книги из ГПНТБ / Брук М.А. Инженерные основы эксплуатации корабельных дизелей учебник

частицами задерживается также значительное коли­ чество примесей органического происхождения, причем соотношение между ними составляет соответственно около 40 и 60%.

Эффект магнитной очистки сказывается также на уменьшении кислотного числа и увеличении срока служ­ бы масла.

Конструктивно устройства для магнитной очистки чаще всего комбинируются с обычными фильтрами (со­ четание фетрового цилиндра с магнитным сердечником, магнитный корпус фильтра грубой очистки и др.).

Сведения о результатах исследований очистки масла различными способами позволяют заключить, что наи­ более эффективная очистка достигается при сочетании фильтров грубой и тонкой очистки, центрифуг и магнит­ ных уловителей.

Срок службы масла

С течением времени работы двигателя происходит старение масла, проявляющееся в изменении основных физических и химических свойств.

Благодаря окислению в масле образуются органиче­ ские кислоты, обладающие коррозионной агрессивностью.

По мере использования масла изменяются вязкост­ ные свойства, возрастают содержание механических при­ месей и степень разжижения топливом, уменьшается концентрация присадок, в результате возрастает кислот­ ность, коррозионность и загрязненность масла продукта­ ми износа.

В связи с этим возникает необходимость периодиче­ ской смены смазочного масла.

Срок службы масла зависит от степени напряжен­ ности и режимов работы двигателя, режима смазки, технического состояния двигателя, количества газов, прорывающихся в картер, сорта топлива и полноты сго­ рания, числа и продолжительности холодных пусков, эффективности фильтрации и очистки масла, числа цир­ куляций (обменов) масла в единицу времени.

Процессы старения масла ускоряются с повышением температуры. В практике применяется правило, согласно которому превышение, заданного предела температуры масла на 10—14° С приводит к сокращению срока его службы примерно вдвое и к увеличению вязкости в

2—2,5 раза.

33 0

При оценке срока службы масла возможны два пути: 1) производить смену масла через постоянные интер­ валы работы двигателя без учета режимов работы и

независимо от степени изменения физико-химических свойств масла;

2) использовать масло до тех пор, пока один или несколько контрольных показателей, характеризующих эксплуатационные свойства масла, не превзойдут допус­ тимые пределы.

В практике эксплуатации, как правило, применяется первый путь. Для данного типа двигателей устанавли­ вается срок службы масла в часах работы двигателя (например, для 6ЧН 30/38 — 500 ч). По истечении этого срока работы двигателя масло должно быть заменено.

Очевидно, что такой подход к определению срока службы масла нельзя признать обоснованным. Более оправданным был бы второй путь. Однако до сих пор мет единой методики для оценки срока службы масла по допустимым величинам контрольных показателей.

Более того, нет единой точки зрения на выбор самих контрольных показателей.

Вследствие отсутствия обоснованной методики и уни­ версального показателя для оценки допустимой продол­ жительности работы смазочных масел сроки смены мас­ ла устанавливаются дифференцированно для каждого типа двигателя на основании стендовых испытаний с уче­ том форсировки, предусмотренного моторесурса и усло­ вий эксплуатации. При этом используются сложившиеся на данном дизелестроительном заводе традиционные приемы испытаний и критерии оценки качеств смазочно го масла.

Обычно во время длительных испытаний масла про­ изводится периодическая проверка вязкости, кислотного числа, содержания механических примесей, температу­ ры вспышки и других паспортных физико-химических

показателей.

Во время переборок двигателя производится оценка отложений нагара и лака на поршнях, в канав­ ках поршневых колец, в полости масляного охлаждения поршня и на других деталях, определяется подвижность поршневых колец, производится осмотр форсунок, за­ мер износа деталей, определяются отложения в фильт­ рах и масляном холодильнике.

331

Сопоставление данных изменения физико-химических

вание, износ детален и подвижность поршневых колец

служат основанием для назначения допустимой продол­ жительности использования смазочного масла.

Во время эксплуатации вероятны случаи, когда масло может оказаться непригодным для дальйейшего исполь­ зования раньше установленного срока вследствие попа­ дания воды, разжижения топливом, значительного про­ рыва газов в картер и т. д. Поэтому необходимо в уста­ новленные правилами эксплуатации сроки производить контрольные анализы масла с определением вязкости, содержания воды, механических примесей, концентрации присадок и стабильности их защитных свойств.

