8. Характеристики гребного винта. Относительная поступь гребного винта. 33
 Скачать 3.6 Mb.
|
2. Назначение и состав масляной системы. Функциональное назначение судовых масла Требования и разновидности судовых масел. Свойства судовых масел.По способу создания давления у мест смазки масляные системы подразделяются на два типа, а именно, напорную и гравитационную. В первом случае создаваемое насосом давление у мест трения колеблется в пределах от 0,3 до 0,6 МПа, а во втором (при высоко расположенных в машинном отделении напорных цистерн) рабочее давление составляет от 0,07 до 0,1 МПа. Независимо от типа системы масло проходит одни и те же стадии (от узлов трения она стекает в специальную емкость, забирается насосом, фильтруется, охлаждается и вновь подается к узлам трения). Напорные масляные системы в основном используются для смазки механизмов с высоконагруженными парами трения (например, дизели), а гравитационные применяются для смазки ротативных механизмов, которые имеют «выбег» (например, газотурбонагнетатели, редукторы, дейдвудные подшипники, залитые белым металлом и др.). Кроме использования замкнутых циркуляционных в судовой практике применяются системы линейного типа. Их отличие состоит в том, что в этом случае масло подается только к объекту смазки, а обратно в систему не возвращается. К таким объектам можно отнести, например, поверхности цилиндров двигателей и компрессоров. Для других объектов (например, упорные и опорные подшипники валопроводов) масло может подаваться различными путями, в частности, от масляной системы главного двигателя, редуктора и автономной системы. При использовании в качестве движителя ВРШ для обеспечения управления им устанавливается отдельная масляная система, имеющая свои индивидуальные механизмы и устройства. В зависимости от функционального назначения масла подразделяются на: - антифрикционные; - консервационные; - гидравлические; - уплотнительные; - электроизоляционные; - моющие. Исходя из назначения того или иного масла к ним предъявляется ряд специфических требований. Например, цилиндровое масло должно обладать определенной вязкостью и текучестью, соизмеримыми с следующими условиями: повышенной температуры; повышенного давления; присутствием воды, воздуха и продуктов сгорания. Циркуляционное масло должно поддерживать во взвешенном состоянии продукты окисления, сгорания и другие твердые загрязняющие вещества. Оно должно хорошо очищаться от этих загрязнений в фильтрах, сепараторах и центрифугах. Кроме, того оно должно обладать стойкостью к старению. Относительно моющих свойств масла к нему предъявляются следующие требования: степень его моющей способности должна исключать возможность возникающих при сгорании тяжелого топлива коксо- и асфальтообразующих остатков на деталях ЦПГ. При этом его диспергирующая способность должна обеспечивать нормальную работу сепараторов и фильтров тонкой очистки, т.е. частицы нагара размером выше 30 мкм должны выделяться из отработавшего масла без нарушения режима работы этих элементов масляной системы. Наиболее распространенным источником загрязнения масла является вода (пресная и соленая). Пресная вода может попадать в результате утечки через сальники телескопических труб и из охлаждающей системы пресной воды, а также в результате конденсации, а соленая через неплотности в маслоохладителе. Наличие воды в масле при определенных условиях может привести к образованию стойкой водомасляной эмульсии, а учитывая, что она не разрушается при сепарировании, поэтому это представляет собой значительную опасность. Другим источником загрязнения масла является проникновение в него топлива. Это приводит к ускорению процесса его окисления с образованием органических кислот и отложений. В этом случае наиболее опасным считается разбавление масла газойлем (или дизельным топливом), что приводит к снижению его вязкости. В результате чего может произойти разрушение, например, подшипников и что более опасно взрыв в картере вследствие воспламенения масляных паров из-за повышения температуры подшипников вала. Моющие дизельные масла (без исключения) обладают определенной щелочностью. Она создается за счет вводимых присадок, позволяющих обеспечить нейтрализацию серных кислот, которые образуются в процессе сжигания топлива. По известной топливной присадке и значении оставшегося общего щелочного числа в отработавшем масле представляется возможность произвести оценку способности масла к выполнению своих функций с точки зрения моющего средства. В процессе эксплуатации рекомендуется регулярно производить анализ проб масла на кислотность. Цель анализа отработавшего масла состоит в определении следующих его свойств: - плотности; - температуры воспламенения; - вязкости; - общего кислотного числа; - щелочности. Кроме того, при анализе проб выявляется содержание воды и топлива в масле, а также твердых отложений. Относительно воды и топлива в масле их доза лимитируется следующими значениями: соответственно 0,5 и 2%. В процессе эксплуатации (по ряду обстоятельств) не исключается проникновение вохдуха в масло. Его присутствие не желательно, так как наличие воздуха препятствует образованию гидродинамического клина, например, в подшипниках и способствует ускоренному процессу старения масла и его окислению. С точки зрения твердых отложений, присутствующих