規定，制定完善的操作規程、操作指南。

（3）及時收集新設備的各種故障實例，進行科學分析研究，拿出解決措施，進行安全經驗分享，并糾正和推廣。

4.2 形成一套培訓機制

（1）利用制定的管理規定、操作規程、操作指南，對現場操作予以指導，保障新設備的科學、正確使用。

（2）開發制作培訓課件、培訓教材，以便員工開展學習，公司開展培訓。

（3）開展定期集中、遠程網絡教學、短期交流、經驗分享和現場巡視教導等多形式的培訓，持續開展操作者操作技能和理論培訓工作，使操作者掌握新設備的各項技術，為生產服務。

5 結束語

介紹CAT3512B 型柴油機組的設計特定，對故障進行具體分析，找出其真實原因，并提出解決辦法，具有一定的指導意義。CAT3512B 型柴油機組的吸震設計，本身并沒有問題，通過學習了解是可以避免此類故障的發生，也能更好有效的使用先進設備。