14.1 Забруднення масел в процесі експлуатації СЕУ
В процесі роботи двигател ?? їй і механізмів СЕУ мастило безперервно загрязняе6тся нерозчинними в ньому речовинами. У міру накопичення забруднень знижується ефективність миючого дії присадок, які перебувають в маслі, зростає нагарообразование на змащуваних поверхнях деталей двигуна, збільшується в'язкість масла.
Джерелами забруднень є незгоріле або не повністю згоріла паливо, його зольні елементи, продукти спрацювання присадок, продукти окислення самого масла, продукти зношування деталей двигуна, прісна або солона вода, пил, пісок, окалини і ін.
Швидкість накопичення в маслі забруднень і їх характер залежать від багатьох чинників, до найважливіших з яких слід віднести конструкцію дизеля, якість застосовуваних масел і палива, ступінь досконалості засобів очищення масла в процесі роботи дизеля, умови експлуатації.
Накопичення в маслі нерозчинних в ньому домішок схематично показано на рис. 14.1
Як видно з малюнка, початковий період роботи двигуна відбувається швидке забруднення олії. При долівку масла в двигун, необхідних для компенсації втрат масла, рівень забруднень різко знижується, а потім знову зростає (крива 2). У неочищеному маслі середній рівень забруднень (крива 3) буде збільшуватися до тих пір.
Зміна експлуатаційних властивостей масла під впливом накопичення в ньому нерозчинних продуктів визначається не стільки кількістю цих продуктів, скільки їх розміром. Забруднення масла абразивними речовинами підсилює зношування деталей двигуна, а іноді призводить до їх пошкодження. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, вкрай важливо сть видалення з масла абразивних домішок очевидно. Це ж можна сказати і щодо видалення з масла води: її присутність погіршує змащувальні властивості масла, викликає корозію деталей двигуна, сприяє випаданню з масла присадок.
Найбільш ефективними методами очищення масла на борту судна з метою збереження його якісних показни ?? їй протягом вс ?? його терміну його служби є фільтрація і сепарація. Останнім часом для очищення обводнених масел нд ?? е більше поширення отримує вакуумна очищення.
Маслоочістка повинна не тільки перешкоджати небажаному зносу змащуваних частин дизеля, але і дозволити максимально використовувати масло так, щоб воно мало чималий термін служби і інтервали заміни масла могли бути продовжені і не позначилися на якості змазування і ресурсі механізму.
14.2 Фільтрація масел
Ступінь забруднення масла залежить від режиму експлуатації двигуна і його технічного стану, вплив зовнішнього середовища, стану і властивості масла і палива. Витяг сторонніх часток з масла сприяє збільшенню терміну служби масла і зменшенню витрати масла на долив. Ефективним фільтруванням можна запобігати заміну масла, коли воно бракується тільки через наявність механічних забруднень. Ідеальний масляний фільтр повинен відповідати наступним необхідним вимогам:
- володіти здатністю утримувати найбільшу кількість сторонніх тіл, присутніх в олії;
- пропускати найбільшу кількість масла в одиницю часу, т. е. мати мінімальний гідравлічний опір потоку масла.
Ступінь очищення масла залежить від багатьох факторів, в т.ч. від гідравлічної характеристики самого фільтра, характеру забруднень, температура масла і його диспергуючих властивостей. Фільтрованість масла є функція його диспергуючих властивостей і погана фільтрованість масла з диспергуючими присадками не є небезпечною, в той же час збільшується ресурс роботи фільтра.
У системах змащування застосовують фільтри, які за ступенем або тонкощі відсіву частинок, підрозділяють на фільтри грубого очищення з розмірами затриманих частинок, що не перевищують 60 ÷ 90мкм і фільтри тонкого очищення, з розмірами затриманих частинок не більше 35 ÷ 40 мкм. За принципом дії і конструкції фільтруючих матеріалів фільтри підрозділяють на:
- щел ?? евие, в яких надійшла під тиском масло проходить через щілини, утворені набором спеціальних пластин і прокладок, де відбувається його очищення;
- об'ємні (об'ємно-адсорбирующие) або глибинні, в яких масло в процесі очищення послідовно проходить через кілька шарів фільтруючого матеріалу;
- поверхневого типу (поверхнево-адсорбирующие), яких масло проходить через фільтруючий матеріал з наскрізними порами.
