8. Характеристики гребного винта. Относительная поступь гребного винта. 33

• Название: 8. Характеристики гребного винта. Относительная поступь гребного винта. 33
• Дата: 04.07.2022
• Размер: 3.6 Mb.
• Имя файла: ESEU.docx
• Тип: Документы; #624475
• страница: 2 из 21

1. Топливные системы, состав. Виды и требования к судовым топливам, наиболее ответственные операции. Физико-химические свойства топлива. Топливоподготовка. Отходы нефтяного происхождения при эксплуатации СЭУ и установки для их сжигания.

Основное назначение таких систем состоит в:

- приеме (или отдаче) топлива;

- размещении топлива по запасным цистернам;

- подаче топлива к расходным цистернам;

- подводе топлива к главным и вспомогательным двигателям, паровым котлам, фильтрам и сепараторам и отводе топлива от них.

В состав топливных систем входят следующие элементы:

- отсеки и цистерны (для хранения топлива);

- расходные цистерны;

- насосы;

- сепараторы;

- подогреватели;

- трубопроводы.

Прием топлива может осуществляться двумя способами:

- с берега;

- с наливной баржи.

К существующим схемам приема топлива можно отнести следующие:

- через погрузочную цистерну;

- непосредственно в отсеки (это наиболее распространенная схема, используемая в судовой практике).
При проведении такой операции (независимо от используемой схемы) принимаемое топливо должно пропускаться через грязевую коробку.

Для осуществления контроля поступающего топлива используются указательные приборы, устанавливаемые на контрольных цистернах, однако может быть применен и другой способ, а именно, по сливу в переливной трубе.
При проведении операций налива, выкачки и зачистки используется приемно-перекачивающий трубопровод, основными элементами, которого являются:

- топливоперекачивающий насос;

- приемно-напорная коробка;

- групповые коробки;

- отсеки (расположенные в машинном отделении, в кормовой и насосной части судна).
Хранение основного запаса топлива может осуществляться в:

- бортовых отсеках судна;

- отсеках, расположенных в междудонном пространстве.
Важным моментом является определение полезной емкости отсеков. Такая оценка осуществляется исходя из: запаса топлива (Взап); удельного веса топлива (γт); наибольшей температуры топлива в отсеке (tmaz).

В зависимости от назначения (выполняемых функций) насосы топливных систем подразделяются на:

- топливоперекачивающие;

- топливоподкачивающие;

- топливные (непосредственно).



К каждому из указанных насосов предъявляются специфические (исходя из назначения) требования. Основное требование, предъявляемое к топливоподкачивающим насосам, состоит в обеспечении высокой всасывающей способности. Это обусловлено перекачкой топлива из отсеков двойного дна. В конструктивном отношении это насосы объемного принципа действия (винтовые, поршневые). Важным моментом является выбор производительности таких насосов. В этом случае возможны два способа, а именно исходя из:

- условия обеспечения СЭУ топливом при работе на режиме максимального хода судна;

- возможности обеспечения полной перекачки топлива из максимального по объему отсека.

В соответствии с Правилами Регистра топливные насосы должны быть продублированы, т.е. в составе топливной системы должны быть два одинаковых по производительности насоса (один рабочий, а другой резервный).

Другим элементом топливных систем являются подогреватели топлива, в которых в качестве греющей среды используется насыщенный пар с давлением не выше 4 ата. Процесс подогрева может осуществляться в:

- запасных цистернах;

- отстойных цистернах;

- расходных цистернах.

При этом температура подогрева (например, в хранилищах основного запаса) не должна превышать 40 оС. В цистернах, которые сообщаются с атмосферой, температура топлива (с целью обеспечения пожарной безопасности) должна быть не менее, чем на 15 оС ниже температуры вспышки паров топлива. В конструктивном отношении проточная часть подогревателей топлива чаще всего состоит из Ư – образных стальных бесшовных труб.



ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТОПЛИВА
В судовой практике используются следующие виды топлива:

- топочный мазут;

- моторное топливо;

- дизельное топливо.

Дизельное (дистиллятное) топливо рекомендуется использовать в следующих случаях:

- для форсированных средне и малооборотных двигателей;

- для двигателей, работающих на переменных режимах (нагрузках) с частыми остановками;

- при пусковых режимах малооборотных двигателей, работающих на тяжелых сортах топлива;

- для обеспечения нормальной работы ГТУ.
Для оценки эксплуатационных качеств топлив используется комплекс, включающий ряд физико-химических свойств, основными из которых являются:

1. Плотность

2. Температура вспышки

3. Температура застывания

4. Испаряемость

5. Содержание воды

6. Наличие механических примесей
Комплекс этих свойств является основой оговариваемых условий, при которых производятся погрузочные операции, а также хранение и очистка топлив.

Плотность по аналогии с вязкостью также является косвенной характеристикой количества топлива и изменяется в зависимости от величины вязкости. Для маловязкого дистиллятного топлива плотность составляет 830 – 890 кг/м3, а средне- и высоковязких находится в пределах 920 – 990 кг/м3. Следует отметить, что высокая плотность, соразмеренная с плотностью загрязняющих примесей, способствует затруднению очистки топлив в центробежных сепараторах.

Свойство (температура вспышки) является критерием, позволяющим характеризовать пожарную безопасность в процессе транспортировки топлив, их хранении и использовании по прямому назначению. Топливо, используемое в СЭУ, должно иметь температуру вспышки не менее 65 оС в закрытом тигле. В открытых системах предельная температура подогрева топлива должна быть на 15 оС ниже температуры вспышки, а в емкостях и цистернах, находящихся под давлением, может достигать 120 – 140 оС.

Свойство (испаряемость) используется для характеристики поведения легких фракций топлив в процессе хранения и подогрева . Зависимость здесь такова: чем больше легкий фракций в топливе и выше давление его насыщенных паров, тем больше склонность топлива к испарению.



Наличие воды в топливе способствует ухудшению эксплуатационных качеств топлива, выражающееся в:

- снижении теплоты сгорания;

- ускорении осмоливания углеводородов;

- увеличении полезного объема в процессе транспортировки;

- загрязнении солями;

- коррозии емкостей и топливной аппаратуры;

- образовании водяной пробки;

- ускорении коррозионных процессов прецизионных пар и отказа топливной аппаратуры;

- образовании нерасслаивающейся эмульсии.

Наличие механических примесей в топливе способствует:

- засорению таких элементов как фильтры, клапаны и форсунки;

- ускорению изнашивания деталей насосов и форсуночных насадок;

- сокращению срока службы топливной аппаратуры.

Отрицательное влияние механических примесей в топливе проявляется в наибольшей степени при эксплуатации ДЭУ и ГТУ, в которых в качестве главного двигателя используются дизели и газотурбинные двигатели. В этом случае в целях снижения отрицательного влияния необходимо проводить более тщательную очистку топлива от механических примесей.

Уровень эксплуатационных качеств главных двигателей СЭУ (в частности, характер процесса сгорания) в значительной степени зависит от ряда показателей топлив, важнейшими из которых являются:

- вязкость;

- фракционный состав;

- кислотность;

- сера;

- зольность;

- смолистые вещества.

Применительно к дизелям из перечисленного перечня показателей преобладающее значение (в частности, на процессе сгорания) имеет фракционный состав топлива. Зависимость здесь такова: чем шире диапазон фракций, тем хуже происходит процесс сгорания топлива. Исходя из этого, например, для высококачественных сортов топлива количество фракций должно быть минимальным, причем кипящих при температуре менее 250 оС.

Основное влияние фракционный состав топлива оказывает на:

- пусковые качества дизелей;

- интенсивность износа трущихся деталей (она увеличивается).

