Системы СЭУ. Конспект лекций для курсантов специальности 26. 05. 06 Эксплуатация судовых энергетических установок очной и заочной форм обучения Керчь, 2021
 Скачать 6.64 Mb.
|
|
13.2 Топливо. Классификация топлив В соответствии с ОСТ 5.4121-75 жидкие нефтяные топлива по уровню вязкости делятся на 3 группы - маловязкие топлива (МВТ) - до 11,8 сСт., мм 2 /сек, - средневязкие топлива (СВТ) - от 11,8 до 146 сСт., - высоковязкие топлива (ВВТ) - свыше 146 сСт. Оптимальное значение вязкости топлива, подаваемого в двигатель находится в пределах 6,2 - 30 сСт (1,50 - 4,2°ВУ). Дизельное топливо подогрева не требует, тяжелые сорта до 100 - С. При этом надо учитывать плотность топлива. В случае применения топлива с повышенным содержанием ванадия необходимо применять специальные присадки во избежании ванадиевой коррозии на лопатках турбин и выхлопных клапанах, равно как и при наличие серы в топливе. Особенно интенсивно развивается коррозия при наличии в топливе натрия и при увеличении температуры газов свыше С (см. таблицу 13.1). Самовоспламеняемость Влияет на жесткость (мягкость работы ДВС). Оценка - цетановое число, представляет собой процентное содержание (по объему) цетана (оценка его 100 ед (С 16 Н 34 ) и альфаметилнафталина (С 10 Н 7 СН 3 ) - оценка его условно равна нулю. Например Если цетановое число топлива 45, то это значит, что испытуемое топливо равноценно самовоспламеняемости смеси состоящей из 45% цетана и 55% альфаметилнафталина. Теплота сгорания, р н- это количество теплоты, выделившейся при сгорании 1 кг топлива р н = 42700 кДж/кг топлива. Топливо для дизелей В топливе могут применятся четыре группы топлив: - маловязкое (МВТ, - средневязкое (СВТ) - высркрвязкое (ВВТ), - смеси. В общем случаев соответствии с ОСТ 81.8003 - 85 область применения топлив различной вязкости производства стран СНГ ограничивается следующими требованиями МВТ только для тронковых ДВС (п > 1000 мин, аварийные ГД (только марка JI) и дизелей спасательных шлюпок. Заменители (марки JI): СВТ для тронковых ДВС (n < 1000 мин, Ne = 4000 кВт) до переоборудования топливных систем. (MGO - морской газойль - это международное топливо. СВТ - заменители ВВТ для крейцкопфных дизелей и тронковые (n < 500 мин, Ne > 4000 кВт) до переоборудования топливных систем. СВТ - основное топливо для тронковых ДВС. При п < 1000 мин, Ne < 4000 кВт ; ДТВС, ДТПС, Ф - 5, Ф - 12. Международное топливо JF - 20, JF - 40. 159 ВВТ - (кроме мазута топочного 100) - основное топливо для всех крейцкопфных ДВС и транковых (п < 500 мин, Ne > 4000 кВт. Мазут топочный 40, мазут топочный 100 Международное топливо JF - 230. Странами СНГ выпускаются следующие маловязкие топлива - топливо дизельное марок Ли А по ГОСТ 305 - 82, - топливо утяжеленного фрикционного состава (ТУФС) по ТУ 38001355-86, - топливо маловязкое судовое (ТМС) по ТУ 38101567 - 87, - топливо газотурбинное марки А ГОСТ 10433 - 75, - топливо дизельное экспортное марок ДЛЭВКК, ДЛЭ, ДЗЭ, по ТУ 38001162-73. По содержанию серы дизельные топлива по ГОСТ 305 — 82 подразделяются на два вида 1. массовая доля серы не более 0,2% (высшего и первого состава, 2. массовая доля серы не более 0,5% (для марки Ане более 0,4%) MGO - морской газойль, международное топливо. Примеры условного обозначения - топливо дизельное JI - 0,2 - 61 ГОСТ 305 - 82, это топливо с содержанием серы 0,2%, температура вспышки С - топливо зимнее с массовой долей серы дои температурой застывания минус С топливо дизельное 0,2 - минус С, ГОСТ 305 - 82; - топливо арктическое с массовой долей серы 0,4% - общее топливо дизельное А - 0,4 ГОСТ 305 - 82. Странами СНГ выпускаются средневязкие топлива следующих марок - ДТВС (дизельное топливо высшего сорта, ГОСТ - ДТПС (дизельное топливо первого сорта, Г 1667 - 68 - ДМ, - Б по ГОСТ 10433 - 75, --- Ф - 5, Ф по ГОСТ 10585-75, М - 2,0 по ТУ 38001 164 - 78, - минус 5,10» - по ТУ 38101 310 - 72, - CBJI по ТУ 38101 1314 - 90, (судовое высоковязкое легкое. Странами СНГ выпускаются следующие высоковязкие топлива - Мазут марок топочный 40» и топочный 100» по ГОСТ 10585 - 75, - Мазут из малосернистой нефти по ТУ 38101310 - 72, Марки СВТ по ТУ 38101 1314 - 90, (судовое высоковязкое топливо, - Мазут марки М по ТУ 38001.164-78 JF - 230 - международное топливо. В обозначении