Резкое изменение вязкости масла является следствием

•какой-либо неисправности в работе двигателя, связан­ ной прежде всего со значительными утечками топлива.

Необходимо также строго соблюдать меры предо­ сторожности против попадания воды в масло. Во время работы дизеля вода не может попасть в масляную сис­

тему, так как давление в ней всегда должно быть выше, чем давление в системе охлаждения. Но при появлении

неплотности, например, в водомасляном холодильнике вода может поступать в масляную систему после оста­ новки дизеля. В случае попадания воды в масляную систему масло необходимо немедленно заменить. Даже при малых количествах воды уменьшается содержание присадок в масле и вызывается коррозия деталей. Вода может попасть в масло при нарушении уплотнения зарубашечного пространства.

Так как водяные пары поступают в картер вместе с другими продуктами сгорания топлива, то всегда есть опасность роста концентрации воды в масле, если не обеспечивается эффективное сепарирование и своевре­ менное удаление отстоя.

Наличие воды легко обнаруживается при нагревании масла до температуры 100° С и выше.

Пузырьки воды, содержащиеся в масле, испаряясь, создают характерное потрескивание.

При смене масла нужно проверить, соответствует ли лабораторный анализ принимаемой партии масла дан­ ным сертификата поставщика.

332

Г л а в а VIII

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТОПЛИВ

§ 3 5 . Т Р Е Б О В А Н И Я К Т О П Л И В У И Е Г О В Л И Я Н И Е НА Р А Б О Т У Д В И Г А Т Е Л Я

Свойства топлив оцениваются исходя из условий обеспечения высокого качества смесеобразования, са­ мовоспламенения и сгорания, экономичности и эксплуа­ тационной надежности дизеля.

Требования к топливу для корабельных дизелей

Топлива для корабельных дизелей должны отвечать следующим требованиям.

1.Топливо должно быстро и надежно самовоспламе­ няться с малым периодом задержки самовоспламенения. Должен обеспечиваться безотказный пуск дизеля при низких температурах.

2.Вязкость и температура застывания должны быть

такими, чтобы в нормальных условиях эксплуатации (в особенности зимой) обеспечивалось бесперебойное

перетекание топлива по трубопроводам топливной сис­ темы.

Вязкость, поверхностное натяжение и сжимаемость должны обеспечивать высокое качество распыливания топлива без искажения заданного закона подачи топли­ ва. Фракционный состав должен удовлетворять требо­ ваниям обеспечения высокой скорости испарения.

3. Топливо должно сгорать без нагарообразования. Оно не должно содержать механических примесей, во­ дорастворимых кислот и щелочей, а также воды, должно быть химически инертным по отношению к материалам деталей дизеля и его топливной системы.

334

4.Топливо должно иметь высокую калорийность, обеспечивающую при нормальном протекании рабочего процесса высокий тепловой эффект процесса сгорания.

5.Топливо должно сохранять неизменными свои ка­ чества при длительном хранении.

6.Топливо должно быть взрыво- и пожаробезопас­ ным и не должно выделять при сгорании токсических веществ.

Влияние топлива на нагарообразование, износ, надежность и срок службы дизеля

Полнота сгорания топлива влияет не только на па­ раметры рабочего процесса двигателей, но и на такие важные эксплуатационные показатели, как износ, нага­ рообразование в зоне камеры сгорания, надежность и срок службы дизеля.

Под нагаром понимают твердые углеродистые ве­ щества, откладывающиеся в камере сгорания, на днище

ибоковых поверхностях головки поршня, на впускных

ивыпускных клапанах, на сопловом аппарате и рабочих лопатках газовой турбины.

Вредное влияние нагара заключается в следующем:

—отложения нагара в канавках поршней и на порш­

невых кольцах приводят к потере подвижности, пригоранию и поломке колец;

—отложение нагара на клапанах нарушает плот­ ность их закрытия, а это в свою очередь усиливает даль­ нейшее нагарообразование и может стать причиной про­ горания клапанов;

—отложения нагара на соплах форсунок ухудшают качество распыливания и сгорания, возрастает продол­

жительность догорания в период расширения, что приво­ дит к перегреву поршня, клапанов и лопаток газовой турбины, 'снижению экономичности рабочего процесса;

— в нагаре всегда находятся мельчайшие твердые частицы, которые вызывают усиленный абразивный из­ нос втулки цилиндра и поршня.

