Удельный расход масла

Под удельным расходом масла на угар понимают количество масла, безвозвратно расходуемое в дизеле в единицу времени на единицу его мощности.

Удельный расход масла на слив — это количество масла, сливаемого из масляной системы дизеля при его смене, отнесенное к мощности и времени работы между сменами масла. Сумма удельных расходов масла на угар и слив представляет собой общий удельный расход масла, составляющий в среднем 2,2 — 5 г (кВт-ч). Меньший предел относится к малооборотным крейцкопфным дизелям, а больший — к высокооборотным тронковым.

Увеличение удельного расхода масла на угар, необходимость частой дозаправки расходного масляного бака — первый и почти безошибочный признак интенсивного изнашивания рабочей втулки цилиндра и поршневых колец и ненормально больших зазоров между этими деталями.
При наличии двух раздельных систем смазки (цилиндровой и циркуляционной) удельный расход масла в формуляре дизеля указывается раздельно.

В сухую массу дизеля входит масса собственно дизеля и навешенных на него механизмов и трубопроводов, исключая массу топлива, масла и воды.
Удельная масса дизеля — это показатель его металлоемкости, измеряемый отношением сухой массы к эффективной мощности.
Литровая масса дизеля — это показатель, измеряемый отношением его массы к рабочему объему всех цилиндров. Для МОД это отношение составляет 160 — 120, для СОД — 100 — 75, а для ВОД — 70 — 35 кг/л.

Ресурсом называется время работы дизеля в часах до определенного состояния. Стандарт устанавливает следующую номенклатуру назначенных ресурсов для дизелей: непрерывной работы (Rн), до переборки (Rп), до полной переборки (Rп.п), до капитального ремонта (Rк), ресурс до списания.

Ресурс непрерывной работы дизеля — это его безотказный непрерывный срок службы, при достижении которого эксплуатация должна быть прекращена независимо от состояния дизеля для проведения технического обслуживания. При этом перечень и объем работ по каждому виду этого обслуживания указывается конкретно для каждого дизеля в инструкции по его эксплуатации.

Ресурс дизеля до переборки — это его срок службы, при достижении которого эксплуатация дизеля должна быть прекращена независимо от его состояния для частичной разборки (с выемом поршней), осмотра, проверки и восстановления работоспособности деталей и сборочных единиц в объеме, оговоренном в эксплуатационной документации.

В ТУ на поставку дизелей указывают назначенные ресурсы до первой переборки или до первой полной переборки; могут также назначаться ресурсы до второй и последующих переборок.

Ресурс до полной переборки — это срок службы дизеля, при достижении которого эксплуатация должна быть прекращена независимо от его состояния для демонтажа и полной разборки на ремонтном предприятии с освидетельствованием всех деталей сборочных единиц, очисткой и промывкой масляных полостей, с частичным использованием ремонтного комплекта запасных частей.

Ресурс до капитального ремонта — это срок службы дизеля, при достижении которого эксплуатация должна быть прекращена независимо от его состояния для полной разборки, обеспечивающей переукладку коленчатого вала в новые подшипники, осмотра, проверки и восстановления работоспособности сборочных единиц и деталей в соответствии с требованиями эксплуатационной документации.При этом могут назначаться ресурсы до первого и второго капитальных ремонтов.

Ресурс до списания — это средний срок службы до списания который устанавливают по согласованию между заводом – изготовителем и заказчиком.

Приведенный расход цилиндрового масла

2.14. ОРГАНИЗАЦИЯ ПОДАЧИ И ОПТИМАЛЬНАЯ ДОЗИРОВКА ЦИЛИНДРОВЫХ МАСЕЛ НА СУДНЕ

Надежная длительная работа ЦПГ современных дизелей зависит от условий использования масла: правильной организации масло подачи в цилиндр и соответствия масла сорту сжигаемого топлива [ 30, 37].

Правильная организация маслоподачи подразумевает работу лубрикатора, маслопровода, штуцера и распределение масла по зеркалу втулки, а также установленную дозировку. В идеальном случае масло должно впрыскиваться в цилиндр одинаковыми порциями между поршневыми кольцами, когда поршень проходит точки подачи.

