李曉全（大慶油田井下作業(yè)分公司，黑龍江 大慶 163318）

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卡特C9發(fā)動機(jī)的使用及故障分析

李曉全
（大慶油田井下作業(yè)分公司，黑龍江 大慶 163318）

摘 要：隨著油田勘探開發(fā)的不斷深入，外圍油田開發(fā)力度和作業(yè)半徑不斷加大，要求修井機(jī)速度快，性能穩(wěn)定。因卡特C9柴油發(fā)達(dá)機(jī)的動力強(qiáng)勁、節(jié)能、低污染，越來越多油田作業(yè)開始采用此種發(fā)動機(jī)。經(jīng)過探索，淺析卡特C9發(fā)動機(jī)的使用和故障處理。

關(guān)鍵詞：卡特 C9發(fā)動機(jī)；使用；故障分析

油田外圍油田開發(fā)動用力度和難度不斷加大，在壓裂作業(yè)時要求配套設(shè)備修井機(jī)速度和性能極高。卡特C9柴油發(fā)達(dá)機(jī)因其動力強(qiáng)勁、節(jié)能、低污染被廣泛采用。操作人員在使用過程中容易出現(xiàn)故障和事故，為了盡量避免，現(xiàn)就卡特C9發(fā)動機(jī)的使用和故障處理淺析經(jīng)驗(yàn)。

卡特C9發(fā)動機(jī)是六缸立式強(qiáng)制水冷增壓式電噴發(fā)動機(jī)，因此在使用方面，對潤滑系統(tǒng)，燃油系統(tǒng)、進(jìn)排氣系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)都比常規(guī)柴油發(fā)動機(jī)需要更高的要求。

一、潤滑系統(tǒng)的維護(hù)及常見故障

卡特C9發(fā)動機(jī)每次加注CH-4以上機(jī)油28L，換油周期為300h，更換潤滑油要在無塵環(huán)境下進(jìn)行。如果不具備無塵環(huán)境或在戶外更換機(jī)油時，要嚴(yán)禁杜絕在大風(fēng)天氣下更換機(jī)油。大風(fēng)攜帶的沙塵會進(jìn)入潤滑系統(tǒng)，加劇對活塞和機(jī)油泵的磨損，尤其是機(jī)油泵。因?yàn)榭ㄌ谻9發(fā)動機(jī)需要在機(jī)油壓力100kPa以上才能工作，因機(jī)油泵泵油齒輪間隙的增大，將導(dǎo)致機(jī)油泵泄壓而壓力過低，發(fā)動機(jī)無法正常工作或無法啟動。

二、燃油系統(tǒng)

燃油系統(tǒng)由燃油濾清器、油水分離器、輸油泵、觸動泵和噴油器組成，常見故障有燃油濾清器結(jié)蠟、輸油泵間隙增大、噴油器故障等。

1.燃油管路和燃油濾清器結(jié)蠟

大慶冬季氣溫普遍較低，經(jīng)常出現(xiàn)柴油結(jié)蠟現(xiàn)象。當(dāng)發(fā)動機(jī)出現(xiàn)自動熄火的故障時，檢查電控單元ECM，顯示輸有壓力低或軌道無壓力等，從手油泵泵出的柴油是否呈現(xiàn)粥狀，若果燃油呈現(xiàn)粥狀，應(yīng)立即更換符合冬季使用標(biāo)準(zhǔn)的燃油。每年進(jìn)入10月，通常訂做發(fā)動機(jī)和柴油油箱保溫被，盡量減少熱量散失；如果出現(xiàn)柴油結(jié)蠟現(xiàn)象，視現(xiàn)場結(jié)蠟情況，可更換燃油濾清器或用氣泵排出燃油管線中的結(jié)蠟柴油等方法解決。

如果燃油正常應(yīng)檢查燃油油箱剩余燃油情況、油箱通氣孔、油路中是否存在空氣等，如果存在空氣應(yīng)進(jìn)行分段檢查，一般情況主要是油路管線破裂和接頭松動。

2.輸油泵故障

因添加柴油時，未及時擰緊油箱蓋或使用不清潔的管線從油箱抽油，導(dǎo)致泥沙等微小顆粒進(jìn)入燃油系統(tǒng)，造成輸油泵齒輪間隙增大而不能憋壓，會出現(xiàn)發(fā)動機(jī)加油無力的現(xiàn)象。

一旦出現(xiàn)這種現(xiàn)象，只能通過更換輸油泵來解決。

3.觸動泵故障

高壓泵內(nèi)部有柴油和機(jī)油通道，因機(jī)油壓力較高，可能會導(dǎo)致觸動泵上密封圈刺漏，造成機(jī)油噴出發(fā)動機(jī)，出現(xiàn)因機(jī)油不足致使機(jī)油壓力低于100kPa，噴油器不能打開而導(dǎo)致發(fā)動機(jī)熄火，甚至無法啟動。發(fā)生這種情況可以通過更換密封圈解決。如果更換密封圈仍出現(xiàn)密封圈刺漏導(dǎo)致機(jī)油噴出，這就要考慮觸動泵安裝平面變形，需要更換新的觸動泵。

4.噴油器故障

卡特C9發(fā)動機(jī)采用的是單體液壓噴油泵，只有當(dāng)系統(tǒng)提供的機(jī)油壓力超過100kPa以上，噴油器才能正常工作，當(dāng)發(fā)動機(jī)出現(xiàn)抖動、動力不足、排黑煙等情況，可能是噴油器閥件磨損，目前卡特C9發(fā)動機(jī)的噴油器維修費(fèi)用較高，主要購買新的噴油器進(jìn)行更換。

三、進(jìn)排氣系統(tǒng)