Образование нагара обычно начинается с появления на поверхности деталей лаковой пленки, которая затем загрязняется продуктами сгорания топлива, масла и пы­ ли, поступающей в цилиндр вместе с воздухом.

На лаковую пленку попадают все новые частицы са­ жи, масла, кокса, смолистых веществ, которые ■ при

335

дальнейших превращениях образуют твердый слой на­ гара.

Нагар может образоваться только в зоне сравнитель­ но низких температур на металлических поверхностях поршня, втулки и крышки цилиндра.

Когда с увеличением толщины слоя нагара верхняя его кромка достигает зоны высоких температур, даль­ нейшее нагарообразование прекращается, так как про­ межуточные продукты окисления углеводородов будут полностью сгорать или образовывать сухие вещества, которые не могут удерживаться на поверхности и уно­ сятся с продуктами сгорания в выпускную систему.

Толщина слоя нагара не зависит от качества масла

итоплива, продолжительности работы двигателя, степе­ ни износа и других факторов, а целиком определяется распределением поля температуры в камере сгорания и уровнем форсировки рабочего процесса двигателя.

Следует, однако, подчеркнуть, что отложения нагара на донышке поршня, клапанах и распылителях форсунок прежде всего связаны со свойствами и условиями сго­ рания топлива.

Физико-химические свойства топлива оказывают су­ щественное влияние на интенсивность нагарообразования и структуру нагара.

Всвязи с особенностями смесеобразования и сгора­ ния в выпускных газах дизеля наряду с продуктами пол­ ного сгорания составных элементов топлива содержатся продукты н-еполного окисления, а также легкие и тяже­ лые продукты термического разложения топлива.

Если бы удалось обеспечить полное сгорание топли­ ва в конечные продукты окисления, можно было бы пол­ ностью устранить образование нагара. В реальных усло­ виях работы дизеля всегда имеются неполнота сгорания

инедогорание. Недогораиие в дизелях проявляется глав­ ным образом в виде частиц углерода (сажи), размеры которых могут быть самыми различными (от 0,02ч-0,04

до 0,3ч-30 мк).

Мелкие частицы сажи увлекаются потоками выпуск­ ных газов, а более крупные оседают на металлических поверхностях поршня, клапанов, окон, распылителя фор­ сунки, образуя нагар.

Всостав нагара входят металлические частицы, крем­

ний, кокс, смолистые вещества, масло и т. д. Несмотря

336

ся в паспорте топлива, она не может служить убедительным показателем склонности топлива к нагарообразованию, так как условия определения коксуемо­

сти и условия нагарообразованпя в дизеле различны. Склонность топлива к нагарообразованию возраста­

ет с утяжелением фракционного состава и повышением вязкости. Топлива из легких, хорошо очищенных фрак­ ции отличаются лучшей термической стабильностью и малой склонностью к нагарообразованию.

Фракционный состав и вязкость влияют па нагарообразование прежде всего вследствие связи этих свойств топлива с условиями смесеобразования.

Чем выше качество смесеобразования, тем более пол­ но осуществляется сгорание и тем меньше вероятность отложения нагара.

Особенно большое значение имеет дисперсность рас­ пыленного топлива. Быстрое испарение облегчает окис­ ление топлива до конечных продуктов. При взаимодей­ ствии с кислородом жидких частиц топлива окисляются лишь молекулы, находящиеся на поверхности, в то вре­ мя как глубинные молекулы, изолированные от кисло­ рода, подвергаются некоторое время лишь термическим превращениям, что способствует образованию нагара.

Поэтому чем более дисперсно распыливание и чем равномернее распределяется топливо в камере сгорания, тем меньше возможность образования нагара.

Это обстоятельство предопределяет зависимость на-

ход, малые обороты, перегрузочные режимы), вместе с тем вызывают повышенное нагарообразование.

Образование нагара связано с наличием липких ве­ ществ, так как сухие продукты сгорания сами не могут прилипнуть к металлическим поверхностям. Носителями

липкости являются смолы, масла и асфальтены.

Для уменьшения компонентов продуктов сгорания, обладающих повышенной липкостью, применяют спе­ циальные присадки, способствующие уменьшению нага-

рообразования.

Состав и структура нагара в значительной мере за­ висят от содержания в топливе серы.

338