Сжимаемость масла в лубрикаторной системе из-за частичного растворения в нем газов приводит к тому, что истечение масла происходит не под действием нагнетательного хода плунжера лубрикатора, а в результате взаимодействия газов с маслом в канале между клапаном штуцера и срезом выходного отверстия на зеркале втулки. Из отверстий масло в цилиндр поступает двумя частями: первая часть (до 60 %) при постоянном противодавлении с малой скоростью поступает на зеркало, вторая часть (до 40 %) при резком падении противодавления в районе среза из-за высокой скорости (3 . 5 м/с) может отрываться от зеркала втулки и забрасываться на боковые поверхности поршня. Поочередные нарастания и падения давлений у выходного среза со стороны цилиндра обусловливают возвратно-поступательное движение масла и газов между невозвратным клапаном и срезом, в результате чего значительная часть масла за счет энергии расширяющихся после сжатия газов выбрасывается в цилиндр. После выброса масла канал освобождается, при этом возможно образование в нем газомасляной смеси. После остановки двигателя и выхода газов канал практически оказывается пустым. Это приводит к тому, что после запуска двигателя (в зависимости от объема канала и цикловой подачи топлива) масло не поступает в цилиндр на протяжении многих оборотов.

Подача масла в цилиндр определяется, как уже отмечалось, не ходом плунжера, а результатом взаимодействия газов с маслом в цилиндре. В связи с этим действительные фазы маслоподачи значительно отличаются от геометрических, лежащих в основе конструкции лубрикатора. Критерием, определяющим максимальное давление маслоподачи, является отношение объема масла, подаваемого за один цикл, к объему трубопровода от плупжера до выходного отверстия на цилиндре. Значения этого критерия в системах топливоподачи составляет (3 . 9) • 10”2, в системах маслоподачи — (1 . 5)-10-4. Соответственно и максимально возможные давления в сопоставимых системах находятся в таких же соотношениях.

С целью повышения указанного критерия предусматриваются различные конструктивные меры, которые сводятся к тому, чтобы максимально уменьшить объем трубопровода между выходным срезом штуцера и обратным клапаном. Проведенные на судах Минморфлота эксплуатационные испытания модернизированных систем маслоподачи подтвердили эффективность усовершенствований (средние данные): удельный расход масла снижен с паспортного 0,87 г/(кВт-ч) до0,54 . 0,61 г/(кВт-ч); на-гарообразование на головке поршня и кольцах уменьшилось на 35 . 40 % по сравнению с паспортным удельным расходом масла; износ колец снизился на 19 %; износ втулок цилиндров составил 0,036 мм на 1000 ч работы; периодичность между техническим обслуживанием доведена до 10 . 15 тыс. ч.

Дозировку цилиндрового масла устанавливают в зависимости от содержания серы в топливе, на котором работает двигатель, и щелочности используемого масла. При повышенном содержании серы в топливе следует увеличить дозировку масла или использовать масло с более высокой щелочностью. Однако надо иметь в виду, что высокощелочные масла из-за большого содержания присадок имеют пониженную смазывающую способность, а повышенная дозировка масел с малым щелочным числом приводит к усилению нагароотложений на деталях ЦПГ, ограничению подвижности или даже защемлению поршневых колец.

Правильность дозировки масла для смазки цилиндров контролируют несколькими способами, наилучшие результаты получают при комплексной проверке. Она включает определение удельного расхода масла, остаточной щелочности в отработавшем масле и визуальный контроль состояния поверхности поршня.
Определение удельного расхода масла рекомендуется производить через каждые 500 ч работы двигателя. Одновременно с замерами подачи масла в цилиндры необходимо визуально через смотровые лючки проконтролировать состояние поверхностей поршня. При правильной дозировке цилиндровая втулка, поршневые кольца и юбка поршня должны быть покрыты ровным слоем светлого прозрачного масла, а головка поршня над верхним кольцом — маслом черного цвета на высоте 15 . 30 мм. При обнаружении недостатка масла (сухости) на трущихся поверхностях дозировку следует увеличить. Наоборот, подача масла должна быть уменьшена, если будет обнаружен его избыток (поршень „купается” в масле), при этом на юбке могут быть черные мазеобразные отложения, а на кольцах масло может иметь темный цвет.

Правильность дозировки по щелочности контролируют путем отбора проб (200 . 300 г) из подпоршневых (диафрагменных) полостей и определения в них остаточной щелочности. При правильно выбранной дозировке и соответствии масла используемому топливу остаточная щелочность должна составлять 10 . 15 % щелочности свежего масла. На практике остаточную щелочность определяют следующим образом: она численно должна равняться процентному содержанию серы, если топливо дистил-лятное, и двойному процентному содержанию серы, если топливо тяжелое.

Определение щелочного числа в пробке отработавшего масла производится с помощью судовой зкспресс-лаборатории контроля качества ГСМ. Дозировку можио корректировать также в соответствии с изменением окраски бромтимолового синего в водной вытяжке (табл. 2.23).

Оптимальный удельный расход цилиндрового масла для крейцкопф-ных дизелей находится в пределах 0,41 . 0,54 г/(кВт-ч). При регулировке подачи масла следует учитывать его температуру, особенно для двигателей, работающих с минимальным удельным расходом масла. Так, при снижении температуры масла с 45 до 20 ° С вязкость масла значительно увеличивается, возрастает гидродинамическое сопротивление и, как следствие, подача масла в цилиндр уменьшается на 30 . 40 %. Для стабильной подачи масла его температуру рекомендуется поддерживать в пределах 35 . 45° С.