Кислотность топлива основное влияние оказывает на процесс нагарообразования.

Наличие серы в топливе способствует образованию низкотемпературной коррозии. Повышенное содержание серы в топливе приводит к увеличению износа деталей цилиндропоршневой группы двигателей и поверхностей нагрева паровых котлов. Особенно чувствительны к содержанию серы высокооборотные двигатели и газовые турбины.

Наличие золы в наибольшей степени оказывает влияние на интенсификацию развития коррозионных процессов и износа.

Вязкость является одной из важнейших характеристик топлива. Она обуславливает сопротивление течения топлива по трубопроводам. Эта величина применительно к дистиллятным топливам обычно задается при t = 20 оС, а тяжелых при t = 50 оС (или t = 80 оС). С точки зрения оценки качества топлива вязкость рассматривается как косвенная характеристика. В зависимости от этой величины топлива подразделяются на:

- маловязкие (до 12 мм2/с при t = 20 оС);

- средневязкие (от 12 мм2/с при t = 20 оС и до 35 мм2/с при t = 50 оС);

- высоковязкие (более 35 мм2/с при t = 50 оС).



Наличие смолистых веществ в топливе способствуют образованию нагарообразования. В результате этого (например, в ДЭУ) происходит забивание форсунок, потеря подвижности поршневых колец, увеличивается трение, возможны задиры поршней и т.д.

Применительно к ГТУ нагарообразование приводит к искажению структуры пламени, короблению камер сгорания, эрозии и коррозии лопаток и, как результат, происходит снижение мощности турбины.

В состав топлива входят такие элементы как ванадий, натрий, кальций, кремний и свинец. Каждый из этих элементов оказывает различное влияние на эксплуатационные качества топлив. В частности, ванадий способствует развитию коррозионных процессов, поэтому его содержание в топливе должно быть менее 0,001%. Наличие натрия приводит к образованию отложений и также развитию коррозионных процессов, исходя из этого его содержание должно быть в пределах 0,0005%. Наличие кальция оказывает двоякое влияние, а именно, с одной стороны снижается развитие ванадиевой коррозии, а с другой образуются отложения. Кремний оказывает положительное влияние, он участвует как ингибитор коррозии. Отрицательное влияние свинца заключается в интенсификации коррозионных процессов и ухудшении действия присадок.
ТОПЛИВОПОДГОТОВКА
Такая операция включает следующие стадии:

- подогрев и отстаивание;

- сепарирование;

- фильтрование.
Стадия отстаивания считается первой ступенью в общем комплексе мероприятий, производимых в процессе очистки топлива в СЭУ. С этой целью топливо закачивается в отстойные цистерны из танков запаса. Здесь под действием силы тяжести происходит отделение загрязняющих примесей и воды. При этом скорость осаждения загрязненных частиц снижается с уменьшением диаметра частицы, разности плотностей частицы и топлива и увеличением динамической вязкости топлива. Следует отметить, что очистка тяжелых топлив с использованием операции отстаивания чаще всего малоэффективна. Это связано с тем, что в тяжелых топливах в больших количествах присутствуют асфальтосмолистые вещества. Кроме того, вода в сочетании с такими топливами создает стойкие водотопливные эмульсии, которые путем отстаивания разделить практически невозможно.

Для увеличения скорости отстаивания необходимо снижать вязкость топлива. Это может быть достигнуто путем его подогрева. С этой целью отстойные цистерны оборудуются паровыми змеевиками.

Основная цель сепарирования заключается в очистке топлива от механических примесей и воды. Этот процесс осуществляется в центробежных сепараторах, основанный на разности создаваемых в сепараторе центробежных сил. Эта разность определяется различием в плотности очищаемого топлива и находящихся в нем примесей. Учитывая высокую эффективность, центробежные сепараторы находят широкое применение в судовой практике при топливоподготовке.

