Литература по Механике и для Механиков / Для 3-го курса / Voznitskiy_-_Sudovye_dvigateli_vnutrennego_sgora (2)

нения она снабжена переливной трубой. Из напорной цистерны через фильтр масло поступает на смазывание газотурбокомпрессора, откуда сливается в сточную цистерну. Система смазывания редукторных пе­ редач аналогична.

При эксплуатации системы смазки ГТК нужно следить за уров­ нем масла в напорной и циркуляционной цистернах. Его падение мо­ жет свидетельствовать о нарушении работы лабиринтовых уплотне­ ний ГТК или наличии протечек в системе. Нужно также контролиро­ вать 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.

Следует особо предупредить об опасности смешивания турбин­ ных, а также гидравлических масел с моторными маслами, так как подмешивание даже небольших количеств последних резко снижает деэмульгирующую способность масел в отношении воды, а также ухуд­ шает их противопенные свойства.

§ iz .3 '4 . Контроль за циркуляционной системой смазки

Работу системы контролируют по показаниям контрольно-изме­ рительных приборов. В первую очередь необходимо следить за давле­ нием в системе: если оно, опускаясь, подходит к опасному пределу, необходимо немедленно снизить нагрузку и частоту вращения до ма­ лого хода, получить, разрешение и остановить дизель.

Перегрев подшипников контролируют по температуре картерных лючков, а после вскрытия картера проверяют находящееся в нем мас­ ло, 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 со­ ставляет 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 асфаль- то-смолистых продуктов, препятствующих теплоотводу. В этом случае необходимо снизить нагрузку цилиндра и по прибытию в порт очис­ тить внутренние полости головки поршня. Важными показателями

форсировки рабочего процесса, для которых характерны более высо­ кие температуры и механические нагрузки в ЦПГ и подшипниках.

Продолжительность работы масел в двигателях, сопряженная с изменением его свойств, в общем случае определяется следующими факторами:

-конструкция двигателя и прежде всего - уровень его форсиров­ ки, техническое состояние двигателя;

-качество масла;

-качество топлива;

-конструктивные особенности системы смазки, ее емкость, крат­ ность циркуляции масла;

-условия эксплуатации - уровни нагрузки, температурные режи­ мы в системе, попадание в масло топлива, воды, агрессивных соедине­ ний из ЦПГ;

-расход масла двигателем и величина доливок и связанное с этим истощение присадок;

-уровень обслуживания системы смазки и пр.

Под влиянием перечисленных факторов в масле происходят про­ цессы его деградации (старения), выражающиеся в образовании и на­ капливании продуктов окисления масла, продуктов износа, сажи, воды и топлива. В итоге меняются такие свойства масла, как его вязкость, увеличивается содержание в нем механических примесей, воды и топ­ лива, срабатываются присадки и уменьшается щелочное число.

Рекомендуется первичный контроль за состоянием масла осу­ ществлять по следующим признакам:

-изменение количества отделяемого при сепарации шлама;

-внешний вид и запах масла;

-появление росы на смотровых стеклах;

-лакообразование на чисто обработанных поверхностях;

-вспучивание и шелушение краски в картере;

-нагарообразование на головках поршней и др. Изменение вязкости.

Изменение вязкости системных масел в малооборотных двигате­

лях, как правило, происходит в сторону ее увеличения, а в тронковых двигателях, работающих на дистиллятных топливах, - в сторону сни­ жения (из-за протечек маловязкого топлива в систему).

Обычно рост вязкости системных масел обусловливается:

-термической и окислительной деградацией масла;

-накапливанием нерастворимых продуктов (механических при­ месей);

—попаданием воды и образованием эмульсии; —смешиванием с более вязким цилиндровым маслом; —испарением из масла наиболее легких фракций.

Допускаемые пределы изменения вязкости системных масел в среднем составляют 10%—+30% от величины вязкости свежего масла. Более точные пределы по конкретным двигателям —см. таблицы При­ ложения.

Изменение содержания механических примесей.

В состав механических примесей входят продукты деградации самого масла (асфальто-смолистые соединения), продукты износа ме­ таллических частей, окалина и пр. Их количество оценивается по об­ щему содержанию механических примесей или мех. примесей, нера­ створимых в пентане (Pentane insolubles - Total insolubles). Для мало­ оборотных двигателей RTA фирмой «Зульцер» установлен предел - максимум 1%. Для двигателей B&W-MAN содержание механических примесей не должно превышать 0,8%. Для тронковых двигателей - не выше 2,5%.

Мерой окисления масла является разница —нерастворимые в пен­ тане - нерастворимые в бензоле.

Основная роль в очистке масла от механических примесей отво­ дится сепарации.