На процесс маслоподачи оказывает влияние техническое состояние маслоподающей системы, поэтому не реже 1 раза в 6 мес. следует производить осмотр лубрикатора, очистку и при необходимости замену деталей. Следует предохранять лубрикаторы от попадания в них грязи и воды, так как это приводит к износам и коррозии деталей масло по дающей системы (клапанов, плунжерных пар, пружин и др.).

В практике эксплуатации дизелей при использовании малосернистого топлива (менее 0,5 %) и высокощелочного масла (60 мГ КОН/г) могут возникнуть условия, при которых износы ЦПГ будут чрезвычайно высоки. Такие износы наблюдаются в местах, где количество поступающего масла наибольшее. Отмечено, что при правильном сочетании топлива и масла износы, как правило, прекращаются. Причины возникновения столь высоких износов пока не установлены. В связи с этим при использовании малосернистого топлива и высокощелочного масла необходимо выполнять следующие рекомендации.

Усилить контроль за работой топливной аппаратуры, так как при несовершенстве сгорания может произойти нагрев втулок до уровня, при котором равновесие между сернистостью топлива и щелочностью масла может оказаться критическим. Кроме того, неправильная регулировка топливной аппаратуры способствует распространению высоких температур вниз по зеркалу втулки, что приводит к сильным износам вследствие либо выгорания масляной пленки, либо сильного окисления масла из-за нагрева и избыточной щелочности.

Организовать топливоподачу таким образом, чтобы обеспечить оптимальную вязкость топлива перед форсунками для равномерного распределения топливных частичек по камере сгорания и правильный угол опережения подачи топлива.

Снижать тепловой режим двигателя, для чего необходимо интенсифицировать охлаждение, в том числе за счет химической очистки зарубашеч-ного пространства от накипных и железоокисных отложений.

Принимать меры по снижению исходной щелочности масла путем смешения его с минеральными (типа МС-20) или с менее щелочными (совместимость щелочных масел необходимо заранее подтвердить), а также уменьшения дозировки высокощелочного масла до минимально допустимого предела.

Например, в практике эксплуатации двигателей 8ДР 43/61 зафиксированы высокие местные износы цилиндровых втулок в районе смазочных отверстий. По своему характеру износы представляют продольные вертикальные канавки глубиной до 0,5 мм в точках Цклиндровой смазки и шириной до 10 мм, распространяющиеся от верхнего поршневого кольца до окон втулок. В этих двигателях длительное время использовалось дизельное топливо с содержанием серы меньше 0,5 % и высокощелочное масло М-16Е60.

ОСНОВЫ ТЕОРИИ РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ В ЦИЛИНДРЕ ДИЗЕЛЯ § 1.1. Идеальный цикл дизеля 26 страница

Нельзя не учитывать и того, что по мере распространения масла по поверхности цилиндра оно, вступая в реакцию с скон­денсировавшейся на ней серной кислотой, на своем пути теряет часть щелочности. Поэтому в удаленных зонах может ощущать­ся как недостаток масла, так и недостаточный резерв оставших­ся в нем щелочных соединений, что приводит к усилению кор­розионного износа в отмеченных зонах. Избежать повышен­ных износов можно как увеличением подачи масла, так и ис­пользованием масла с большим резервом щелочности.

12.2.3, Подача масла на смазку цилиндров, дозировка подачи, расход масел

Для создания и поддержания масляной пленки на поверх­ности цилиндра, необходимой для снижения трения и износа ЦПГ, подача масла осуществляется либо принудительно лубри­каторами (крейцкопфные двигатели), либо разбрызгиванием масла, вытекающего из подшипников вращающегося криво­шипного механизма (тронковые двигатели). Необходимым ус­ловием сохранения масляной пленки является требование, что­бы количество возмещаемого масла Gm покрывало его расход Gmp = Gncn + G_Kc + Gk обусловленный:

— испарением и сгоранием G_MCn — забрасыванием масла поршневыми кольцами в камеру сгорания G_KC (это масло час­тично сгорает, переходит в нагары, уносится с выхлопными га­зами);

— сбросом частично окислившегося масла в картер G_K (тронковые двигатели) или в подпоршневые полости и в выпу­скные окна, где оно откладывается в виде нагара.

