（胜利石油工程有限公司海洋钻井公司山东东营市257055）
摘要：一部柴油机是由多个系统组合而成，柴油机动力是靠燃烧柴油将化学能转化为机械能，而燃烧柴油必然有空气参与。空气要吸入主机首先要经过空气过滤器过滤，再依靠气门的打开与闭合，控制空气进入汽缸套。可以说柴油机中受到破坏最严重的部位就是缸套活塞，作为柴油机中最易损坏的零件，决定了柴油机的使用寿命。空气在配气机构的控制下，由进排气系统吸入到汽缸体反应，再排出机体之外，是参与柴油机的工作过程。空气质量的优劣直接影响到柴油机的使用情况、保养周期。改善空气质量则能提升柴油机的工作质量。
关键词：钻井；柴油机机舱改造；改善柴油机进气质量；安全
一、低质量空气对柴油机的影响
研究发现柴油机受到空气质量影响是：进排气系统、配气机构、缸套活塞体三大部分。
1、空气滤芯则是空气进入主机的第一道，也是唯一一道保护措施。在正常使用中经常因为空滤芯因污染物堵塞，导致滤芯内外压差变大启停柴油机。使用CAT-3516C柴油机多年以来，绝大多数空气滤芯是因为内外压差达到额定阀值，而不是达到空气滤芯额定使用寿命进行更换。例如：CAT-3516C配套使用原装进口的1R-0726型空气滤芯，价值1775元，如何降低耗材是研究课题之一。
2、当空气经过过滤后由配气机构控制气门开启闭合，使空气及时进入气缸，废气及时从气缸排出。在压缩与做功行程中，关闭气门保证燃烧室的密封，看出气门的工作条件非常恶劣。首先，气门直接与高温燃气接触，受热严重，而散热困难，因此气门温度很高。其次，气门承受气体力和气门弹簧力的作用，以及由于配气机构运动件的惯性力使气门落座时受到冲击。第三，气门在润滑条件很差的情况下以极高的速度启闭并在气门导管内作高速往复运动。此外，气门组由于与高温燃气中有腐蚀性的气体接触而受到腐蚀。所以当外界空气质量很差、颗粒物较多时，会加剧气门组的损耗侵蚀。而气门组的损伤会直接加剧整个配气机构的稳定，从而影响到柴油机的正常使用。
3、当柴油与空气在汽缸套中混合后，活塞压缩密闭空间，气体压缩带来的热量释放点燃的柴油，最终完成做功冲程。在这一过程中可以看出整个柴油机中冲击、腐蚀、磨损最为严重的部位就是汽缸套活塞体。作为柴油机能量释放的部位，汽缸套一定程度上决定了整部柴油机的使用寿命。同样，当含有大量颗粒物的空气在汽缸内反应做功后，颗粒物会携带巨大的动能冲击汽缸套壁与活塞体，损蚀汽缸套。积少成多，长期受到侵蚀后，气缸的密封性会下降。将造成柴油燃烧效率降低，柴油机怠速不稳，严重的会启动困难或无法启动。影响整部柴油机的使用寿命。
二、胜利六号钻井平台柴油机机舱布局
胜利六号柴油机机舱约100平方米，柴油机前一后二布置，每台柴油机上方均设置50cm*50cm进风口，柴油机排气筒接连到户外。当柴油机运转时，机舱水密门关闭，机舱就为封闭舱室。空气流动形成了单一的通道：室外——外部进风筒——机舱内进风口——柴油机进气系统（经过空气滤芯）——进气门——汽缸套——排气门——排气通道——室外。
三、对机舱原有设施进行改造升级的设想与实践
检查机舱发现单一通道式的气动布局对改善舱内空气质量很有帮助。即无法控制室外大气质量，但在相对封闭的小型空间内，可以控制内部空气质量。
柴油机正常工作，每时每刻需要大量的新鲜空气，要想实现舱内空气的净化，那就需要安装大型工业用净化器。1、空间有限机舱使用面积无法增添大型设备，2、实际过滤效果有限，因净化器在工作时柴油机同样在运转吸气，进风道决定外部空气最先被柴油机吸入；多次探讨在原有进风口处设置净化装置，以达到在外部空气进入机舱时为过滤空气的目的的方案。
四、机舱进风口加装自制净化设施的具体方案
通过实际工作的需要，改进方案须满足以下几点：1、封闭机舱内空气满足所有设备最大负荷下的用气量；2、最大程度利用现有材料、减少装备成本；3、改进方案简洁化，易操作、易安装、易维护。
根据设计要求，最适合安装过滤装置的位置，就是机舱每台主机上方的进风通道出口。这个位置是空气进入封闭舱室的唯一入口，将过滤装置安装在这里，效果会非常好。
按照颗粒物、杂物直径的大小，将这套过滤装置设计为两层。第一层由平台结余振动筛筛网制成，筛网为120目，能够过滤大颗粒物质。第二次过滤装置我们采用静电集尘措施，静电除尘的工作原理是利用高压电场使烟气发生电离，气流中的粉尘荷电在电场作用下与气流分离。负极由不同断面形状的金属导线制成，叫放电电极。正极由不同几何形状的金属板制成，叫集尘电极。静电除尘器与其他除尘设备相比，耗能少，除尘效率高，适用于除去烟气中0．01—50μm的粉尘，而且可用于烟气温度高、压力大的场合。
所以按照出风口尺寸规格剪裁合适的筛网，定制相应规格的集尘板安置箱体。
五、安装后的测试与效果论证
在出风口处安装设备，最需要考虑的的问题是：是否影响了进气效果。在未加装净化设施时与加装完成后，分别在出口端安置气体流量计进行测试，经过测试空气压损在15%左右。净化装置没有耗材消耗，只需定时清洗集尘箱即可，使用成本非常低。
对比未安装前一年内，三台主机空气滤芯平均使用时间，测试结果如下：
根据实际工作时间对比，加装净化设施后空气滤芯平均使用寿命延长了约53%。
按照每只1R-0726型空气滤芯单价：1775元，在未增加净化装置前，单只滤芯平均使用寿命约790h，单台柴油机1000h空气滤芯使用成本约为（1775*2）/790*1000≈4493.7元；在使用净化装置后单只滤芯使用寿命约为1206.7h，单台柴油机1000h空气滤芯使用成本约为（1775*2）/1206.7*1000≈2941.9元。1000h使用成本降低约1551.8元。
六、总结
实践证实，加装了空气净化装置后。外界空气进入机舱后，空气中颗粒物大幅度降低。新鲜的空气能够降低气门、缸套活塞的损蚀，延长了柴油机的实际使用寿命；空气质量提升，降低了柴油机空气滤芯耗材成本，降幅约1551.8元/kh*台。节约了设备维护成本，提升了经济效益。
参考文献：
[1]王忠义；船用燃气轮机排气引射装置性能研究[D]；哈尔滨工程大学；2010年.
[2]郭培卿；双旋流合成气非预混燃烧特性的实验研究与数值模拟[D]；上海交通大学；2011年.