в масле, наибольшую опасность (трущихся поверхностей) представляют частицы размером от 5 до 12 мкм исходя из того, что толщины масляной гидродинамической пленки в узлах трения обычно не превышают 15% исходной величины монтажного зазора и находятся в пределах от 4 до 9 мкм. Отсюда следует, что попадание между трущимися поверхностями частиц диаметром от 5 до 7 мкм может в конечном итоге привести к задирам рабочих поверхностей. Повышение антифрикционных свойств масла может быть достигнуто путем диспергации масла в поле ультразвуковых колебаний. Важнейшим показателем масла является его вязкость. Роль этого показателя, исходя из функционального назначения масла, неоднозначна: чем выше вязкость, тем больше его несущая способность и уплотняющее действие. При снижении вязкости масла происходит уменьшение потерь на трение и нагарообразование, при этом улучшается прокачиваемость, отвод теплоты и удаление продуктов износа. К другим эксплуатационным качествам масел относятся: их стабильность; склонность к отложениям; защитные и коррозионные свойства. Различают два вида стабильности: физическую и химическую. В понятие физической стабильности вкладывается устойчивость масла к физическим процессам, которые вызывают изменение его состава и свойств. Физическая стабильность выражается в потере легких фракций при испарении, образовании стойкой пены и эмульсии при перемешивании, выпадении присадок при отстаивании и т.д. В понятие химической стабильности вкладывается способность масла противостоять химическим процессам. Эти процессы также ведут к изменению состава и свойств масла. К одному из основных, возникающих в процессе эксплуатации, процессов относится окисление масла. Отложения в виде лаков и нагаров образуются под действием температур, агрессивных соединений и воды. К лаковым отложениям относятся плотные продукты, которые образуются в процессе окисления масла на горячих поверхностях. Они по своему виду сходны с лаковыми покрытиями. Толщина лаковых отложений изменяется в пределах от 50 до 200 мкм и, несмотря на малую толщину, такие отложения существенно усложняют работу дизеля. Это проявляется, в частности, в пригорании поршневых колец, в результате чего происходит их заклинивание в канавках поршня. Кроме того, пригорание колец способствует проникновению масла в камеру сгорания и увеличивает его расход. Пригоревшие кольца снижают компрессию дизеля, в результате чего происходит прорыв газов в картер и снижается мощность дизеля. При этом возникает чрезмерное трение, повышенное изнашивание и задир зеркала цилиндра, а в некоторых случаях возможны и заклинивание поршня в цилиндре. Лакообразующие свойства масла зависят от его термоокислительной стабильности, нагарообразующей способности и моющедиспергирующих свойств. При использовании масла необходимо исходить из следующего: его назначения; условий, в которых оно должно работать; предъявляемых к нему требований. Например, применительно к главным двигателям ДЭУ (в частности, дизелем) условия работы существенно различаются в связи с тем, что различными являются их: уровень форсировки рабочего процесса; конструкция; условия эксплуатации; вид используемого топлива; условия работы масла в цилиндрах, а также в системе циркуляционного смазывания. Следует отметить некоторую специфичность требований , предъявляемых к маслам в зависимости от их назначения. Например, масла, предназначенные для циркуляционных смазочных систем (в частности, крейцкопфных двигателей) должны обладать: необходимой вязкостью; защищать от коррозии конструкционные элементы; противостоять окислению; обладать хорошей диспергирующей способностью; противостоять образованию эмульсии; обладать малой испаряемостью. Для масел, которые используются для смазывания цилиндров, основными требованиями являются: хорошая растекаемость по поверхности зеркала цилиндра; противостояние действию кислорода воздуха и агрессивных соединений продуктов сгорания; нейтрализация кислот; высокие детергентные свойства. Независимо от типа масляной системы в ее состав входят следующие элементы: - насосы; - фильтры; - сепараторы; - холодильники; - подогреватели; - цистерны. Одним из основных элементов являются насосы. В конструктивном отношении они могут быть шестеренные (при малой производительности) и винтовые (при большой производительности). В зависимости от функционального назначения они подразделяются на: - перекачивающие, циркуляционные (нагнетательные, откачивающие); - прокачивающие (для прокачки двигателя перед запуском). Основное требование, предъявляемое к таким насосам, заключается в (заполнении или осушении) объема циркуляционной цистерны в течение 0,5 – 1 часа при давлении 0,15 – 0,20 МПа. Такой метод используется при определении производительности насосов, предназначенных для осушения цистерн грязного топлива, масла, шламовых и др. При этом время оговаривается инструктивными документами, но оно не должно превышать 1 – 3 часа. В масляной системе (по аналогии с топливной) используются фильтры грубой и тонкой очистки. Первый устанавливается в начале приемных магистралей (до насоса), а второй - в нагнетающей магистрали (перед холодильником масла). В масляной системе через этот фильтр прокачивается масла больше в 50 – 100 раз по сравнению с топливной. Для пропуска количества масла требуется значительное