международных промежуточных топлив (Intermediate Fuel) цифровое обозначение после символа JF обозначает предельную вязкость в мм 2 /с (сСт) при С. 160 Таблица 13.1 - Зарубежные эквиваленты наиболее употребляемых топлив производства стран СНГ Топливо производства стран СНГ Зарубежное топливо Обозначение МДТ Марка Международное ISO/DIS 8217-87 топливо Междунар. станд. Маловязкое топливо ГОСТ 305-82 Дизельное JI62 3 минус 35 MGO ДМХ, ДМА MGO ДМА ТУ 38001 355-86 Топливо тяжелого фрикционного состава (ТУФС) Топливо маловязкое судовое (ТМС) МДО ДМВ, ДМС ТУ 38101567-87 Топливо марки А (газотурбинное) JF-10 ГОСТ 10433-75 Средневязкое топливо ГОСТ 10433 - 75 Топливо марки Б JF-20 ' — ГОСТ 1667-68 ДТ высшего сорта JF-20 ГОСТ 381011 314 - Топливо судовое, высоковязкое легкое, CBJI RMA-10, RMB-10, 90 IF-40 RMC-10 ГОСТ 1667-68 ДТ первого сорта JF-40 Тоже ГОСТ 10585-75 Фл. мазут Ф - 5 JF-40 -//- ГОСТ 10585-75 Фл. мазут Ф -12, JF-90 ЯМД 15 Топливо производства стран СНГ Зарубежное топливо Обозначение МДТ Марка Международное ISO/DIS 8217-87 топливо Междунар. станд. ГОСТ 10585-75 Топочный мазут IF-230 RME25 ТУ .1011314-90 Топливо судовое высоковязкое тяжелое СВТ IF-230 RME 25 Обозначения 1. МДО - морское дизельное топливо (Marine Diesel Oil), 2. MGO - морской газойл (Marine Gas Oil), 3. JF - промежуточное топливо (Intermediate Fuel). 13.3 Присадки к топливам Для работы на тяжелых сортах топлива необходимы присадки, т.к. имеются в топливе сера и ванадий. При длительном хранении топлива в нем развиваются бактерии, которые могут испортить топливо и на нефтебазах применяют от присадки, а для серы, ванадия и коксуемости по конрадсону (таблица 13.2) 161 Таблица 13.2 - Предельные значения показателей топлива Предельные значения показателей топлива Содержание S Ванадия Коксуемость по конрадсону Рекомендации 2% 0,008% 5,5% Без присадок 2% 0,008% 10% Дисперсирующий стабилизатор 2,5% 0,015% 10% Многофункциональная присадка 3% 0,02% 12% Дисперсирующий стабилизатор + снижение серы и ванадия 3,5% 0,03% 12% Многофункциональная присадка + снижение серы и ванадия Для средних и высоковязких топлив. Таблицы 13.3 - Дисперсирующие и стабилизирующие присадки Марка Фирма - изготовитель Дозировка кг/тонн. Nalfleet 9 -158 Nalfleet (Нейфлит) - Англия 0,4 кг/т Vecom Sluge Condition FOT-NW США 1 кг т Marichem Marichem - Греция 1 кг 4 т Bunkersol - D Ameproid marine - США 1 кг т FOT-W -//- -11- ЦИНИМФ - 3 СНГ 0,3 кг 1 т 13.4 Характеристика моторных масел, применяемых в СЭУ В тепловых двигателях и механизмах смазка выполняет, по крайней мере, две функции снижение коэффициента трения в трущихся парах и защиты деталей механизмов от коррозии. Однако, если организоватьциркуляцию смазки через зазоры в трущихся парах, то с маслом будет отводиться и теплота трения, а также будут вымываться абразивные частицы продуктов износа и другие механические включения. В процессе эксплуатации в смазке накапливаются как абразивные частицы, таки продукты окисления самих масел, которые к тому же насыщаются еще и газами. Вследствие этого эксплуатационные свойства масел заметно ухудшаются. Эксплуатационные свойства масла могут быть восстановлены, если в контур его циркуляции включить фильтры, охладитель масла и предусмотреть его периодическую очистку центробежными сепараторами. К важнейшим эксплуатационным свойствам моторных масел относят смазывающую способность, температурно-вязкостную характеристику, стабильность в процессе эксплуатации и при длительном хранении, склонность к нагаро- и лакообразованию, коррозийное воздействие на детали машин и механизмов, склонность к испарению. 162 Под смазывающей способностью понимают способность масла образовывать пленку на твердой поверхности смазываемых деталей, которая обеспечивает существенное снижение потерь на трение ив значительной мере исключает их непосредственный контакт, благодаря чему снижается скорость изнашивания и вероятность возникновения заеданий, задиров. Несущая способность адсорбционной масляной пленки во многом определяется вязкостью масла и характером ее зависимости от температуры. Температурно-вязкостные характеристики масел одни из важнейших. Их оценивают температурно-вязкостным коэффициентом (ТВК) или индексом вязкости (изменяется от 0 до 100). Низкие