Если подача масла на стенки цилиндра недостаточна (G_M

Рекомендуемые фирмами значения подач цилиндрового масла следует использовать в качестве отправной базы. В зави­симости от условий эксплуатации, нагрузки и частоты враще­ния, сорта используемого топлива и масла можно уходить как в сторону ее уменьшения, так и увеличения. Решение должно приниматься на основе опыта и периодически проводимой оценки состояния ЦПГ путем осмотра через продувочные окна или смотровые лючки поверхностей цилиндра, поршня и порш­невых колец.

Следует также учитывать, что ОЩЧ масла и дозировка подачи взаимозависимы. В тех случаях, когда щелочность масла недостаточна и превалирует коррозионный износ цилин­дров, недостаток щелочности может быть компенсирован увеличением подачи, но — до определенных пределов, так как излишне высокая подача приводит к интенсивному росту нагара на головках поршней. При наличии большого резерва щелочно­сти масла подача может уменьшаться, но и здесь нужно учиты­вать, что с определенного момента недостаток масла на зеркале цилиндра может спровоцировать развитие абразивного износа.

Индикатором наличия абразивного износа служит содер­жание железа в стоках масла из подпоршневых полостей, нали­чие которого устанавливается путем оценки магнитной прово­димости пробы масла, либо спектральным анализом.

Индикатором наличия коррозионного износа служит вели­чина остаточной щелочности стоков масла из подпоршневых полостей. Щелочность используемого масла считается доста­точной, если его остаточная щелочность находится на уровне 10-15 мг КОН/г масла.

В целях уменьшения износов ЦПГ при пусках и на манев­ренных режимах рекомендуется прибегать к увеличению пода- ни лубрикаторов на 50%. Увеличение подачи рекомендуется также при появлении в цилиндрах признаков повышенных изно- сов, задиров и пр.

Чрезмерно высокие подачи приводят к замасливанию ци­линдра, увеличению нагароотложений на поршне, в зоне колец, на выхлопных окнах и сбросу большого количества масла в подпоршневые полости, что в свою очередь нередко приводит к возгоранию масла в них. Также увеличивается заброс несгорев­шего масла в турбокомпрессоры, приводящий к загрязнению проточной части турбин и снижению давлений наддува. Нужно также не забывать, что двигатель будет работать с неоправданно большим расходом масла. Поэтому обычно фирмы рекоменду­ют с переходом на режимы пониженных оборотов уменьшать удельный расход пропорционально уменьшению среднего эф­фективного давления Ре.

В тронковых двигателях «замасливание» цилиндров и вы­текающие отсюда вышеперечисленные последствия происходят вследствие износа маслосъемных колец, износа (овализации) цилиндров, износа поршней и, в первую очередь, износа кепов поршневых колец и самих компрессионных колец.

Виды и причины износа цилиндро-поршневой группы дви­гателей изложены в 1-ом томе учебника.

12.2.4. Обкатка цилиндро-поршневой группы

Обкатка цилиндро-поршневой группы двигателей включа­ет три стадии.

Первая стадия, в ее задачи входит:

— достигнуть достаточно эффективного уплотнения цилин­дра поршневыми кольцами;

— устранить точечный или локальный контакт колец с ци­линдром, обеспечить им возможность выдерживать высокие на­грузки со стороны газов без риска их поломки;

— достигнуть условий, при которых на большей части хода поршня будет сохраняться режим жидкостной смазки без риска возникновения задиров.

Опыт показывает, что в новых двигателях достаточно эф­фективное уплотнение цилиндров достигается в течение 20 ча­сов — это нормальная продолжительность первой стадии прира­ботки на стенде завода.

Вторая стадия обкатки состоит в достижении бочкообраз­ной формы рабочей поверхности колец. Верхний участок кри­визны помогает формированию масляного клина на поверхно­сти цилиндра при движении поршня вверх, а нижний — форми­рованию клина при движении вниз. На участке наибольшего радиуса кривизны происходит наибольшее сжатие масляной пленки. Подобная бочкообразная форма рабочей поверхности кольца приобретается в процессе ее истирания, так как кольцо при движении вверх и вниз приобретает угловые смещения в канавке и износу подвергаются то верхняя, то нижняя кромки.

Третья стадия обкатки заключается в создании микро­рельефа поверхности цилиндра, при котором достигается глад­кая и одновременно шероховатая поверхность цилиндра, спо­собствующая удержанию масла на ней. Достигается это созда­нием при обкатке условий, провоцирующих коррозионный, но контролируемый во времени износ.

Следует отметить, что приобретение кольцами бочкооб­разной формы происходит быстрее, чем придание поверхности цилиндра необходимой микроструктуры. Поэтому продолжи­тельность третьей стадии может оказаться значительно боль­шей.

