石油钻井柴油机与联动机(教材)汇总

石油钻井柴油机与联动机

蓝富华主编

渤海石油职业学院

内容提要

本书比较系统地介绍了柴油机的基本知识、柴油机的构造、柴油机的使用与维护、柴油机常见故障与排除以及联动机相关知识。

为了使读者对本书重点内容很好地掌握，本书中每章后都安排有复习题供使用。

本书可作为石油院校钻井专业学生系统了解柴油机及附属装置的教材，也可作为职工技术培训、石油矿场柴油机操作人员的参考书。

前言

目前在石油勘探开发中，钻机、发电机组的动力大都由柴油机提供。因此柴油机在石油工业中占有十分重要的地位。对于一个石油钻井工人来说，系统地掌握一些柴油机及其联动机的相关知识十分必要。

本教材是根据2005年6月渤海石油职业学院石油钻井专业教学改革会议制定的“石油钻井专业柴油机与联动机教学大纲”而编写。供石油钻井专业学生使用，也可作为柴油机工作人员的一本入门参考书。

本教材第一章由余丽、蓝富华编写；第二章、第四章、第五章由蓝富华编写；第三章由王建云编写；最后由余丽校对。

目录

第一章柴油机基本知识

第一节概论

第二节柴油机的名词术语及性能指标

第三节柴油机的工作原理

第二章柴油机构造

第一节机体组件与曲柄连杆机构

第二节配气机构

第三节齿轮系和进排气系

第四节燃料供给系统

第五节润滑系统

第六节冷却系统

第七节起动系统

第八节柴油机增压系统

第三章钻井柴油机的使用与维护

第一节钻井柴油机的操作过程

第二节钻井柴油机的保养

第三节钻井柴油机安全保护装置

第四节轻柴油

第五节柴油机润滑油

第六节柴油机冷却水

第七节柴油机与联动机的安装

第八节柴油机气门间隙及供油提前角的检查及调整

第四章柴油机常见故障及排除

第一节故障原因及检查方法

第二节柴油机常见故障原因及排除方法第五章钻井联动机

第一节概述

第二节柴油机驱动—机械传动

第三节柴油机—液力驱动与变矩器

第四节电驱动原理及设备

第五节联动机的安装及检查

附录一

第一章 柴油机基本知识

第一节概论

自然界中存在着极其丰富的能量资源，如太阳能、热能、风能等。各种燃料燃烧时可放出大量的热能，根据能量转化和守恒定律，热能可以被转变成为机械能。将燃料烧放出的热能转变成为机械能的装置称为热机（热力发动机）。如果燃料在热机外部燃烧则该热机称为外燃机；如果燃料是在热机内部燃烧，则该热机将为内燃机。内燃机根据所使用的燃料不同又分为汽油机（以汽油作燃料）、柴油机（以柴油作燃料）、煤气机（以煤气作燃料）等等。

以上关系可用如下一个链结构来表达：

柴油机于1897年由德国工程师狄塞尔发明成功至今不到一百年的历史，但是柴油机的发展却十分迅速，现在柴油机已发展成为一种比较完善的动力机械。柴油机具有热效率高（热效率可达46%）、结构紧凑、重量轻、尺寸小、功率范围广、适应性好、操作方便等优点。因此，柴油机己被广泛地应用于工业、农业、国防、科技等各个领域。石油企业的钻井动力设备目前也普遍应用柴油机。

在石油钻井中，带动国产钻机所需要的动力设备目前大部分采用PZ12V190B 型柴油机。井场发电机组所用柴油机的型号为12V135柴油机、6160柴油机等。

柴油机今后将会从改进结构、采用新材料、应用新工艺、改善燃烧过程、

采用较高的废气涡轮增压以及用重油作燃料等方面进一步得到发展，以达到进柴油机 汽油机 ……

一步增长使用寿命、提高功率、提高经济性等目标。

一台柴油机由许多零部件组成，为便于分析结构，根据柴油机各零部件所

起的作用不同，将一整台柴油机分为以下几个部

分。

1、曲柄连杆机构

曲柄连杆机构是实现热能向机械能转化的机

构，

如图1—1所示。燃烧室内充满着燃油与空气的混合

物，使燃油在燃烧室内燃烧后便会产生大量的热能

，热能使缸内气体膨胀，从而使缸内压力升高，气

体压力作用于活塞上便推动活塞作往复直线运动， 通过连杆使曲轴旋转，从而实现了热能向机械能的 转换。

2、配气机构

柴油机中燃料的燃烧需要空气，热能向机械能的转化需依靠气体的膨胀才

能完成。因此，须定时向柴油机气缸内供应充足的空气，而配气机构就是根据柴油机工作过程的需要，定时地向气缸内供应足够量的新鲜空气，并将已用过的气体和燃料燃烧后的废气从气缸中排出。

3、燃料供给系统

柴油机的燃料供给系统所起的作用，就是根据柴油机工作过程的需要，定

时、定量、定压地向气缸供应一定压力的柴油。在气缸内，柴油与空气混合后燃烧放热，缸内气体受热后产生膨胀，通过曲柄连杆机构，将热能转变成为机械功。

图1—1 曲柄连杆机构

1—气缸；2—活塞；3—连杆；4—曲轴

4、润滑系统

柴油机的各运动表面需要润滑，以减轻摩擦。润滑系统的作用是在柴油机工作时和工作前，将润滑油输送到各运动件的摩擦面上，从而保证柴油机安全可靠地工作。

5、冷却系统

柴油机工作时，燃料燃烧、运动件摩擦产生的热量使柴油机温度升高，影响柴油机正常工作。冷却系统的作用就是用水或空气对柴油机进行冷却，使柴油机处于正常的工作温度范围。

6、起动系统

柴油机借助于外力由静止状态转入工作状态，这一过程称为起动过程，完成起动过程所需要的系统装置称之为起动系统。

7、机体组件

机体组件是柴油机的骨架，用以支持、安装各机构、各系统的零部件。

目前，许多柴油机都采用了废气涡轮增压技术，使功率大大升高，燃油消耗率降低。用以实现增压的装置，称为增压系统。

钻井用动力设备Z12V190B型柴油机是一种高速、中型的柴油机，它采用了增压技术。功率为1200马力（882.6千瓦），Z12V190B型柴油机机有12个气缸，它的冷却方式是水冷式，气缸排列形式呈V型排列。经过多年来实践证明，Z12V190B型柴油机是能够满足带动钻机的要求。当然12V190B型柴油机还会进一步得到改善，各项性能指标也会进一步提高。图1—2为PZ12V190B型柴油机外形图。