淺析平臺吊車無法啟動故障及處理方案

賈付澤

（中海石油（中國）有限公司深圳分公司，廣東深圳 518000）

0 引言

平臺吊車屬于海上采油平臺的重要設備，其運行正常與否關系到平臺的方方面面，如正常生產物資的轉運、平臺人員的生活物資的保障。一旦出現問題，輕則影響生產作業進度，重則導致生產安全事故，因此吊車設備是海上維修人員的重點關注對象。平臺吊車出現故障或失靈的情況也是多種多樣的，需要根據故障類別和原因區別對待，并采用不同的方法進行處理、應對，才能盡快恢復吊車的正常運行。

1 平臺吊車應用現狀

某海上采油平臺采用中國華南船舶機械廠（SCM）生產的平臺吊機，型號為YOHG2500-30t-45ft（8t-108ft），由一臺卡特彼勒柴油機驅動，基座式可變幅吊機，最大工作半徑33 m，最大吊重貨物30 t。其主要結構部件有吊車基座、吊臂、A 字架、柴油機、液壓泵、液壓馬達、控制閥、滾筒及鋼絲繩等，工作原理是：柴油機做為原動機帶動液壓泵生產能液壓能，利用液壓油做為傳動介質，通過各路控制閥門后驅動液壓馬達，將液壓能轉變為滾筒旋轉的動能，通過滾筒上鋼絲繩的回收與釋放實現吊裝貨品的提升或下放。

本吊車的液壓系統設計為開式回路系統，吊臂與旋轉、大鉤與小鉤分別使用一套柱塞式液壓泵提供的液壓油，通過液壓閥件的換向來控制各個滾筒的旋轉方向，再利用液壓比例閥，通過手柄操作幅度的大小來控制各滾筒的旋轉速度（圖1）。

圖1 平臺吊車

2 吊車無法啟動的故障分析及處理方案

在海上平臺，吊車最常見的故障就是無法啟動，按原因可分為吊車系統故障和原動機故障兩大類。

2.1 吊車系統故障

在吊車系統中，柴油機是一個原動機的角色，并不是一個單獨的存在，所以吊車的柴油機無法啟動故障不可能只是其本身的問題，也可能是由其他系統故障導致的。

2.1.1 控制電路故障

吊車電路有480 V 的總電路電源和24 V 的控制電源兩種，電源有問題將導致電磁閥無法動作、吊車無法從駕駛室正常啟動，可以從以下5 個方面進行逐一排查或維修。

（1）首先檢查駕駛室的故障指示燈，確認總電源是否正常，再根據故障指示燈的檢查結果初步確認故障點位置。

（2）通過通/斷駕駛室內的24 V 電源開關，觀察駕駛室內下方的24 V 電磁閥送電后相關電磁閥控制的二位四通閥是否動作，以判斷電磁閥本體是否故障。

（3）啟動氣路的電磁閥線圈故障，會導致啟動柴油機的氣動馬達的先導氣路無法正常打開，啟動馬達則無法正常動作。可以將相關電磁閥的接頭拆出，用多用表測試接頭處的輸入電壓是否為24 V，如果輸入電壓正常，則再測量電磁閥線圈電阻的阻值（正常阻值約20～35 Ω）；如果電阻偏大或無窮大，則應更換電磁閥的線圈或整體。

（4）檢查接線箱內電纜是否牢固，可以手動檢查每一根接線或利用線紅外熱成相儀檢查出溫度異常的電纜，并對其進行檢查。

（5）檢查確認柴油機熄火按鈕是否卡住或彈簧斷裂，導致一直有關斷信息輸出、從而使柴油機啟動開關失效。該原因導致的故障，只要將按鈕修復或更換則可以恢復啟動功能。

2.1.2 柴油機導致的液壓泵故障

柴油機帶動液壓泵為吊車提供壓力源，如果液壓泵故障，則內部摩擦增大、甚至卡死，會導致柴油機啟動阻力變大，甚至啟動馬達無法帶動柴油機運轉，最終啟動失敗。可以通過對柴油機的手動盤車或機泵脫離，確認是否由于液壓泵故障導致柴油機無法啟動。如果為液壓泵的故障，可以通過維修液壓泵或更換解決。

2.1.3 空氣罐內壓力不足或電池電壓不足

該柴油機型號為卡特彼勒3406，有氣馬達啟動和電馬達啟動兩種方式。如果系統空氣罐內壓力太低（小于120 psi）或電池電壓不足（小于24 V），則無法保證正常驅動柴油機的啟動馬達，以至于柴油機啟動轉速太低、不能使柴油機內部燃氣被壓燃后進入正常運行狀態。可以采取的措施有：檢查空氣罐和管線是否泄漏，生產共用氣系統是否正常；檢查電池電解液位，并對電池進行充電或更換。

2.2 柴油機自身故障

首先，需要了解卡特比勒3406 柴油機的啟動過程：按下啟動按鈕時，24 V 電打開氣路電磁閥，控制氣源通過電磁閥進入氣啟動馬達，將氣啟動馬達的嚙齒向前推動后，再打開主氣源的先導閥，使主氣源可以驅動氣啟動馬達旋轉，并帶動柴油機開始低速轉動，曲軸的轉動驅使柴油機的6 個氣缸活塞動作，向下運動的活塞開始第一個行程——吸入空氣，空氣通過分配器分別進入到各缸；曲軸上飛輪的驅動使活塞向上運動并進行第二個行程——壓縮空氣，同時產生高溫；在活塞在即將到達壓縮上止點的前10°～35°時，高壓柴油通過噴油嘴噴入缸體，并與高溫空氣充分混合，當缸內溫度達到柴油的自燃溫度（600 K，即326.85 ℃）時，缸內混合氣爆燃，高壓高溫的燃燒氣體推動活塞向下，并開始第三個行程——對活塞做功；當活塞再次到達下止點后，活塞向上完成第四個行程——排氣，并準備進行下一個循環。由于氣缸內不斷的燃燒、做功，柴油機轉速上升，最終脫離啟動馬達的驅動、完成啟動過程。