значения ТВК и, напротив, высокие значения индекса вязкости отражают более слабую зависимость вязкости масла от его температуры и более высокие эксплуатационные качества. Снижение вязкости масел при повышении температуры влечет за собой увеличение их расхода и скорости изнашивания деталей, возникновение задиров. Стабильность масел - это способность сохранять свои свойства в процессе эксплуатации. Особенно важна термоокислительная стабильность масел - способность сохранять масляную пленку в условиях высоких температур и противостоять окислительным процессам под воздействием кислорода. Склонность к нагаро- и лакообразованию проявляется в следующем. Под действием высоких температур в камере сгорания происходит глубокий термический распад масла, а стенки камеры покрываются нагаром. В зоне более низких температур превращения масла не столь глубокие, тем не менее поверхности поршней в районе поршневых колец и тронков покрываются лакообразными пленками. Продукты окисления масла в толстом слоев картере ДВС в условиях относительно невысоких температур выпадают в виде осадка. Все виды отложений отрицательно сказываются на работе двигателей. Нагаро- и лакообразования ухудшают отвод тепла от деталей двигателя, качество продукции и распыла топлива, обусловливают рост потерь на трение. Интенсивность отложений в значительной мере зависит от сорт применяемого топлива, состояния топливной аппаратуры, а также и от антинагарных свойств и термостабильности масла. Коррозионное воздействие масла тоже отрицательно сказывается на работе двигателей. Содержащиеся в масле и образующиеся в процессе эксплуатации ДВС органические кислоты в присутствии кислорода воздуха и воды вступают во взаимодействие с антифрикционными сплавами (медно- свинцовыми, кадмиево-серебряными) подшипников, вызывая их коррозию. Причиной коррозии вкладышей могут быть и активные сернистые соединения, входящие в состав используемых масел и топлив. Количество кислот оценивается по кислотному числу, равному числу миллиграммов КОН, необходимых для нейтрализации одного грамма масла. Эксплуатационные свойства масла могут быть значительно улучшены путем введения в масла различных функциональных присадок вязкостных, противоизносных, противозадирных, антиокислительных, антикоррозионных, диспергирующих, моющих, депрессорных, противопенных, а также и многофункциональных, представляющих собой композиции ряда присадок. Введение вязкостных присадок способствует повышению вязкости при высоких температурах и сохранению неизменной вязкости при низких температурах, те. улучшению температурно-вязкостных характеристик масел. В качестве вязкостных присадок используют высокомолекулярные соединения полиизобутан или полимета-крилат. Противозадириые присадки повышают маслянистость масел, снижая тем самым потери трения и скорость изнашивания деталей машин. Основой противозадирных присадок служат растительные и животные жиры, содержащие эфиры и жирные кислоты, а также органические соединения серы, фосфора и хлора. Противозадирные присадки активно способствуют 163 образованию на поверхностях деталей защитных адсорбционных и хемосорбционных пленок. Известен целый рад противозадирных присадок JI3-23K, ЛЭ-309/2, ЭФО, АБЭС. Антиокислительные присадки способствуют повышению термоокислительной стабильности масел. В результате физической или химической адсорбции антикислотные присадки образуют защитные пленки, предохраняющие масла от каталитического воздействия металлов. Такие присадки одновременно повышают и антиизносные свойства масел. В качестве антикислотных служат присадки ДФ1, ДФ11, МНИИП-22К, ВНИИП-354. Антикоррозионные присадки вводят с целью снижения коррозийной активности масел в отношении подшипниковых сплавов и нейтрализации кислот, содержащихся в масле и образовавшихся в процессе эксплуатации. По своему защитному действию антикислотные присадки подразделяют на ингибиторы и щелочные присадки. Ингибиторы, взаимодействуя с металлом вкладышей подшипников, образуют прочные хемосорбционные защитные пленки. Действие щелочных присадок основано на нейтрализации кислот. Ингибиторами служат присадки АзНИИ-ЦИАТИМ-1, АзНИИ-7, а в качестве щелочных используют АКОР-1, КП, КП2. Диспергирующие присадки предназначены для стимулирования