（川庆钻探长庆钻井总公司 宁夏省银川市 750005）
摘要：我公司钻井队的一台沃尔沃TAD1641GE柴油发电机组发生顶缸事故，故障现象为气门杆折断，事故原因：喷油器工作不良，导致后燃现象严重，气门杆过热，涨大卡死在气门导管中，致使活塞与其碰撞折断，发生严重顶缸事故。经过统计排查，发现该机型喷油器弹簧折断事件较为频繁，发现后不及时更换，既有故障扩大化的倾向，因此我们制定出相应防范措施：将喷油器弹簧的检查作为一项强制性保养内容，以杜绝此类事故的再次发生。
关键词：沃尔沃TAD1641GE柴油发电机组；顶缸事故；喷油器弹簧断裂
我公司钻井队所使用的沃尔沃TAD1641GE/400kW柴油发电机组，由瑞典沃尔沃工业集团公司设计制造，燃油系统采用电子喷射技术，控制系统采用ECM＋CAN总线系统。因为该机组的功率/体积比值大，适合野外搬迁，近3来逐步地增配到各钻井队，用以替换原配备的沃尔沃TAD1241GE/300kW柴油发电机组。
1.事件发生过程
2018年11月15日，我公司某钻井队在内蒙古境内施工，该队的2号TAD1641GE柴油发电机组单独为井场提供电力，早晨8点交接班记录记载。
表1：事故发生前的设备运行基本情况
当天11:20左右，正在运行的2号TAD1641GE柴油发电机组突然发出急促的金属撞击声与爆燃声，排气管排烟浓黑，机组输出电压剧烈波动。
当班的发电工此刻正在油罐区巡视，见此情况奔至故障机组前，迅速停机，并采用人力方式盘车，机组虽能盘动，但盘转困难。随后，司机长打开机头罩壳，发现柴油机第4号气缸的气门弹簧断裂散架，气门杆卡死在气门导管中，根据此现象，现场判断发生顶缸事故，随后该机送机修厂解体鉴定。
2.解体结果
2018年11月20日，该事故机组送进机修厂进行修理鉴定。11月30日解体、检验完毕。该机因顶缸事件造成的损失如下：
1)整体气缸盖的4号气缸底平面的气门座孔与喷油器座孔全部捣烂变形，丧失工作结构性能，不具备修复的可能性，整体气缸盖因此报废；
2)4号气缸的活塞因顶缸事件，造成活塞破裂、连杆变形、气缸套拉缸，活塞连杆组与气缸套报废；
3)因顶缸事件产生的金属碎渣块，随排气的气流排到增压器，造成高速旋转的增压器涡轮叶片被打裂，增压器报废；
4)因气缸盖与活塞顶部破裂，冷却液与金属碎渣漏入油底壳，油底壳内工作的机油泵因此受损，机油泵报废。
5)另外，该机的3、4缸喷油器因柱塞弹簧疲劳断裂，喷油器报废。
3.现场调查
1)该机保养正常，一保时间254小时，二保时间754小时，累计运行时间8472小时；
2)发生顶缸事件4天前，该机组出现排气零星、轻微地爆燃现象，但不影响正常的运行，现场分析是燃油中混入空气所造成的，但经过排查，暂未查出燃油系统的任何不正常问题，于是决定继续观察使用；
3)发生顶缸事件前，该机组独立运行为井场提供电力。运行中，除排气有轻微的爆燃声外，其余各项运行指标正常。
4.原因分析与事件定性
4.1原因分析
根据解体、检验结果，并结合现场调查情况，我们综合分析认为：顶缸事件的直接原因是由4号气缸气门与活塞相碰，造成顶缸事件。
但气门为何会发生卡死而造成与活塞的相碰？
根据钻井队所反映的顶缸事件发生前，柴油机燃烧爆燃现象，并结合解体过程中发现的3、4号气缸喷油器柱塞弹簧断裂现象，分析原因如下：
3、4号气缸的喷油器弹簧断裂后，喷油器柱塞回位行程不足，喷油器柱塞套的空腔内进油不足，造成喷油器供油量不足，而柴油机的ECU根据转速传感器采集到的3、4号气缸喷油不足信号，相应加强了这两个喷油器的供油信号，以期提高喷油量。但该电控命令致使喷油器的喷油时间延长，后燃期加长，在活塞下行到底部前，排气门打开时燃油仍在燃烧，就形成了爆燃的外观现象。此时，高温、高压的燃烧气体直接冲刷着排气门，气门杆热涨后直径加大，缩小了气门与气门导管间的正常配合间隙，长期以往，两者间的润滑性能最终被破坏，气门杆卡死在气门导管内，快速上行的活塞与气门头部相碰，造成柴油机4缸顶缸。
4.2事件定性
根据以上的分析，我们得出结论：
①该队柴油机4号气缸的气门与活塞相碰，使柴油机损失严重，丧失使用性能，属于机械事故。
②柴油机发生爆燃现象的4天内，操作人员在未查出故障原因的情况下，继续使用，致使故障恶化，引发顶缸事件，属于责任事故。
③根据此机3、4号气缸喷油器弹簧提前疲劳损坏，并结合这两年中，曾发生过的3次喷油器弹簧提前疲劳断裂事件，可以认为，该机型的喷油器弹簧存在材料与设计方面的缺陷，属于产品设计缺陷。
5.预防、纠正措施
1)强化设备管理条例的落实，加强设备管理与操作人员的工作责任，杜绝设备带病运行；
2)加强设备管理与操作人员的业务学习，提高自身的故障判断、排除能力；
3)将喷油器弹簧的检查作为一项强制性检查的保养内容，以杜绝此类事故的再次发生。
论文作者:王亚红
论文发表刊物:《电力设备》2018年第30期
论文发表时间:2019/4/11
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