摘要：矿用防爆特种车辆作为煤矿井下辅助系统工作的主力军，伴随着大批高产高效煤矿和大型矿井的发展建设，其对煤矿井下辅助运输系统的作用得到进一步的体现，应用范围越来越广，矿用防爆特种车辆在各大矿区已经开始大批量采购使用。矿用防爆特种车辆的核心部件是柴油发动机，因其零部件多、结构复杂，井下工作环境的特殊性，所以对设备的使用和维修要求更高，其运行的可靠性与煤矿的正常生产密切相关。本文就神东使用较多的C9发动机为例，对井下使用的常见故障及故障产生的原因加以分析总结。
关键词：煤矿企业；C9发动机；井下故障；原因分析
1 导言
矿用防爆特种车辆主要的工作地点为煤矿井下，因其工作地点的特殊性特种车辆配套的柴油发动机多数选用卡特彼勒为煤矿定制化的C9发动机为主，考虑到柴油发动机24小时工作，并且井下运行环境条件十分恶劣，虽然C9发动机较其它发动机在燃油系统、电控系统、空气管理系统等方面都做了很大的改进，为井下矿用防爆特种车辆的稳定使用提供了强有力的保障，但随着发动机长时间的工作，发动机的各项性能指标都会出现不同幅度的降低，除易损件外其它零部件也都发生了磨损。当后期的使用过程中，如果为按照设备要求进行保养或大修，柴油发动机的故障率将大大提升，进而影响井下正常的生产工作。
2 C9发动机井下工作时常见故障
C9发动机在神东煤矿已使用十年有余，经过多年的不断摸索，总结C9发动机在运行过程中出现的常见故障如下：柴油发动机无法启动；柴油发动机转速自行下降或自行停车；柴油发动机排气烟色不正常；柴油发动机过热；柴油发动机飞车；柴油发动机运转不稳定；柴油发动机机油压力过低；柴油发动机异响；柴油发动机电控故障等。
3 柴油发动机故障原因分析
柴油发动机经常发生的故障经归纳总结，主要由以下几方面原因引起：
（1）燃料使用不当引发的故障：燃油是发动机的动力源，燃油的品质问题也是造成发动机发生故障的主要因素，劣质燃油含油水分和其它杂质会造成喷油泵和油嘴发生磨损甚至损坏。在我国燃油质量问题一直是造成发动机寿命降低和故障的主要原因，所以在使用C9发动机时优先使用优质低含硫燃油，在无法达到要求的情况下通过改造输油管路，在油水分离器前再增加一组粗过滤，将燃油中的杂质进行预处理，但是选择的粗滤芯不能影响发动机的输出功率。在使用劣质燃油的情况下必须定期清洗燃油箱，否则劣质燃油中的水份和杂质经过长期积累，会在油箱壁和箱底结积，长期没清洗的情况下造成结积泥皮脱落，工作中进入燃油管路，致使管路或燃油滤芯等堵塞，在日常维护中要做到良好的保养习惯，排放油箱沉积水杂质和油水分离器中沉积水。
（2）润滑油选型不当引发的故障：润滑油在发动机中主要起润滑和冷却作用，以减少磨损延长机件的使用寿命，同时也起到洗涤和防腐的辅助作用，使用符合发动机要求的润滑油能延长发动机寿命，从而更大的发挥出动力价值，在不同负荷、温度下选择适合发动机正常工作的润滑油，在大多数气候下选取SAE粘度级别15W-40优质重负荷发动机油，在季节气候低于零下5度而在零下25度以上选用10W-30，在低于零下25度应使用5W-30，这样才能为发动机提供起动时足够的润滑油量，以减少对发动机的磨损，在维护保养中更换机油滤芯时应在新滤芯中加入洁净的新机油，以避免在起动时机件的干磨损，在C9柴油电喷发动机中润滑油起一个关键作用，就是做为液压驱动力为喷油器增压，使油嘴喷出的燃油雾化更好，压力更高，达到燃油的充分燃烧。