способности масел поддерживать во взвешенном состоянии возможно большее количество твердых частиц, исключая возможность их укрупнения. Моющие (детергентные) присадки придают маслам свойства, подобные щелочным мылам вводной среде. Они препятствуют отложению сажеобразных и смолистых веществ на деталях ЦПГ. Моющие присадки представляют собой соли щелочноземельных металлов, чаще всего сульфонаты кальция и бария (присадки ПМСА, ПМС, С. Противопенные присадки препятствуют вспениванию масел и тем самым насыщению их воздухом, газами. Наличие воздуха в масле снижает смазывающую способность масла и повышает его коррозийность. Принцип действия противопенных присадок основан на разрушении пузырьков воздуха присоединяющимися к ним диспергированными частицами полисилоксановой жидкости (присадка ПСМ-200А). Депрессорные присадки вводят для понижения температуры застывания масла. В качестве депрессаторов применяют присадку АзНИИ и многофункциональные присадки. Высоких эксплуатационных качеств моторных масел нельзя получить добавлением лишь одной присадки. Создание масел с необходимыми для конкретных условий эксплуатации свойствами возможно при включении в масло ряда совместимых присадок и их композиций, оказывающих многофакторное влияние на эксплуатационные свойства масел. Несмотря на то, что моторные масла выполняют по сути одни и те же функции, условия их работы в двигателях неодинаковы. Современные ДВС разнообразны по своему конструктивному исполнению, отличаются параметрами рабочего процесса, тепловой и механической напряженностью, работают на различных видах топлива. Узлы и детали одного итого же ДВС, а следовательно, и масла работают в различных условиях одни в зоне относительно высоких температур и давлений, Другие не подвержены воздействию таких температур и давлений. Естественно, что и свойства моторных масел должны в полной мере соответствовать условиям их работы с учетом особенностей ДВС и применяемого топлива. В соответствии с классификацией, разработанной институтом ВНИИП, моторные масла подразделены на 6 групп (А, Б, В, ГДЕ, в каждую из которых включены масла, различающиеся по вязкости от 6 до 20 сСт при 100 о С. Масла различных групп существенно различаются по своим эксплуатационным свойствам благодаря различному содержанию и композициям присадок. О некоторых 164 свойствах масел можно судить поданными табл. 13.1 (в этой таблице отсутствуют данные о маслах групп Аи Б, поскольку они в судовых ДВС не используются. Марка масла кроме принадлежности к группе отражает вязкость в сСт, а для масел групп Е и щелочное число. Например, М- 16ЕЗО означает моторное масло марки Е с вязкостью 16сСт и щелочным числом мг КОН/г. Марку масел для ДВС судов флота рыбной промышленности выбирают в зависимости от марки используемого топлива, содержания в нем серы и тепловой напряженности. В качестве циркуляционных масел могут быть использованы масла группы Е, которые применяются как цилиндрические (лубрикаторные) высоконапряженных ДВС (Е. Причем масла с более высоким щелочным числом применяются в случае работы на топливах с большим содержанием серы. Масла группы В предназначены для циркуляционной смазки форсированных ДВС, работающих на малосернистых топливах (содержание серы до 1%). Для дизелей с наддувом, работающих на тяжелых сернистых топливах, рекомендуются масла М-Г2ЦС, а для двухтактных тронковых ДВС с высокой степенью наддува, работающих на тяжелых топливах с содержание серы до 2,5 %, - масла М-16Г2ЦС и М-16Д. В турбинных СЭУ для смазки и охлаждения подшипников роторов и главных зубчатых передач используют турбинные масла. Условия работы этих узлов трения главных турбин и турбомашин не столь тяжелые, как в ДВС. Здесь умеренные температуры, но более высокие окружные скорости контактирующих деталей. И хотя функции турбинных и моторных масел идентичны, требования к турбинным маслам менее жестки. В связи стем, что в процессе эксплуатации возможно попадание в циркуляционное масло влаги в виде конденсата, оно не должно образовывать с водой стойких эмульсий, важно также, чтобы масло не вспенивалось при циркуляции, те. не имело склонности к аэрации. Такие свойства турбинным маслам придают деэмульгирующие и антипенные присадки. Кроме того, в турбинные масла вводят антиокислительные, антикоррозионные и противозадирные присадки. В паротурбинных установках применяют масла с присадками марок Тп- 30 и То, последние используют при более высоких нагрузках на подшипники. 