В целях увеличения скорости обкатки и сокращения ее продолжительности прибегают к использованию в двигателе сернистого топлива и низкощелочного масла (ОЩЧ = 5-15 мг КОН/г.). На протяжении всей обкатки рекомендуется поддержи­вать увеличенную подачу масла лубрикаторами и переходить на нормальную подачу лишь после завершения всех трех этапов обкатки.

Вторая и третья ступени обкатки, естественно, не уклады­ваются в период заводской обкатки и продолжаются после сда­чи судна в эксплуатацию. Исходя из экономических соображе­ний после сдачи судна в эксплуатацию допускается использова­ние тяжелых сернистых топлив (S = 2-2,5%) и соответственно высоко-щелочных масел, что, конечно, сказывается на сниже­нии скорости изнашивания и увеличении времени обкатки.

Фирма «МАН-Бурмейстер и Вайн» применительно к дви­гателям последних моделей считает, что обкатка завершается лишь по прошествии 1000-1500 часов работы. Однако и тогда не исключается необходимость периодического контроля со­стояния рабочих поверхностей поршневых колец и цилиндров (по прибытии в порт) и, лишь после достижения ими заданной формы и состояния поверхностей (без следов заполировывания и наличие на них масла), можно принимать окончательное ре­шение о завершении обкатки. Только тогда можно переходить с увеличенной подачи масла на смазку цилиндров на рекомендо­ванную фирмой для нормальной эксплуатации.

Ряд фирм, производителей колец, оставляет на их рабочей поверхности следы токарной обработки. Это существенно об­легчает решение задачи оценки конца обкатки. Исчезновение следов обработки как по высоте кольца, так и по его окружно­сти принимается за признак конца обкатки.

Перечисленные выше рекомендации могут быть распро­странены и на режимы обкатки после замены поршневых колец или втулок цилиндров. В последних случаях рекомендуется пе­реходить на использование мало-щелочного масла (ВР рекомен­дует для этой цели использовать масло CL155, имеющее щелоч­ность 15 мг КОН) и увеличенную его подачу при одновремен­ном снижении нагрузки (надо лишь в тех цилиндрах, в которых эта замена осуществлена). Продолжительность работы на этом масле фирмой ВР рекомендуется 24-48 часов. При этом полезно снизить температурный режим в системе охлаждения. Это по­может спровоцировать конденсацию серной кислоты и, тем са­мым, ускорить создание пористой структуры рабочей поверхно­сти цилиндра. Снижения скорости износа можно также достичь при вводе в топливо специальной присадки — ВР «Running-in Compound», которая при сгорании образует мелкий абразив, увеличивающий скорость изнашивания ЦПГ.

Снижения подачи масла на смазку цилиндра с целью ус­корения обкатки следует категорически избегать, так как это может привести к утонению и разрушению слоя масла, и появ­лению на отдельных участках задиров.

§ 12.3. Смазка деталей движения, циркуляционная система смазки

12.3.1. Циркуляционная система смазки

Системы смазки судовых дизелей подразделяются на сис­темы с «сухим» или «мокрым» картером. Система с мокрым картером применяется в двигателях относительно небольшой мощности и для нее характерно хранение всего масла в картере, вместимость которого ограничена и это отрицательно отражает­ся на скорости старения масла и сроках его замены (250-500 ча­сов). Системы с сухим картером имеют все мощные мало- и среднеоборотные двигатели, используемые на судах в качестве главных. Наибольшей удельной вместимостью (2-3 л/кВт) об­ладают системы малооборотных двигателей, в которых масло используется и для охлаждения поршней. При водяном охлаж­дении удельная емкость систем меньше и лежит в пределах 1,2-

1,8 л масла/кВт мощности. Кратность циркуляции масла, пред­ставляющая собой отношение подачи масляного циркуляцион­ного насоса к емкости системы, в системах малооборотных дви­гателей равна 4-8. Это означает, что все масло за один час рабо­ты проходит через двигатель 4-8 раз.

Большим объемом масла, малой кратностью его циркуляции и исключением попадания в картер отработавшего в цилиндрах масла, а с ним и продуктов окисления и серной кислоты, объясня­ется наличие у крейцкопфных двигателей исключительно высоко­го срока службы системного масла, исчисляемого десятками тысяч часов. Практически в течение всего срока службы двигателя масло ни разу не меняется — при условии, что обеспечивается эффектив­ная его очистка от загрязняющих примесей и воды.

