阎奕辰

摘要：气阀脱落是柴油机运行过程中出现的严重故障，可能引起燃烧室部件与换气机构严重的损伤，甚至造成增压器损伤，产生严重的后果，一旦发生故障其经济损失较大。本文以海上采油平台某型柴油发电机组为例，深入分析故障现象与故障原因，从多个角度探索，针对具体的原因提出故障解决策略，以保证柴油发电机组稳定运行。

关键词：海上采油平台;柴油发电机组;气阀脱落;燃烧室

0  引言

海上油田开发具有特殊性，与陆地相比，海上大功率柴油发电机组运行条件更为苛刻，技术要求更高，独立自主的供电模式要求机组具备更高的可靠性，海上采油平台柴油发电机组一旦发生故障将直接影响油田生产，带来较大经济损失。合理分析柴油发电机组故障现象有助于明确故障原因，从根源入手，针对产生故障的因素采取合理的措施处理，降低设备故障的发生几率，保证设备安全可靠运行，进而保障海上油田正常生产的电力供应。

1  某型柴油发电机组故障现象分析

1.1 换气机构的基本结构

某型柴油发电机组的额定转速为750r/min，额定功率为7500kW，每一个缸有两个排气阀与进气阀，在运行过程中主用燃料为油田自产原油，实现稳定的运行。案例柴油发电机的换气结构较为复杂，如包括顶杆、凸轮、过桥、摇臂、气阀弹簧、气阀导管等，在运行过程中各部分相互配合，实现稳定的运行。通过换气凸轮的作用将气阀顶杆顶起，作用于摇臂，在摇臂运转过程中为气阀过桥的运行奠定基础，由于过桥导管的作用力促使气阀弹簧阻力被克服，实现气阀换气，换气后再由气阀弹簧实现复位，完成换气的过程[1]。

1.2 故障现象分析

在某次故障中，维修人员开展拆检工作，缸头罩壳被打开后发现气阀顶杆出现明显的弯曲变形情况，并且过桥定位凹槽出现明显的破损，钢夹碎裂，过桥导管折断。气阀已经脱落，由于该原因对活塞产生撞击，最终造成缸套、活塞发生进一步的损伤。在后续的拆解过程中发现，进气阀与排气阀中存在大量的黑色硬质燃烧产物，气阀导管内的积碳较为严重，并且黑色胶粘物较多，甚至在进排气通道中发现大量的油污，故障現象较为明显。

2  某型柴油发电机组故障

2.1 气阀顶杆出现弯曲

通常情况下，气阀顶杆弯曲变形故障较为明显，其产生的原因在于气阀开卡组，造成气阀的正常开启受影响，顶杆需要承受较大的压力，当其压力超过承受的临界值时，产生明显的弯曲变形。而对于气阀卡组来说，其产生的原因主要是因为燃烧不良导致，从未曾燃烧的燃油与积碳可以看出[2]。

2.2 气阀发生脱落

气阀脱落是较为严重的现象，其产生的后果较为严重，产生的原因主要表现在两方面，一方面为气阀卡组引起的脱落，当其现象严重时将造成气阀顶杆弯曲变形，气阀摇臂与顶杆之间的间隙增大，出现明显的过桥跳位情况，气阀锁夹弹出，最终出现脱落情况。另一方面，由于其他部件损坏，造成气阀脱落情况，如气阀锁夹主要的作用是固定，一旦出现碎裂情况将造成气阀脱落，过桥导管也可以造成该情况，过桥导管的作用主要是进行定位，一旦发生导管的折断情况，将造成过桥出现故障撞击情况，对弹簧座、气阀弹簧等固定的部件产生不良撞击，最终造成气阀脱落情况[3]。

3  某型柴油发电机组故障调查原因

通过案例分析发现，现阶段的柴油发电机组故障原因可以分为两种，一种是受燃烧因素影响导致，由于燃烧不良造成气阀卡组，产生气阀脱落情况，另一种为换气机的部分部件存在异常情况，由此破坏运转平衡，造成气阀脱落，当气阀掉进缸内时将造成燃烧室部件产生损坏。

3.1 燃烧不良

燃烧不良是柴油发电机组一种常见的情况，产生该情况的原因较多，由于柴油发电机组主用燃料为自产原油，原油没有经过炼化处理，海上采油平台仅做如脱水处理等基本的处理，原油本身粘度较高，且在燃料油的净化处理等方面存在一定的不足，造成燃料油的整体质量不高，进而影响燃烧效果。燃料油的自身特性与燃烧质量存在明显的关系，尤其是在雾化过程中，喷油器与喷油泵的工作效果直接影响雾化质量。维修人员在排气阀排气通道清洁过程中，未能根据实际情况保证其工况合理，尤其是在废气锅炉与增压器的废气端方面，未能保证其符合实际的运行要求，进气阀与进气通道影响柴油机的正常进气，产生燃烧不足情况。柴油机自身的设计因素也是影响的主要问题，部分柴油发电机组未能布置示功阀（本机型设有示功阀），在启动过程中未能合理冲车，当喷油器发生滴漏情况时，直接造成缸内的燃油无法吹出，影响燃烧效果。在运行过程中，当喷油器未能开展系统循环加热情况时，使用的燃料油由于温度较低、粘度较大，直接导致雾化的质量受到影响，需要根据实际情况控制，优化该过程[4]。