顯然，柴油是啟動柴油機的關鍵。下面將分為無柴油進入氣缸和有柴油進入氣缸兩種情況，來分析啟動失敗故障。

2.2.1 無柴油進入氣缸

（1）柴油機燃油管線有漏氣、氣堵、臟堵或油管破裂現象。根據現場經驗，漏氣常發生在密封面上。可以優先檢查密封點，排除柴油管線空氣、清洗堵塞油管、更換油過濾器、油水過濾器和更換破裂油管解決由這類問題引起的啟動故障。

（2）油路開關未打開、熄火閥門未自動復位或油箱柴油太少，導致的啟動失敗。由于柴油機油斷路閥是由電磁閥控制油路關斷，從外觀上不容易確認它是否在打開的位置，可以通過檢查電磁閥電阻或使用手泵按壓確認油路的是否通暢，如果油斷路閥故障則進行更換或維修。通過檢查油路上所有閥門開關狀態，確保油路閥門處于打開狀態，檢查柴油箱液位，確保柴油液位正常。

（3）燃油中含水較高，導致啟動失敗。實際使用過程中，柴油中有水滲入可能是由于柴油箱的密封失效，或柴油運輸過程導致的質量問題。可以通過觀察油箱底部排出液體的含水量來判斷柴油是否被水污染，也可以觀察啟動時排煙是否為大量白煙來判斷。如果油箱內水污染較輕，則可以排除油箱底部污水解決問題，但如果油水混合較明顯，則必需通過更換燃油、更換油水分離器，并全面清洗燃油管線以及全面檢查柴油密封，以確保此類故障不再發生。

（4）柴油輸送泵（低壓油泵）故障。柴油機的輸送泵由內部凸輪頂起柱塞，再利用出入口兩個單向閥，使得柴油往一個方向輸送。輸送泵故障會使高壓柱塞泵入口柴油流量不足，導致無法正常工作。可以通過柴油機自帶的柴油壓力表進行檢查，柴油輸送泵正常出口工作壓力為45～60 psi，如果壓力值很低，在排除前端過濾器因素后，則很可能柴油輸送泵的單向閥故障，可以維修輸送泵的單向閥或更換輸送泵解決故障。

（5）高壓油泵故障導致的啟動失敗。檢查高壓油泵與調速器的供油桿是否脫落，同時也可以將某一缸的高壓油管脫開，檢查盤車時高壓油管是否有柴油噴出，以此確認高壓油泵是否工作正常。

2.2.2 有柴油進入氣缸及其他原因導致啟動失敗

有柴油進入氣缸時的柴油機啟動失敗，基本上是由于其他原因導致的。具體原因及相應解決措施如下：

（1）環境溫度太低，或使用了錯誤牌號的柴油。低溫這種情況在南海比較少，華南船機設計的工作溫度為7～36.1 ℃，如果現場溫度比設計溫度低得不是太多，可以采用延長啟動盤車時間或多次啟動來解決。如果是使用錯誤牌號的柴油，可能會導致點火困難，這時可以通過更換正確牌號的柴油來解決，現場多使用0#柴油就可以滿足使用要求。

（2）啟動馬達故障。平臺吊車柴油機的啟動馬達有氣馬達與電馬達兩種，只是動力源不同，但都是通過啟動馬達的齒輪與柴油機的飛輪齒咬合，將不同能量的內能轉化為柴油機的動能，最終使柴油機轉速達到120 r/min 以上，柴油機氣缸內的柴油實現壓燃。檢查過程中可以通過觀察柴油機的風扇轉速和傾聽馬達轉運的聲音判斷是否馬達故障。有兩種啟動方式的吊車柴油機，當一種方式啟動失敗后，可以采用另一種啟動方式啟動柴油機，待吊車使用完畢后，對有故障的啟動馬達進行維修或更換解決問題。一般氣啟動馬達為軸承故障和內部卡阻故障較為常見，可以拆解后清潔或更換相關軸承修復。

（3）外界空氣進入柴油機氣缸導致氣路不暢。柴油機的進氣流程是：空氣經過空氣過濾器→通過進氣應急關斷閥，然后被渦輪增加器增壓→增壓后的高溫空氣通過中冷器冷卻后、被送入氣缸，與柴油燃氣混合后燃燒作功后→通過排氣管驅動渦輪后排向大氣。解決故障的具體措施有：優先檢查更換空氣過濾器，確認應急關斷閥是否為打開狀態，如果故障仍未解除則需要進一步清潔中冷器、檢查氣缸氣門是否能正常打開。

（4）排煙管堵塞。檢查排煙管的蓋板是否活動正常，清潔排煙消聲器，確認排煙管通暢，必要時檢查排氣門能否正常打開。

（5）柴油供油提前角偏差太大或壓力不足。可以檢查高壓油泵連接是否正常，脫開6 根高壓油管，手動盤車，觀察活塞到達上止點時各缸的出油狀態判斷噴油順序，更換高壓油泵可以快速解決高壓不足的問題。

（6）柴油機氣缸故障。這種情況下應檢查氣缸套與氣缸環是否發生磨損，氣缸蓋、氣門的密封是否正常。

3 結束語

海上平臺上柴油機型的吊車應用比較多，多年的實踐也證明，柴油機型吊車是最可靠的設備之一。當然，其前提是要做到勤保養，有小故障時及時修復，防范于未然，只有這樣才能提高吊車的使用率，使其在生產中發揮更大的效益。