В мощных среднеоборотных двигателях вместимость сис­тем смазки ниже и находится в пределах 0,8-1,5 л/кВт. Соответ­ственно больше и кратность циркуляции — (15-н20). В последние годы отмечается тенденция сокращения заряда масла в двигате­ле до 0,35 л/кВт, это означает, что весь заряд проходит через двигатель 1,5-2 раза в минуту. Если еще учесть, что расход мас­ла на угар в некоторых двигателях удалось существенно сокра-

тить — до 0,2 г/кВт ч, а это означает, что доливки масла в систе­му смазки оказываются небольшими, то истощение масла будет происходить достаточно быстро и потребуется его частая заме­на. В этой связи нужно учитывать, что в тронковых двигателях масло помимо всего прочего загрязняется стоками масла из ци­линдров, несущими в себе продукты его деградации, продукты неполного сгорания топлива в виде сажи и кокса, сильные ки­слоты (H₂S0₄). Все это предопределяет значительно меньшую продолжительность работы масел и требует более тща­тельного контроля их состояния.

В циркуляционной системе смазывания малооборотного дизеля (рис. 12.4) масло из циркуляционной цистерны, отделен­ной от днищевого набора и в торцах коффердамом, через при­емную сетку забирается автономным масляным насосом. От на­соса масло поступает к термостатическому клапану и маслоох­ладителю или минуя его к фильтру (насос, фильтр и маслоохла­дитель обязательно резервируют). От фильтров масло поступает в дизель, где распределяется на смазывание и охлаждение внут­ренней системой смазывания. Из дизеля масло стекает в распо­ложенную под ним сточную циркуляционную цистерну, обычно резервируемую. Кроме сточно-циркуляционных цистерн, для восполнения потерь масла в дизеле предусмотрены цистерны

1- вспом. двигатель

3- масл. насос с приводом от двигателя

4- насос прокачки масла перед псуком, эл. пр. 5терморегул. клапан

6- маслоохладитель на двиг.

7- автомат, масл. фильтр

8- иедикатор гагряж. фильтра

10- циркуляционная цистерна масла 11>насос сепаратора

12- маслоперекачивающий насос

13- подогреватель масла

14- сепаратор масла

15- фильтр-иедикатор за сепаратором

16- дросселир. диск

17- цистерна чистою масла

18- труба перелива

19- спуск масла ш автомат, фильтра

20- кран для отборе пробы масла.

запаса свежего масла, для хранения и сепарации отработавшего масла — цистерна грязного масла 6. Имеются так же цистерны цилиндрового масла и масла для ГТК. Сепараторы масла 7, обеспечивающие более тонкую очистку, включены байпасно. Масло на сепарацию забирается навешенным на сепаратор насо­сом из циркуляционной цистерны или из цистерны грязного масла, куда оно может подаваться главным масляным насосом. Этим же насосом можно подавать грязное масло на палубу (сда­вать на берег). Просепарированное масло вторым навешенным насосом возвращается в циркуляционную цистерну.

123.2. Очистка масел

Для сохранения качественных показателей системного (циркуляционного) масла на протяжении всей его службы со­вершенно необходима его эффективная очистка с использовани­ем сепараторов и фильтров.

Согласно рекомендациям большинства специалистов цен­тробежный сепаратор должен работать в режиме пурификации, байпасно с основным контуром подачи масла в двигатель, заби­рая его из сточной циркуляционной цистерны 10 и возвращая обратно в эту цистерну (см. рис. 12.5). В различных источниках можно встретить разные рекомендации по выбору производи­тельности сепаратора при сепарации масел. Здесь уместно пом­нить, что с уменьшением производительности увеличивается время пребывания масла в барабане сепаратора, а значит, увели­чивается и время воздействия на загрязняющие примеси цен­тробежных сил, вырывающих их из потока масла. Кроме того, уменьшается скорость потока масла между тарелками барабана,

а, следовательно, уменьшается сила, увлекающая их с потоком на выход. Следовательно, при малых производительностях цен­тробежной силе легче вырвать частицу из потока и отбросить к верхней плоскости тарелки, а оттуда — в грязевое пространство барабана. Отсюда следует вывод — чем меньше поток масла в сепараторе (меньше его производительность)_у тем выше эф­фективность сепарации, полнее очистка. Но в то же время, ко­личество пропускаемого через сепаратор масла уменьшается. И это нужно также учитывать при выборе его производительно­сти. Оптимальным будет такой режим, при котором количество поступающих из двигателя нерастворимых в масле частиц (са­жа, карбоны, карбоиды и пр.) будет равно или несколько мень­ше количества удаляемых частиц.

Согласно рекомендациям ведущих фирм для достижения наиболее полной очистки все масло, находящееся в системе ма­лооборотного двигателя, должно пропускаться через сепара­тор три раза в день при производительности сепаратора не выше 40% от паспортной. Циркуляционное масло тронковых двигателей работает в более тяжелых условиях и подвергается более интенсивной деградации, поэтому требуется и более ин­тенсивная его очистка. Так, фирма МАН для этого класса двига­телей рекомендует осуществлять пятикратную сепарацию на производительности 20%.

