关键词：钻井柴油机；排气冒黑烟；故障原因；气门间隙；保养检查
柴油机工作是由进气、压缩、燃烧膨胀和排气这四个过程来完成的，这四个过程构成了一个工作循环。活塞走四个过程才能完成一个工作循环的柴油机称为四冲程柴油机。进气，它的任务是使气缸内充满新鲜空气，压缩时活塞从下止点间上止点运动，后续燃烧膨胀，排气冲程的功用是把膨胀后的废气排出去，以便充填新鲜空气，为下一个循环的进气作准备。柴油机排气冒黑烟是柴油机最为常见的故障之一。该现象是由于燃油燃烧不完全而产生的，冒黑烟时，常伴有发动机功率下降，排气温度过高，水温过高，从而导致发动机的机件磨损，降低发动机寿命。本文将分析原因，查找故障，并采取必要措施来排除不正常的现象。
1.供油系统问题
（1）供油提前角不正确 。柴油机的供油提前角，是为保证燃油进入汽缸后能够充分燃烧的最佳提前角度，机型不同，提前角也不相同。喷油提前角不正确，使柴油机燃油燃烧不充分、不完全，会导致柴油机冒黑烟。排除方法：如果确认柴油机冒黑烟的原因是由于供油提前角不对造成的，只要将供油提前角调整到设计角度，故障即可排除。
（2）喷油泵柱塞或出油阀严重磨损。个别或全部喷油泵柱塞或出油阀严重磨损将导致喷油泵泵油压力下降，使喷油器（嘴）建压相对滞后，燃油燃烧不充分，后燃增多，导致柴油机严重冒黑烟。排除方法：当柴油机工作过程中出现这些问题时，应该检查喷油泵。如果确认故障的原因是由于柱塞和出油阀严重磨损造成的，大修喷油泵后即可排除此故障。
（3）喷油器（嘴）问题。当个别缸的喷油器（嘴）损坏时，也即当某缸的喷油器（嘴）雾化不良、卡死或滴油严重时，会造成该缸燃油燃烧不完全而导致该缸严重冒黑烟。或者喷油压力不正确（偏大或偏小），将影响喷油器的建压时间，延迟或提前供油喷油压力偏大，可能延迟喷油开始时间，柴油机后燃增多。而喷油压力偏小，可能提前喷油开始时间，柴油机早燃增多。两者产生的问题和现象与前述的供油提前角不正确相似。排除方法：更换该缸喷油嘴或喷油器总成，应保证是同类合格产品并严格按要求检查和调整喷油压力，认真观察喷油器的雾化质量或是否存在低速滴油等问题，确保使用质量上乘的喷油器（嘴）。
（4）喷油泵调速器有问题。喷油泵调速器有问题，主要是调速器调速弹簧弹力不足时，将导致调速器与油门控制机构之间的不平衡，柴油机从启动开始就会严重冒黑烟。而当外部载荷稍有变化时，柴油机更是浓烟滚滚。排除方法：专业维修喷油泵，更换调速弹簧或调速器总成。
（5）喷油泵供油量太大。喷油泵供油量太大，也将造成柴油机冒黑烟，大量燃油进入汽缸后未充分燃烧即被排除汽缸，是柴油机后燃增多。此时，柴油机冒黑烟。排除方法：专业维修喷油泵，按要求调整喷油泵的供油量。
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2.燃烧系统问题
（1）汽缸压缩压力不足,造成汽缸压缩压力不足的原因主要有：活塞环严重磨损、压缩比偏小（活塞顶间隙太大或气门座圈凹入太深）或气门密封不严等。排除方法：如果进行汽缸压缩压力测量而确认柴油机冒黑烟是由于汽缸压缩压力低造成的，就必须检查活塞顶间隙、气门座圈凹入深度和气门与气门座圈之间的密封情况。
（2）气门间隙不正确。气门间隙不正确，影响柴油机配气正时，也即是气门该打开时为打开，该关闭时为关闭，直接影响柴油机的进气量，降低了柴油机的过量空气系数，造成柴油机油气混合物过浓，燃油燃烧不完全、不充分，柴油机冒黑烟。确认气门间隙是否正确的基本方法是：打开气门室盖，用手感或塞尺检查气门间隙。排除方法：按要求重新调整气门间隙。
3.进气系统问题
进气系统造成柴油机冒黑烟的原因主要是：空气滤或进气管阻力太大。一般情况下进气管阻力恒定，空气滤阻力可能随时变化。（1）空气滤问题。如果空气滤脏污或使用了劣质空气滤芯，均可能造成近期阻力增加，使进入气缸的新鲜空气量减少，导致柴油机冒黑烟。如果柴油机原来不冒烟，在更换了空气滤芯后烟度增加，则说明空气滤芯质量有问题。（2）进气管问题。如果进气系统堵塞或管道太长，均可能增加进气阻力。进气阻力太大，会造成柴油机冒黑烟。如果进气温度过高，同样会造成柴油机冒黑烟。排除方法：更换新的、优质的空气滤芯，疏通进气管和排除对进气管道的加热现象。
4.排气系统问题
如果排气系统安装不合理，比如排气管过细、过长或消声器不合适等，均可能增加排气阻力，使柴油机排气不畅，导致柴油机冒黑烟；排除方法：在确认排气系统有问题之后，需要对整个系统进行改造：更换消声器，选用排气通过量较大且排气背压较小的消声器。更换柴油机排气管出口与消声器之间的连接管，选用直径较大的排气直管且大圆弧过渡，减少直角过渡。
5.其它问题
如果柴油机冒黑烟，在对上述问题逐项排除后，仍然不能排除时，则必须考虑柴油机冒黑烟是柴油机自身以外的因素造成的。这些因素包括：（1）燃油质量问题。如果使用了劣质燃油，可能造成柴油机严重冒黑烟。除此以外，柴油机还有下列现象：柴油机动力不足、柴油机燃油滤芯经常堵塞、柴油机运转不正常，转速不稳定或加速无力；（2）环境因素问题。环境温度太高，使得燃油温度和进气温度升高，燃油气化和进气量相对减少，使燃烧条件变得恶劣，导致柴油机冒黑烟。海拔高度升高后，空气中氧气的含量也将随之减少，燃油在相对缺氧的条件下燃烧，造成燃烧不完全、不充分，导致柴油机冒黑烟。排除方法：按照环境因素适当修正柴油机输出功率和相关参数。（3）使用不当问题 。柴油机负荷过重，出现这种情况一般都伴随着温度过高，冒黑烟，排烟声音不正常有“突”“突”的声音，转速下降等现象。排除方法：应根据情况及时并车减轻单车在重负荷下运转。
随着钻井生产规模的不断扩大,对钻井装备的要求也越来越高。钻井装备使用的有效性、合理性、机修时率及使用寿命等因素直接制约着钻井生产的连续性。设备的正常使用可以通过及时保养、定期检查加以控制,而产生故障后,第一时间对故障机组进行判断是及时准确恢复故障机组的基础。
参 考 文 献
[1]《钻井柴油机工》绿皮书 中国石油大学出版社
[2]《柴油机综合性故障的判断与分析》技师培训课件
论文作者:李国华
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第23期
论文发表时间:2020/1/9
标签：柴油机论文; 黑烟论文; 气门论文; 喷油器论文; 燃油论文; 调速器论文; 故障论文; 《工程管理前沿》2019年第23期论文;