Проміжне становище займають целюлозно-паперові фільтруючі елементи, які поєднують в собі характерні ознаки поверхневого і об'ємного типів.
Фільтри грубої очистки (ФГС) виконують нд ?? егда повнопотоковий, так як в їх функцію входить не тільки віддалена з масла великих забруднень, але і захист масляної системи і насосів від пошкоджень випадковими предметами.
За конструкцією вони сітчасті, застосовуються і щел ?? евие затримують більш дрібні частинки. Для зменшення трудомісткості обслуговування ФГО часто виготовляються самоочищаються.
Фільтри тонкого очищення можуть застосовуватися як бойпасние (частічнопоточние), так і повнопотоковий. Частічнопоточние фільтри мають низьку пропускну здатність, але високу тонкість відсіву (5 ÷ 10 мкм і менше). Перевага повнопотоковий фільтрів полягає в тому, що через ФГО проходить весь потік масла, завдяки чому досягається найбільш повне очищення.
Основним показни ?? їм роботи ФГО є ступінь фільтрації, яка визначається відносинами кількості затриманих фільтром забруднень до загальної кількості забруднень, що містяться в циркуляційної системі змащення двигуна:
де f - ступінь фільтрації,%
F - кількість забруднень, затриманих фільтром;
Q - кількість забруднень, що містяться в олії (нерозчинні в бензин ?? е).
Ступінь фільтруемостізавісіт від гідравлічної характеристики фільтруючого матеріалу, характеру забруднень, температури масла, його диспергуючих властивостей та інших факторів і характеризує ефективність роботи фільтра. (Рис. 14.2)
Найчастіше застосовуються фільтри поверхнево-адсорбуючого типу. Тонкість очищення від 5мкм і вище. Фільтри поверхностноготіпа виготовляють зі спеціальних сортів паперу або картону. Їх основною перевагою є велика фільтруюча поверхня, яка при однакових габаритах патрона перевищує в 10 ÷ 12 разів поверхню фільтра об'ємного типу і в 80 ÷ 100 разів - поверхня фільтра щел ?? евого типу. Це дозволяє використовувати їх для повнопотоковий фільтрації масла.
Фільтри об'ємно-адсорбуючого типу виготовляють з волокнистих і пористих матеріалів: паперової пульпи, бавовняної пряжі, шлакової вати, пористої фібри і ін.
Недоліком фільтрів цього типу є вкрай важливо сть заміни фільтруючих елементів у зв'язку з неможливістю їх очищення.
У фільтрах щел ?? евого типу фільтрації масла відбувається через щілини між витками дроту, металевої стрічки, карбону або інших матеріалів.
Часто ФГО роблять комбінованими - в одному патроні використовують поверхневі та об'ємні фільтруючі матеріали. (Рис. 14.3)
Існують фільтраційні установки (наприклад, установка Мікрофелт фірми''Волеш'', Англія), в яких первинний фільтруючий елемент не замінюється, а виробляється його автоматичне очищення зворотним потоком фільтрованої рідини, коли різниця тисків на вході в елемент і виході з нього досягається порядку 0,7 · 10 5 Па.
У циркуляційної системі змащування суднових двигател ?? їй крім фільтрів грубої і тонкої очистки встановлюють, як правило, і магнітний фільтр.
Магнітні фільтри вловлюють з масла металеві включення (продукти зношування, корозії та ін.) Розмірів більш 1 мкм. Видалення з масла частинок металу не тільки сприяють зниженню абразивного зношування деталей двигуна, але і уповільнює процес старіння масла, оскільки метали надають каталітичний вплив на швидкість окислення вуглеводнів масла.
14.3 Сепарація масла.