進(jìn)排氣系統(tǒng)由空氣濾芯、氣門頂桿、渦輪增壓器等組成?？諝鉃V芯要每100h進(jìn)行檢查和清潔，每1000h更換，進(jìn)排氣系統(tǒng)會出現(xiàn)氣門頂桿脫落。氣門間隙應(yīng)每5000h進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)氣門間隙大于規(guī)定值時，因沙塵或其他顆粒物質(zhì)落入氣門室，氣門頂桿下方的隨動柱會發(fā)生卡滯或斷裂脫落，造成氣門不能工作。如果不能及時發(fā)現(xiàn)，因隨動柱脫落會導(dǎo)致凸輪軸磨損，造成嚴(yán)重后果。如果發(fā)生排氣管排出較濃的白煙，并且伴有未燃燒的柴油排出，可能使某一缸的氣門頂桿發(fā)生故障。一旦發(fā)生這種情況，發(fā)動機(jī)應(yīng)立即熄火，請專業(yè)人員對進(jìn)排氣系統(tǒng)進(jìn)行檢查，對損壞或磨損嚴(yán)重的零部件及時更換，配氣機(jī)構(gòu)如圖1所示。

圖1　配氣機(jī)構(gòu)示意圖

四、渦輪增壓器常見故障

渦輪增壓器實(shí)際上是一種空氣壓縮機(jī)，通過壓縮空氣來增加進(jìn)氣量。因渦輪增壓器在高速旋轉(zhuǎn)的同時，還要承受較大的軸向壓力，當(dāng)渦輪增壓器一旦發(fā)生漏油現(xiàn)象，發(fā)動機(jī)功率會有明顯的下降，需要更換油封或渦輪增壓器總成來解決。

1.發(fā)動機(jī)長時間怠速導(dǎo)致渦輪增壓器漏油

發(fā)動機(jī)長時間怠速，渦輪和葉輪會產(chǎn)生一定的負(fù)壓力，如果時間過長，會導(dǎo)致一定量的機(jī)油往外泄漏，因此盡量不要長時間怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，延長渦輪增壓器的壽命。

2.空氣濾清器長時間不更換，導(dǎo)致渦輪增壓器漏油

發(fā)動機(jī)長期使用后，空氣濾子因沾滿各種灰塵顆粒，從而造成進(jìn)氣系統(tǒng)的堵塞，渦輪增壓器會產(chǎn)生一定的負(fù)壓力，葉輪的輪背會因?yàn)樨?fù)壓力，導(dǎo)致密封環(huán)漏油，因此使用卡特發(fā)動機(jī)，一定要定期更換空氣濾芯。

3.長期不更換機(jī)油，導(dǎo)致密封環(huán)磨損

卡特C9發(fā)動機(jī)每次換油周期為300h，長期不更換機(jī)油或者不更換增壓機(jī)油，會導(dǎo)致機(jī)油中大于0.02mm的金屬顆?；蜩F屑等物質(zhì)，隨著機(jī)油流入軸承與軸的密封環(huán)處，起到研磨料的作用，加速密封環(huán)的磨損，使密封環(huán)不斷變薄，最后失去封氣、封油的效果。因此，為了延長渦輪增壓器，乃至發(fā)動機(jī)的壽命，必須定期更換機(jī)油。

4.因機(jī)油不足，導(dǎo)致渦輪增壓干磨

正常情況下，卡特C9發(fā)動機(jī)的機(jī)油壓力應(yīng)大于200kPa，才能保證正常潤滑。渦輪增壓器（圖2）的潤滑依靠發(fā)動機(jī)的機(jī)油泵來供油，如果機(jī)油泵供油不足或壓力過低，會使渦輪增壓器的軸承和軸的磨損加劇而損壞。在檢查渦輪增壓器轉(zhuǎn)子時，如果徑向間隙過大，說明浮動軸承磨損嚴(yán)重；如果軸向間隙大，說明止推軸承磨損嚴(yán)重。因此在平時的檢查中，應(yīng)多注意機(jī)油尺和機(jī)油壓力。

圖2　增壓器結(jié)構(gòu)示意圖

五、電氣系統(tǒng)

電控系統(tǒng)的主要部件即電控單元ECM實(shí)際上就是一個微型計(jì)算機(jī)，ECM讀出由傳感器傳來的信號，并與其存儲器中的相應(yīng)的信息進(jìn)行比較，最終計(jì)算出與當(dāng)前狀態(tài)適合的最佳噴油量和噴油時刻。而電子技師（ET）是用于監(jiān)測發(fā)動機(jī)各種運(yùn)行參數(shù)的人機(jī)對話軟件系統(tǒng)。

1.通過監(jiān)測參數(shù)，判定故障

通過電子技師（ET）查看發(fā)動機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)，如燃油壓力低于400kPa，可能出現(xiàn)發(fā)動機(jī)無法啟動、運(yùn)轉(zhuǎn)不平穩(wěn)、怠速無規(guī)律等現(xiàn)象。

2.開通或關(guān)閉某些組件斷定故障

通過電子技師（ET）關(guān)閉某一缸的噴油器，也就是常說的斷缸，判定發(fā)動機(jī)各缸的工作狀態(tài)，進(jìn)一步確定哪些噴油器需要清洗或更換。

參考文獻(xiàn)：

［1］鄭毅.如何調(diào)整卡特C9發(fā)動機(jī)的氣門間隙［J］.機(jī)械工程師（電子版），2013（06）.

［2］常勝.卡特彼勒C-9發(fā)動機(jī)不能啟動的原因分析與故障排除［J］.國防交通工程與技術(shù)（電子版），2011（05）.

·節(jié)能與環(huán)保·

中圖分類號：TP306

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-0711（2016）03-0074-02

收稿日期：（2016-01-06）