（3）涡轮增压器维护不当引发的故障：在工业使用柴油发动机中，使用涡轮增压器提高发动机输出功率和燃油燃烧效率已很普遍，在使用维护中如没养成良好习惯易造成寿命降低和早期损坏，在涡轮增压器早期损坏的故障案例中主要是不良操作习惯造成的，增压器转子轴及轴承对润滑油的要求很高，必须按照技术规范使用增压型柴油机机油。机油应保持清洁、无污物，如机油中掺入灰尘、泥沙和金属屑粒等杂质，则会加速轴承的磨损，严重时会使增压器的叶片与壳体发生摩擦而使转速下降，造成增压器及柴油机性能急剧恶化，出现功率下降、黑烟过多、噪声增大、严重时转子轴两端和排气管的机油流出等现象。因此，必须严格按照技术规范对柴油机进行强制维护，定期检查、清洁机油滤清器或更换机油及滤芯。确保柴油机润滑系统完好，确保所有通道的管路畅通，润滑油有足够的流量和压力。如果润滑油路阻塞，高转速运转的涡轮增压器在很短时间内，就可能造成涡轮转子轴及浮动轴承的严重摩损，使增压器失效。长期停机情况下，重新使用起动发动机前，应打开涡轮增压器供油管接头，加入适量润滑油再起动，从而减小增压器轴承干磨损。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆柴油机不可长时间怠速运转，否则增压器会因润滑压力过低而润滑不良导致早期损坏，为此怠速不应超过5-10分钟，经常检查注意涡轮增压器有无异响或振动加剧现象，油管和接头壳体不得有渗油现象，涡轮增压器的压气叶轮端外壳不应烫的手，按时定期更换破损失效空气滤芯，防止灰尘杂质进入高速旋转的压气叶轮，造成转速不稳、轴套和密封件加剧磨损的不良后果，决不允许空气滤芯失效后摘取滤芯临时使用发动机，高速动转的发动机不可突然停机，以免润滑油中断，易造成增压器转轴与轴承套之间咬死，此外，发动机一停机通往增压器的润滑油也停止流动，如果此时排气歧管的温度也很高，其热量被吸收到增压器壳体上，将停留在内部的润滑油熬成积炭，当这种积炭越积越多时就易造成进油口堵塞，导致轴承缺油加速轴承磨损，甚至咬死，因此柴油机停机前一定要先卸荷，使其空载运行等机体温度下降后再熄火，发动机启动后务必先低速运转3-5分钟，待机油温度上升，流动性能好转，涡轮增压器已得到充分润滑后才能提高转速带负荷工作。
（4）冷却液使用不当引发的故障：冷却液作用是冷却发动机机体温度，使发动机温度控制在合理范围，以使发动机在最小磨损情况下得到最佳输出功率，温度过低或长时间怠速运转发动机会造成燃烧室温度降低，导致燃料不能完全燃烧，造成喷油器气门和活塞环等积炭，而且会造成机件磨损严重而得不到足量的润滑压力。发动机温度过高，充气系数下降，燃烧不正常，发生早燃和爆燃现象；与高温接触零件过热，导致材料机械性能降低和产生严重的热应力，导致变形和裂纹；另外，温度过高，会使机油变质，烧损和结焦失去润滑性能，破坏润滑油膜，零件的摩擦和磨损加剧，从而引起发动机的动力性、经济性、可靠性和耐久性全面恶化。冷却液缺少或节温器损坏不能正常打开，发动机负荷运行会造成机体温度过高，加剧发动机机件的磨损，造成拉缸活塞咬死主轴承和连杆瓦抱死等重大事故，冷却液补充应以膨胀水箱是否亏缺为准，在发动机超温情况下，不允许直接打开水箱盖检查补充，否则易造成水箱在高温压力未释放情况下人员烫伤，或冷却液在压力下冲出。在缺少冷却液高温状下，不允许补充冷的冷却液或用水外部降温，否则会造成铸件炸裂。在高原地带不允许使用纯净水等代替冷却液，因沸点不同会造成发动机的高温报警。