Отделение в сепараторе твердых и нерастворимых в масле частиц и воды происходит на основе разницы центробежных сил, приложенных к этим частицам и к маслу. Это различие бу­дет тем выше, чем больше разница их плотностей. Эта разница увеличивается с повышением температуры масла, так как его плотность при этом снижается в большей степени, чем плот­ность загрязняющих примесей.

Отделение частиц также облегчается при снижении вязко­сти масла, а это также достигается с повышением температуры. Поэтому для улучшения эффективности сепарации масло необ­ходимо подогревать до возможно более высокой температуры (80-85°С), при которой находящаяся в сепараторе вода еще не кипит. Желательно, чтобы этот диапазон температур выдержи­вался в пределах ±20%.

Предупреждение! Все масла со щелочными присадками при сепарации не должны подвергаться промывке водой.

Наряду с байпасной сепарацией возможна также едино­временно осуществляемая сепарация всего количества находя­щегося в системе масла путем предварительной его перекачки из сточной циркуляционной цистерны в цистерну, называемую цистерной грязного масла или renovating tank. Из нее масло за­бирается на сепаратор и возвращается в заблаговременно очи­щенную сточную цистерну. Естественно, что эта операция мо­жет быть произведена в период стоянки в порту. К ней обычно прибегают при значительном обводнении масла, либо при не­возможности удержать уровень загрязнений на необходимой величине, если ограничиваться только байпасной работой сепа­раторов.

При пурификации осуществляется очистка масла не только от загрязняющих примесей, но и от воды. Сепаратор- пурификатор снабжается гравитационным диском.

В общем случае — эффективность работы сепараторов достигается:

— подбором гравитационного диска.

— выбором временных интервалов между очистками сепа­ратора.

— назначением температуры подогрева сепарируемого масла.

— установкой оптимальной производительности сепара­тора.

В системах смазки дизелей важное место занимает очистка масел от вредных примесей с использованием фильтров, вклю­чаемых в основной контур полнопоточной фильтрации, когда весь поток поступающего в двигатель масла в обязательном по­рядке проходит через фильтр и лишь небольшая часть циркули­рующего в системе масла ( 1%) подвергается дополнительной очистке в центробежном сепараторе с целью поддержания за­грязняющих масло составляющих на допустимом уровне.

Фильтрующий комплекс состоит из одного главного или нескольких параллельно включенных фильтров. Часто к глав­ному фильтру, обычно оборудованному автоматической очист­кой, в качестве резервного байпасно подключается более про­стой и дешевый фильтр с ручной очисткой. В систему фильтра­ции масла двигателей, работающих на тяжелых топливах, по­следовательно с главным фильтром и за ним устанавливаются фильтры — индикаторы, задача которых задерживать опасные частицы, прорывающиеся через главный фильтр при поврежде­нии его фильтрующих сеток, и сигнализировать об этом по мере своего загрязнения.

Размер частиц, не пропускаемых фильтром (тонкость фильтрации), зависит от проходного сечения фильтрующей сет­ки. Все частицы, имеющие сферическую форму и размеры, ук­ладывающиеся в величину проходного сечения фильтрующего элемента, фильтром будут пропущены, а все частицы больших размеров — задержаны.

В действительности форма частиц может быть самой раз­личной и в зависимости от того, как находящаяся в потоке масла частица подойдет к фильтрующей сетке — своей узкой или ши­рокой частью, она либо застрянет, либо будет фильтром пропу­щена. Этим объясняется, что на практике фильтр задерживает не только те частицы, размеры которых превышают проходное се­чение фильтрующей сетки, но и более мелкие. Так в ходе иссле­дований установлено, что при использовании фильтрующей сетки с сечением 35 mm 85-90% частиц размером более 20 mm остаются на сетке и через фильтр не проходят. Этот результат объясняется тем, что на практике лишь небольшая часть частиц
примесей имеют сферическую форму, а форма большинства ир­регулярна и поэтому застревают при прохождении фильт­рующего полотна.

яа

Рис. 12.7. Принципы объемного и поверхностного фильтрования

На практике используются два основных метода фильт­рации:

— поверхностная, когда загрязняющие частицы задержива­ются на поверхности фильтрующего элемента (рис. 12.7);

— объемная, когда частицы удерживаются внутри, в кана­лах, фильтрующего элемента. Последний вариант, обеспечивая более тонкую фильтрацию, в то же время обладает существен­ным недостатком — по мере загрязнения объемного фильтра, его сопротивление увеличивается, и фильтрующий элемент необхо­димо менять на новый. Фильтры поверхностного типа позволя­ют применять автоматически осуществляемую самоочистку с использованием противотока. Это обстоятельство позволяет существенно снизить затраты времени и средств на эксплуата­цию фильтров и объясняет их преимущественное применение на судах, особенно в дизельных установках, работающих на тяже­лых топливах.