Включенные в контур циркуляции фильтры тонкой очистки в ос­ новном призваны выполнять роль предохранительного средства, зада­ ча которого не допускать попадания в двигатель частиц загрязняющих примесей, которые могут оказаться в масле при неудовлетворительной работе сепаратора. Одновременно фильтр может служить индикато­ ром эффективности сепарации.

Истощение присадок и загрязнение системных масел крейц­ копфных двигателей стоками цилиндровых масел.

Напомним, что системные (циркуляционные) масла крейцкопф­ ных двигателей не работают в цилиндрах и не призваны бороться с сернистой коррозией, а поэтому и нет необходимости в большом со­ держании в них высокоактивных щелочных соединений. Щелочное число (BN или TBN) системных масел лежит в пределах 3-6 мг КОН/г масла. Этого достаточно, чтобы масло могло нейтрализовать агрессив­ ные соединения, прорывающиеся из подпоршневых полостей вместе с сбрасываемым из цилиндров отработанным цилиндровым маслом, а также обеспечивать необходимые дисперсионные и антикоррозионные свойства. По мере истощения присадок (при ОЩЧ < 2) рекомендуется пополнять систему свежим маслом, и, если этого недостаточно, ряд

”Ч

источников в качестве альтернативы предлагает добавлять в неболь­ шом количестве цилиндровые масла, желательно той же фирмы - про­ изводителя масла.

Истощение присадок системных масел тронковых двигателей. Если сепарация и фильтрация масла позволяют существенно сни­ зить содержание в масле воды, механических примесей и частично про­ дуктов окисления и тем самым стабилизировать их содержание на допус­ тимом уровне, то истощение присадок остановить значительно сложнее. Наиболее активно окисление масла происходит в цилиндрах под воздействием высоких температур и агрессивных сернистых соедине­ ний, образующихся при сгорании сернистых топлив. Начавшись в ци­ линдрах, процесс окисления продолжается в картере. Здесь фактора­

ми, определяющими скорость окисления, являются:

-техническое состояние дизеля (износ ЦПГ);

-режим работы;

-эффективность находящихся в масле присадок;

-качество очистки масла и его расход;

-количество доливок масла и пр.

Скорость старения масел тронковых двигателей непосредственно связана с истощением присадок и падением щелочности. Изменение щелочности масла в процессе его работы в двигателе зависит от ряда факторов:

-начальная щелочность свежего масла;

-время работы, час;

-отношение расхода масла к величине заряда (количеству масла в системе);

-отношение расхода топлива к расходу масла;

-% весового содержания серы в топливе.

Выводы.

►Увеличение заряда масла в системе продлевает его срок службы. ►Уменьшение расхода и доливок способствует быстрому паде­ нию щелочности масла и ее стабилизации на низком уровне, что может

привести к усилению коррозионного износа ЦПГ.

►Заливка в систему масла с более высокой щелочностью способ­ ствует ее стабилизации на более высоком уровне.

►Увеличение сернистости топлива ускоряет процессы срабаты­ вания щелочных присадок, уровень щелочности стабилизируется на более низких уровнях.

Большинство дизелестроителей и фирм - производителей масла считают, что допустимое падение щелочности масел в системах смаз­

г

ки тронковых двигателей не должно превышать 50% от ее первона­ чального значения.

В последних моделях двигателей с более высоким уровнем фор­ сировки рабочего процесса и работающих на сернистых топливах ми­ нимальный уровень щелочности следует поддерживать на более высо­ ком уровне, равно как и использовать масла с более высокой начальной щелочностью.

Изменение кислотности масел.

Кислотность масел выражается в мг КОН/г, необходимого для нейтрализации содержащихся в масле кислот.

Кислотность вызывается появлением в масле сильных неоргани­ ческих кислот (H2S 0 4) как результат сгорания в цилиндрах серы, и сла­ бых кислот неорганического происхождения - результат окисления самого масла. Фирма «Зульцер» допускает рост кислотного числа TAN системных щелочных масел до 0,05-0,1 мгКОН/г. Для минеральных масел, не содержащих щелочных присадок, рост кислотности допус­ кается до 0,8 мг КОН/г масла (рекомендация фирмы ELF). Если кис­ лотность масла выходит за эти пределы, необходимо принимать сроч­ ные меры по ее снижению, в частности, - путем добавления свежего щелочного масла с последующей проверкой полученного результата.

Обводнение масел, коррозия и ее предотвращение.

Вода пресная или забортная обычно попадает в масло циркуляци­ онной системы через протекающие маслоохладители, сальники теле­ скопических труб охлаждения поршней (при водяном охлаждении), в результате конденсации стенок цистерн, прорыва воды водяного затво­ ра при пурификации и ее ухода из сепаратора вместе с очищенным маслом (результат неправильного подбора гравитационного диска - взят диск малого размера).