（5）滤清器维护不当引发的故障：柴油发动机中的滤清器包括空气滤清器，燃油滤清器，带油水分离器的燃油滤清器。空气滤清器的作用是把空气中的尘粒过滤，使进入发动机压缩气缸的空气洁净，避免了涡轮增压器的早期损坏进排气和活塞的损伤。燃油滤清器的作用是将柴油中的杂质和尘粒过滤掉，以保证喷油器和喷油泵的正常工作和延长其寿命。带油水分离器的燃油滤清器的作用是滤除燃油中较大的杂质和尘粒，将柴油经过油水分离和沉淀，去除柴油中的水份，以提高柴油的品质，延长后面燃油滤清的寿命。燃油滤清器的滤清效率达到或大于90%，燃油滤清器带油水分离器的滤清效率大于80%。若柴油中存在水和杂质，燃油系统的零件会因柴油内的水等腐蚀生锈和因杂质的存在而损坏，可见，从柴油中除去水分和滤去杂质对燃油系统无故障工作和延长使用寿命是相当重要的。燃油滤清器的更换是根据燃油的油质不同更换周期是不同的，更换新滤清器时，在滤清器密封胶圈上涂上少许润滑油（15W/40）。滤清器装到接头上后，用手拧紧直到与滤清器座接触，然后再拧1/2-3/4圈。不要拧得太紧，以免损坏滤清器螺纹和橡胶圈。空气滤芯在日常维护中一定要经常用压缩空气清吹，吹去外滤外部的灰尘和附着杂质，内滤属安全滤芯，更换时应一起随外滤更换.一般情况环境下空气滤芯寿命在一千小时左右，有些空气滤芯是可以通过清水清洗来延长其使用寿命的。
（6）电器部件维护不当引发的故障：电器部分是柴油发动机动作执行的控制作用，包括断路器、接触器、PLC、控制模块等电器元件。当发动机出现高温、高压、缺油、超电流等故障时，电器部分首先会检测到故障先兆并发出报警声音提示发动机需要检查，通过检查处理，把发动机故障处理在萌芽阶段，这样可以减少发动机发生严重故障带来的损失。发动机控制部分都是安装在防爆控制柜中，防爆控制柜较普通柜子散热性能差，长时间运行因柜内高温会导致电器元器件频繁高温报警，甚者使元器件提前老化，还有发动机在运行过程震动较大，随着时间的推移元器件会发生松动，导致接触不良发生故障。因此在日常维护过程除了机械部分检查外，电器部分的检查也是十分重要的，检查过程要提前判断元器件是否老化，接触是否有松动现象等。为更好的做好电器部分的检修工作，在日常工作培训中就需要有所创新，打破以前懂机不懂电检修怪圈，在培训过程我们要做到机-电融合。
4 总结
C9发动机在井下使用与地面使用区别很大，井下设备工作环境恶劣，空气中逸散着大量的煤粉，煤粉将大大降低发动机滤芯的使用寿命，同时井下发动机的工作负载较地面也会增加，这样发动机的各个零部件寿命都会缩短，因此为了确保煤矿井下生产工作稳定开展，我们在设备选型上要选择专为井下定制化的发动机，且发动机的所有配置都需要放大余量，同时要选择成熟的机型且经过实践验证的厂家和机型，设备管理部门在C9发动机的后期维护保养和管理上要加大力度，增加发动机厂家对矿区员工的技能培训，适时安排厂家与使用人员的互动，确保现场发现问题能够及时解决。
参考文献：
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[2]柴油机常见故障的检查及修理措施[J].康芳茂.当代经理人.2006（03）.
[3]关于柴油发动机常见故障的检测与排除[J].陈忠.现代国企研究.2017（24）.
论文作者:张元龙
论文发表刊物:《基层建设》2018年第32期
论文发表时间:2018/12/19
标签：发动机论文; 燃油论文; 井下论文; 冷却液论文; 故障论文; 柴油发动机论文; 磨损论文; 《基层建设》2018年第32期论文;