увеличение размеров фильтра (или уменьшение тонкости очистки основной массы прокачиваемого масла). Чаще всего используется второй вариант. В целях очистки масла от ферромагнитных частиц последовательно с фильтром тонкой очистки располагают магнитный фильтр. Для очистки от более мелких частиц (незадерживаемых фильтром тонкой очистки) на двигателях небольшой мощности и повышенной частоты вращения устанавливается один объемный (или дополнительно центробежный фильтр). Через него в процессе работы двигателя постоянно пропускается 5 – 15% прокачиваемого через него масла. После этого фильтра масло возвращается в картер (или циркуляционную цистерну) дизеля. В мощных ДЭУ тонкая очистка масла осуществляется путем его сепарации. Для этой цели используются центробежные сепараторы. Они могут работать (в период действия двигателей) в двух режимах (непрерывно, периодически). Сепарация позволяет отделить воду и твердые частицы размером от 0,003 до 0,005 мм и выше. Количество сепараторов (в зависимости от производительности) может составлять от 1 до 2. При установке одного сепаратора в качестве резервного возможно подключение сепаратора легкого топлива. Однако в этом случае необходимо принимать меры, предотвращающие возможность смешивания масла и топлива. В судовой практике в конструктивном отношении используются холодильники масла (пресной воды, топлива) двух систем: кожухотрубные; пластинчатые. В кожухотрубных холодильниках (во всех случаях) масло обтекает трубки снаружи, при этом многократно изменяя направление. Такая конструктивная схема позволяет увеличить путь прохождения охлаждаемой среды, повысить скорость ее движения и интенсифицировать теплопередачу. С течением времени эксплуатации у всех теплообменных аппаратов (в частности, у холодильников) полость со стороны масла загрязняется смослистыми продуктами разложения. В этом случае, учитывая, что практически невозможно использовать механическую очистку, используется химический способ. Для этой цели применяются поверхностно-активные моющие препараты. Для предотвращения попадания забортной воды в масло (или пресную воду) давление охлаждаемой жидкости принимается более высокое по сравнению с давлением охлаждающей среды. Для пластинчатых холодильников (например, фирмы Де. Лаваль) характерен ряд достоинств, заключающихся в простоте конструкции, изготовлении и удобстве эксплуатации. Основным элементом таких холодильников являются пластины. Изменяя их число можно в широких пределах менять поверхность охлаждения. Принцип работы пластинчатого холодильника (включающего три пластины) состоит в следующем. С одной стороны средней пластины подается охлаждаемая жидкость (масло, горячая воды), а с другой, соответственно, забортная вода. В каждую секцию жидкость входит с противоположных углов. При подготовке к пуску двигателя он прокачивается горячим маслом с температурой примерно 40 оС. Для этой цели используются подогреватели. В принципе масло может подогреваться двумя способами: непосредственно в циркуляционных цистернах с использованием паровых (или электрических) грелок; в автономном специальном кожухотрубном подогревателе. В зависимости от назначения в состав масляной системы входят следующие цистерны: сточно-циркуляционная; запаса масла; отработавшего масла. Первые являются хранилищем масла, которое в процессе эксплуатации циркулирует в системе смазки. Количество и объем сточных цистерн обусловлено рядом факторов, в частности: типом двигателя; схемой масляной системы; местом, занимаемым двигателем; габаритами машинного отделения. Выбор объема масла в системе основывается на определяющем параметре, а именно, кратности циркуляции. Этот параметр отражает количество раз прокачивания через обслуживаемый объект в течение одного часа. Следует отметить, что увеличение кратности циркуляции (особенно в системах, где поршни охлаждаются маслом) приводит к ускорению старения масла и сокращению его срока службы. Необходимость смены масла в процессе эксплуатации обусловлена следующими факторами: уменьшением вязкости; снижением температуры вспышки; увеличением количества механических примесей и органических кислот; обводнением (особенно опасно при наличии присадки, на которую действует присутствие воды). Качество масла (без присадок) при повышенном содержании воды может быть частично (или полностью) восстановлено путем отстаивания и сепарации. Количество масла в каждой из имеющихся сточно-циркуляционных цистерн должно обеспечивать нормальную работу дизеля. Предотвращение попадания воды в двигатель через сливную систему (при повреждении днищевой обшивки цистерн) производится путем установки невозвратных (или запорных) клапанов на сливных трубопроводах. Цистерна запаса масла в соответствии с требованиями Регистра должна обеспечивать заполнение циркуляционной системы до рабочего уровня. Это количество масла может быть различным, и обусловлено следующими факторами: - типом СЭУ; - числом циркуляционных цистерн; - особенностей системы масла; - районом плавании судна. Применительно к цистернам отработавшего масла главных и вспомогательных двигателей предъявляются следующие требования: они выполняются отдельно по сортам масла; каждая цистерна должна вмещать все масло одного сорта из циркуляционной системы. При этом такие системы оборудуются аналогично расходным и отстойным. |