Відділ ?? ення в сепараторі твердих і нерозчинних в маслі частинок і води відбувається на базі різниці відцентрових сил, прикладених до цих часток і до маслу. Ця різниця буде тим вище, чим більша різниця їх площин.
На відміну від очищення масла фільтрами, здатність яких до уловлювання забруднень визначається в основному розмірами останніх, відцентрове очищення має вибірковий характер: сепаратор видаляє з мастила воду і нерозчинні в ньому домішки, щільність яких більша за густину очищаемого масла. З цієї причини в складі забруднень, що видаляються з масла в процесі його сепарування, значно більше хв ?? еральних компонентів, ніж в забрудненнях, затриманих фільтрами.
Основним режимом очищення масла є режим кларификация. Переклад на режим пурифікації здійснюється шляхом переналагодження сепаратора при виявленні води в маслі понад 0,5%. Масло сепарується в режимі пурифікації до видалення води, при цьому повинна бути з'ясована і усунена причина попадання води. Після видалення води в сепараторі вкрай важливо знову перевести в режим кларификация. Продуктивність сепаратора не повинна перевищувати 50% номінальної, а температура підігріву масла повинна бути не менше 85 ° С. У разі якщо масло має схильність до емульгування і відділ ?? енію води методом центрифугування утруднена, то підігрівати масло рекомендується до температури 90 ÷ 95 ° сприя умови підтримки в масляній системі двигуна достатнього тиску. Виконання зазначених рекомендацій дозволяє досягти найбільшої ефективності очищення масла. При підвищенні температури підігріву масла тонкість відсіву dувелічівается (рис. 14.4)
Періодичність включення і тривалість роботи сепаратора залежить від рівня забруднення, швидкості надходження забруднень в масло і ефективності очищення на вибраному режимі. Велика швидкість надходження забруднень в масло свідчить про погану роботу паливної апаратури, незадовільний стан поршневих кілець, швидкому окисленні масла в результаті впливу високих температур і контакту з каталізаторами.
При високому вмісті в маслі нерозчинних в бензин ?? е забруднень (3% і вище) відпрацювання масла сепаруванням цілий ?? есообразно проводити і після зупинки двигуна протягом декількох годин. Сепарування циркуляційних масел тронкових дизел ?? їй слід починати з перших годин роботи після зміни масла, особливо ретельно контролюючи процес очищення при переході на масло з кращими миючими властивостями.
Очищення масел крейкопфнихдізел ?? їй рекомендується починати через 300 ÷ 500 ч після їх заміни. У разі використання в циркуляційної системі чисто хв ?? еральних масел для промивання їх від забруднень і водорозчинних кислот рекомендується додавати прісну воду в кількості 3 ÷ 5%. Температура води повинна дорівнювати температурі масла або перевищувати на 5 ° С.
На ряді суднових середньооборотних і високооборотних дизел ?? їй для очищення циркуляційного мастила успішно застосовуються центрифуги.
За схемою включення в систему змащування масляні центрифуги підрозділяються на повнопотоковий і частічнопоточние. Повнопотоковий центрифуги можна встановлювати на швидкохідних дизелях з малою продуктивністю навішеній насоса (до 1000 л / ч). На дизелях з продуктивністю маслонасоса від 1000 до 7000-8000 л / ч встановлюють частічнопоточние масляні центрифуги.
За родом приводу центробежниемаслоочістітелі можуть розділятися на:
- приводяться в обертання від кількості вала двигуна;
- приводяться в обертання від повітряної або газової турбіни електродвигуна;
- з гідравлічним реактивним приводом.