3.2 换气机构部件损坏

换气机构自身的部件损坏也是主要的原因，由于故障损坏造成现阶段的运行故障，其产生损坏的因素主要可以归纳为两方面，一方面为备件设计自身的可靠性较低，容易产生损坏，另一方面为备件管理不足，并且其运行环境质量较差，最终造成部件的损坏。例如，在设备的管理过程中经常出现管理不当情况，常常表现的部件散热环节，由于产生热疲劳，降低润滑效果，增大设备的磨损效率，出现异常情况，损坏部件。间隙过大也是主要原因，该因素主要造成异常的撞击，产生机械疲劳情况，增大故障几率。设备自身的可靠性较低，由于传统的设计因素与制造工艺影响，制造的设备在性能、质量等方面存在一定的不足，进而在运行过程中容易产生故障，增大部件的损坏几率，产生严重的后果[5]。

4  某型柴油发电机组气阀脱落故障解决策略

针对柴油发电机组运行过程中产生的气阀脱落情况，应根据实际情况采取合理的措施解决，针对性的改进升级，以此来避免出现设备故障，降低设备的故障几率，具体来说可以从以下几方面开展：

4.1 保证燃烧质量

通过提升燃烧质量可以保证柴油发电机组稳定运行，海上采油平台应结合自产原油特性对原油处理系统进行优化改造，例如选取原油粘度较低的几口油井作为柴油发电机组专供油井，原油分油机运行模式优化等，提升原油品质，并定期开展保养工作，如喷油器、喷油泵等，利用设备的优势促使燃油的雾化质量提高，以满足现阶段的需求。定期对增压器开展清洗工作，同时还包括空冷器等，满足现阶段的实际需求，提升进排气的质量[6]。

4.2 提升滑油质量

良好的滑油也是影响柴油发电机组故障的主要因素，在管理过程中，维修人员应明确其柴油机的性能，以实际情况为基础，加强滑油的管理，保证其质量，如由于燃烧室的产物容易污染曲拐箱内的滑油，应根据现阶段的实际做好分离与净化，保障滑油分油机运行状态和分油效果，通过日常管理和定期检验确定滑油的质量，以保证柴油发电机组正常运转。

4.3 优化柴油机负荷

在开展柴油机设备负荷优化过程中，应根据现阶段的实际情况开展，明确设备自身的情况，加快设备的升级，以保证其安全运转。严格按照出厂说明书规范操作，如果出现低负荷情况不可以长期使用原油，提升安全性。受低负荷工况影响，造成气缸的热状态降低，燃烧室组件与气阀杆会产生明显的积焦情况，严重时可能造成气阀卡阻，通过合理的管理促使设备的负荷提升，从根本上降低故障的发生几率。与此同时，合理换用柴油，在设备运行过程中，可以在停机前选择柴油运行，在利用柴油的优势运转一段时间后提升负荷再更换燃油料，以保证其稳定性[7]。

4.4 合理进行设备升级

在柴油发电机组运行过程中，受其自身的性质因素影响经常发生严重的故障，因此应根据实际情况开展设备升级，以实际情况为基础从多个角度处理，实现相關部件的改良与升级，针对部分备件考虑更换，以保证设备的整体性能提升，实现稳定的运转，降低设备故障几率。

5  结论

综上所述，柴油发电机组运行过程中，应根据实际情况处理，明确其气阀脱落故障的产生原因，以实际为基础开展优化，加快设备的升级，提升燃烧质量，同时维修人员还应明确滑油质量管理的重要性，实现柴油机的负荷控制，从根本上降低故障发生几率，以满足现阶段的需求。

参考文献：

[1]宫国鹏.某型柴油发电机组气阀脱落故障原因探讨[J].天津航海，2019，14（03）：24-25.

[2]吴善跃，徐浩炳，杨鹏.柴油机气阀机构故障振动监测实例分析[J].中国修船，2018，31（03）：23-27.

[3]胡磊，余永华，杨建国.基于HHT的柴油机气阀漏气特征参数提取方法[J].大连海事大学学报，2017，43（03）：78-82.

[4]郑毅，杨建国.基于HHT的柴油机气阀漏气振动诊断方法研究[J].柴油机，2018，39（02）：24-27，32.

[5]张舒，胡磊.柴油机气阀漏气故障声发射诊断特征参数[J].内燃机学报，2018，34（04）：379-383.

[6]刘强，胡旭钢，潘长海.船用柴油机气阀漏气声发射监测系统研制[J].船舶工程，2018，37（03）：53-57.

[7]张成伟，刘瑞.基于EMD柴油机气阀声发射诊断技术试验研究[J].船舶工程，2018，37（03）：33-36，69.