Для осуществления качественной очистки в сепараторе вязкость топлива не должна превышать 40 мм2/с, для чего топливо подогревается до температуры 80 оС (при вязкости 80 мм2/с) и до 98 оС (при вязкости 380 – 600 мм2/с). Следует отметить, что подогрев свыше 98 оС не допускается вследствие того, что в противном случае может произойти испарение воды и нарушение водяного затвора сепаратора.

Качество сепарации в значительной степени зависит от времени нахождения топлива в сепараторе. Зависимость здесь такова: чем больше время пребывания топлива, тем интенсивнее происходит процесс очистки. В свою очередь, время пребывания топлива в сепараторе определяется скоростью движения топлива, которая обусловлена скоростью поступления топлива в сепаратор (или подачей).

Фильтрование основано на отделении от топлив загрязняющих его примесей. Этот процесс осуществляется в фильтрах путем пропускания топлива через фильтрующую перегородку, размеры ячеек которой меньше размеров отфильтровываемых частиц. Наибольший размер частиц загрязнений, которые пропускаются через фильтр, определяет тонкость отсева.

С использованием этого показателя фильтры подразделяются на три группы:

- предварительной очистки топлива;

- грубой очистки топлива;

- тонкой очистки топлива.

Основная цель первой группы фильтров состоит в предохранении топливной системы от попадания загрязнений крупных размеров (это фильтры, расположенные перед топливоперекачивающими насосами). Вторая группа фильтров предназначена для удаления из топлива частиц размером более 40 мкм. Фильтры третьей группы служат для очистки топлива от загрязняющих примесей размерами более 6- 15 мкм.
Самоочищающиеся фильтрационные установки по сравнению с сепараторами имеют ряд существенных достоинств, а именно:

- малые энерго- и трудозатраты на обслуживание;

- возможность автоматизации;

- простота конструкции;

- более высокая надежность в работе;

- независимость процесса очистки от разности плотностей топлива и удаляемых из него частиц механических примесей;

- меньшие потери горючей массы.

В судовой практике используются различные виды фильтрационных установок, в частности: с постоянными фильтрующими элементами поверхностного типа (сетчатые, щелевые), с периодической автоматической самоочисткой методом противотока.
ХИМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ТОПЛИВА
Сущность такой обработки топлив заключается в использовании различного рода присадок. Это связано с решением проблемы использования в судовой практике дешевых тяжелых топлив, для которых характерны:

- низкая стабильность при хранении;

- склонность к отложениям;

- нагарообразование;

- ухудшенная способность к сгоранию;

- высокая коррозионная активность.

К присадкам, улучшающим хранение, обработку и сгорание топлив, можно отнести Amerqize фирмы «Drew Ameroid», «Perolin», 683 – DF, 687 – SD, Gamlen FOT и др. Такие присадки рекомендуется вводить в топливо непосредственно перед двигателем (2в любой точке участка от расходной цистерны до ТНВД двигателя). При этом дозировка подачи (в каждом конкретном случае) определяется фирмой и колеблется в пределах от 1 : 2500 до 1 : 4000.

Проблема высокотемпературной коррозии обусловлена продуктами сгорания топлива, имеющего в своем составе высокое содержание ванадия и натрия, и наиболее тесно связана с работоспособностью выпускных клапанов дизеля и рабочего аппарата газовой турбины. Для снижения такой коррозии используются присадки, к которым относятся (в качестве рекомендуемых): Vecom FOT-SA; D.A. Mark - IV, Perolin 687 – SD, Amerqine; металлоорганические на базе магния и редкоземельных элементов.

Пределы дозировки указанных присадок составляют от 1/4000 до 1/8000. Введение в топливо присадки (например, Ameroid Mark – IV) препятствует образованию на клапанах, головках поршней и лопатках газовых турбин отложений в виде соединений (натрий-ванадий) и, таким образом, позволяет уменьшит их коррозию и выгорание.