Конструкція струменево-реактивної масляної центрифуги показана на рис. 14.5
До голівці (1) з вхідним каналом (4) і вихідним каналом (5) прикріплені купол (2) з бризгоотбойним кільцем (6). У маточині центрифуги (7) встановлена вертушка (8) з плечима (9), в які вмонтовані сопла (10). Кришка (11) і циліндр (12) утворюють обертові корпус центрифуги, в якому розміщені напрямні для організації руху потоку масла. У нижній частині центрифуги є всмоктуючий патрубок (14). Брудне масло надходить фільтр з масляної системи двигуна по каналу (4) і розбризкується соплами (10), завдяки чому вертушка приводиться в обертання. Стікає вниз масло збирається в нерухомої частини корпусу центрифуги (13) засмоктується через патрубок (14) і проходячи через канали центрифуги очищається від зважених в ньому домішок, які відкидаються до стінок циліндра (12). Для більш тонкого очищення масло проходить через м'яку сітку (3) і по каналу (5) надходить у двигун.
Очищення масла реактивними центрифугами від неорганічних домішок відбувається краще, ніж домішок органічного походження. За інших рівних умов їх видаляється в 2 ÷ 3 рази більше, ніж органічних.
Особливо ефективно дію реактивних центрифуг при очищенні олії з присадками: вони в меншій мірі затримують присадку, ніж ФГС, а видалення центрифугами продуктів зношування, є активними каталізаторами окислення вуглеводнів масла, знижує швидкість спрацьовування присадок.
Вакуумна очищення масла.
Більшість установок для вакуумного очищення масел використовують ефект випаровування і дегазації попередньо нагрітій вихідної рідини при зниженому тиску.
При цьому ефективність осушення дуже сильно залежить від площі поверхні цієї рідини.
Осушення і дегазація масла в установці (рис. 14.6) здійснюється за допомогою тонкодисперсного розпилення рідини за допомогою відцентрової форсунки. Розпилення масла здійснюється в вакуумі. Оскільки ефективність випаровування води прямо пропорційна площі поверхні і гідродинамічним умовами руху середовища всередині крапель, то розпилення рідини за допомогою форсунки дозволяє отримати велику мелокодісперсность потоку і поверхня випаровування. Ефективність установки ще більш підвищується за рахунок впуску в нижню частину ємності осушенного подразненого повітря. Це дозволяє збільшити час падіння краплі і підвищити ефективність випаровування води з крапель олії.
В установці (рис. 14.7) використовується принцип збільшення поверхні оброблюваної вихідної рідини в системі стрибків ущільнень виникають при гальмуванні надзвукового двофазного потоку. Процес осушення і дегазації здійснюється в скачках ущільнень при гальмуванні надзвукового потоку рівноважної газопарожідкостной суміші, платіть в надзвуковому рідинно-газовому ежекторі.
Нагріте до температури 45 ° С мало під тиском 0,6 ÷ 0,8МПа зі швидкістю 30м / с по трубопроводу (3) за допомогою насоса (2) разом з атмосферним повітрям надходить через приймальню камеру (5) соплового ежектора (4) в верхню частина ємності (1) тиск в якій - 0,001мПА. Це викликає активне виділ ?? ення розчинених в маслі газів і водяної пари. Кількість атмосферного повітря регулюється клапаном (7), а його тиск вимірюється манометром (6). Тиск в баку (1) контролюється манометром (8). Повітря з краплями води йде в атмосферу (12) через трубопровід (9), клапан (10) і камеру (11) незалежної ежекторной системи. Ця ежекторна система призначена для вакуумування бака (1) і з'єдн ?? ена з його нижньою частиною трубопроводом (13) через клапан (14). За зливний магістралі з клапаном (15) очищене масло видаляється в витратні цистерни.
Література: [19], [1].
Питання для самоперевірки:
1. Назвіть методи очищення масел і порівняйте ефективність їх застосування.
2. Від яких факторів залежить якість очищення методом фільтрації змащуючого масла?
3. Які типи фільтрів застосовуються в системах змащування СДВС?
4. Якими показниками визначається якість фільтрації змащуючого матеріалу?
5. Який принцип дії фільтрувально-вібраційного апарата для очищення масла?
6. У чому полягає відмінності методів очищення масла за допомогою фільтрації і сепарації?
7. У чому полягає принцип дії центрифуг, використовуваних для очищення масел?
8. У чому полягає принцип дії вакуумних очищувач ?? їй масла?