13.5 Механизмы и оборудование масляных систем Необходимость очистки масел от механических примесей и влаги перед заполнением циркуляционных и линейных систем смазки ДВС, систематической очистки и непрерывного отвода тепла от масел в процессе эксплуатации предопределяет состав механизмов и оборудования масляных систем. К механизмами оборудованию систем смазки относятся маслоциркуляционные насосы, фильтры грубой очистки (ФГО) и тонкой очистки (ФТО), охладители и подогреватели масла, центробежные маслоочистители и сепараторы, цистерны сточно-циркуляционные, гравитационные, сепарированного и отработавшего масла. Кроме того, к масляной системе относятся маслоперекачивающие насосы и насосы предварительной прокачки ДВС. Маслоперекачивающие насосы предназначены для перемещения масла внутри корпуса судна и выдачи на палубу как свежего, сепарированного, таки отработавшего масла. Насосы первоначальной прокачки служат для прокачки двигателя перед его пуском подогретым маслом. При относительно небольшой мощности ДВС насос предварительной прокачки может быть ручным. Остальные механизмы и оборудование обеспечивают циркуляцию и регенерацию эксплуатационных свойств масел. Обработка масла, как и топлива, включает в себя фильтрацию и сепарацию свежего масла, отстой, фильтрацию и охлаждение циркулирующего 165 в рабочем контуре масла ДВС - сточно-циркуляционная цистерна - ФГО - ФТО - 2 - маслоохладитель - ДВС; систематическую (или непрерывную) очистку циркуляционного масла в параллельном контуре сточно-циркуляционная цистерна - ФГО-центробежный сепаратор - сточно - циркуляционная цистерна. Маслоциркуляционные насосы обычно объемного типа (винтовые, шестеренные, обеспечивают циркуляцию масла в рабочем контуре. У тронковых вспомогательных, а иногда и главных ДВС масло-циркуляционные насосы приводятся в действие от коленчатого вала. В ряде случаев маслоциркуляционные насосы выполняются двухсекционными с откачивающей и нагнетательной секциями. Фильтры предназначены для удаления из топлива механических и других включений. Фильтрация масла имеет некоторые особенности, связанные с значительно большими расходами циркуляционного масла в сравнении с топливом и содержанием в масле мелких металлических частиц - включение в систему дополнительных устройств для их отсева - магнитные фильтры. Фильтры грубой очистки устанавливают на всасывающей магистрали маслоциркуляционного насоса, а на нагнетательном трубопроводе - два переключаемых ФТО, либо один сдвоенный ФТО. Часто устанавливают самоочищающие фильтры с периодом между промывками в 10 ... с, однако такие фильтры не обеспечивают тонкой очистки масла. Если в обычных ФТО вследствие адсорбции асфальто-смолистых веществ и уменьшения размеров пор фильтрующего материала тонкость очистки в процессе эксплуатации даже возрастает (с 20 мкм до 2 мкм, то из-за частых промывок самоочищающихся фильтров подобный „шламовый" эффект не наблюдается. ФГО - сетчатые или щелевые, ФТО - объемного типа. В ФГО освобождаются частицы более 50 мкм, в ФТО обеспечивается более высокая степень отсева, которая зависит от схемы включения фильтра. С целью уменьшения размеров ФТО через них пропускает только часть циркулирующего масла (10 ... 15 %). В этом случае достигается высокая степень очистки (5 ... 10 мкм. При фильтрации всего потока масла резко возрастают не только размеры фильтра, но и необходимый напор насоса. Чрезмерные давления могут привести к повреждению фильтрующих элементов. Поэтому тонкость очистки масла приходится снижать до 20 ... 30 мкм, а более тонкую очистку осуществлять сепараторами. Сточно-циркуляционные цистерны служат для хранения, ив некоторой степени для отстоя масла. Отстой масла в таких цистернах возможен лишь в период междурейсовых стоянок в порту ив море. Маслоохладители - для охлаждения масла, обычно на 8 - С. Центробежные сепараторы - для отчистки масла в основном от механических примесей (кларификация). Температура масла при сепарации не менее СВ случае увеличения воды в масле до 0,5% режим работы сепаратора переводят на турификацию (отделение воды. |