Примером широко применяемого на судах масляного фильтра с автоматической очисткой является фильтр фирмы
«Boll & Kirch». Фильтр состоит из сетчатых фильтрующих ко­лонок, каждая из которых поочередно подвергается промывке методом противотока, распределение потоков на промывку или очистку масла осуществляется расположенным в центре корпуса распределителем, вращаемым находящимся наверху гидромото­ром. Грязное масло спускается из фильтра в отдельный танк или возвращается в циркуляционную цистерну. Преимущество фильтра состоит в том, что он непрерывно находится в работе и не нуждается в замене фильтрующих элементов, перепад давле­ния масла на фильтре практически остается неизменным.

Более совершенная конструкция фильтра разработана фирмой «Альфа Лаваль», в котором непосредственно фильтр дополнен центрифугой, в которой грязное масло после промыв­ки сеток фильтра направляется в центрифугу (см. рис. 11.14).

12.3.3. Гравитационная система смазки турбокомпрессоров

Масло, используемое для смазывания ГТК, хранится в цис­терне запаса, откуда самотеком поступает в сточную цистерну и затем насосом через фильтр грубой очистки и холодильник с терморегулирующим клапаном подается в напорную цистерну. Во избежание переполнения она снабжена переливной трубой. Из напорной цистерны через фильтр масло поступает на смазы­вание газотурбокомпрессора, откуда сливается в сточную цис­терну. Система смазывания редукторных передач аналогична.

При эксплуатации системы смазки ГТК нужно следить за уровнем масла в напорной и циркуляционной цистернах. Его падение может свидетельствовать о нарушении работы лаби­ринтовых уплотнений ГТК или наличии протечек в системе. Нужно также контролировать масло на содержание воды. Ее появление является признаком течи корпуса ГТК или холодиль­ника, что в итоге может привести к выходу из строя подшипни­ков, повреждениям ротора и пр.

ВНИМАНИЕ! Следует особо предупредить об опасности смешивания турбинных, а также гидравлических масел с мо­торными маслами, так как подмешивание даже небольших ко­личеств последних резко снижает деэмульгирующую способ­ность масел в отношении воды, а также ухудшает их проти- вопенные свойства.

12.3.4. Контроль за циркуляционной системой смазки

Работу системы контролируют по показаниям контрольно­измерительных приборов. В первую очередь необходимо сле­дить за давлением в системе: если оно, опускаясь, подходит к опасному пределу, необходимо немедленно снизить нагрузку и частоту вращения до малого хода, получить, разрешение и оста­новить дизель.

Перегрев подшипников контролируют по температуре кар- терных лючков, а после вскрытия картера проверяют находя­щееся в нем масло, а также масляный фильтр на возможное на­личие блесток белого металла подшипникового сплава.

Важно также следить за температурой масла на входе в ди­зель и выходе из него. У крейцкопфных дизелей температура на выходе обычно поддерживается на уровне 60-65°С, в форсиро­ванных СОД она составляет 75-78°С. В высокооборотных дви­гателях допускается до 110°.

Особое внимание нужно обращать на температуру и харак­тер струи масла, вытекающего из поршней. Если при выходе из поршня (или нескольких поршней) струя масла уменьшается и температура растет, это может привести к перегреву поршня и отложению на нем асфальтосмолистых продуктов, препятст­вующих теплоотводу. В этом случае необходимо снизить на­грузку цилиндра и по прибытию в порт очистить внутренние полости головки поршня. Важными показателями являются также перепады давления на фильтрах и температуры в масло­охладителях. При попадании воды в циркуляционное масло обычно на смотровых стеклах (двигатели МАН-Б&В) появляет­ся роса, масло приобретает молочный вид.

12.3.5 Изменение свойств масел в процессе их работы

К числу наиболее важных свойств системных масел отно­сятся:

— их способность обеспечивать жидкостный режим смазки в подшипниках (масляный клин), — обеспечивать эффективную смазку крейцкопфных подшипников в условиях высоких удель­ных давлений;

— обладать высокой термической стабильностью (охлажде­ние поршней).

— способность противостоять процессам окисления в усло­виях повышенных температур под воздействием кислорода воз­духа и проникающих в картер агрессивных соединений из ци­линдров через сальники штоков;

— обеспечивать сохранение картера чистым и минимума отложений в нем;

— обладать хорошей противокоррозионной способностью и хорошо противостоять действию воды (присадки не должны выпадать в осадок, а масло эффективно очищаться от воды в сепараторах (водоотделение)).

Уровень щелочности циркуляционных (системных) масел крейцкопфных двигателей невысокий и составляет 3-6 мг КОН/г масла.