Обводнение масла нередко сопровождается образованием эмуль­ сии, существенно снижающей его смазывающую способность; возни­ кает опасность коррозионного повреждения частей двигателя, особен­ но коррозионно опасна забортная вода. Вода в масле также провоциру­ ет его бактериальное заражение.

Внимание. Принимайте все возможные меры для предотвращения попадания воды в масло. Содержание в масле воды не должно превы­ шать 0,5% на протяжении всей его службы. С увеличением содержания воды должны быть приняты все доступные меры для ее удаления.

При небольшом обводнении своевременное выявление и устра­ нение протечек воды и обычно практикуемая сепарация могут дать желаемый эффект.

в системе масло рекомендуется перекачать в цистерну грязного масла, где оно подогревается до 70-75° С и отстаивается в течение 12-24 часов. После отстаивания масло сепарируется и направляется в цирку­ ляционную цистерну. Желательно масло пропускать через сепаратор дважды. Производительность сепаратора в отличие от таковой при бай­ пасном режиме может быть увеличена до 30%. По мере опорожнения цистерны грязного масла возникает опасность перегрева остающегося масла в результате оголения змеевиков. Поэтому важно следить за его температурой.

Очистка масла от воды становится невозможной, если масло с водой образовало стойкую, не подвергающуюся отстаиванию, эмуль­ сию. Единственный выход - замена всего масла свежим.

Все системные масла, содержащие щелочные присадки, боятся воды, и поэтому их дополнительная промывка водой при пурификации должна быть полностью исключена. При сепарации чисто мине­ ральных масел промывка водой разрешается.

Коррозия омываемых маслом деталей двигателя возникает в ре­ зультате действия попавшей в него воды. Особую опасность представ­ ляет проникающая в масло забортная вода, находящиеся в ней соли NaCl быстро диспергируются в масле и в дальнейшем играют важную роль в ускорении реакций окисления железа. Если поступление заборт­ ной воды в систему смазки своевременно не будет прекращено, то кор­ розия будет прогрессировать с большими скоростями.

Влияние проникновения в картер топлива на характеристи­ ки системного масла тронковых двигателей.

Одна из серьезных проблем, с которой приходится сталкиваться при эксплуатации тронковых двигателей на дистиллятных (дизельных) топливах, состоит в его попадании в находящееся в картере системное масло. Обычно это происходит при увеличении протечек в топливных насосах высокого давления. Второй источник топлива в масле - ци­ линдры. Впрыскиваемое в цилиндры топливо при плохом распыливании может частично попадать на стенки цилиндра и, не сгорая, стекать вниз. Здесь, минуя кольцевое уплотнение, топливо проникает в картер и смешивается с маслом. Постепенное накапливание протечек может существенно понизить вязкость и температуру вспышки масла. Резуль­ тат - ослабление масляного клина в подшипниках, увеличение потен­ циальной опасности взрыва паров масла в картере. Первым признаком наличия в масле топлива является приобретение им специфичного для дизельного топлива запаха. Более полную и достоверную картину мо-

жет дать проверка изменения температуры вспышки масла на основе данных анализа масла в лаборатории. Падение температуры вспышки является свидетельством наличия в масле топлива. При достижении Ксп~ 190° С эксплуатация двигателя на этом масле должна быть прекра­ щена ввиду реальной опасности взрыва паров масла в картере. Восста­ новить ее значение до более высоких величин в условиях судна невоз­ можно, и единственный выход - масло должно быть заменено. Есте­ ственно, что источник попадания утечек топлива в масло предвари­ тельно следует устранить. Температура вспышки свежих масел обыч­ но находится в пределах 220-230° С и выше.

Наряду со снижением температуры вспышки масла при его заг­ рязнении дизельным топливом происходит также разжижение масла, характеризуемое уменьшением вязкости, ухудшением его смазываю­ щих свойств и падением прочности масляных пленок между трущи­ мися поверхностями. При попадании в масло тяжелых топлив, вяз­ кость которых превышает вязкость масла (утотга> 100 сСт), вязкость последнего будет повышаться. Рост вязкости происходит и вследствие накопления в нем продуктов его окисления и продуктов сгорания топ­ лива (карбенов, карбоидов и сажи), прорывающихся в картер через кольцевое уплотнение ЦПГ. Рост вязкости системного масла ограни­ чивается в среднем +30%. При достижении этой величины масло дол-

Iжно быть заменено, так как обычными методами обработки масла на судне, в частности сепарацией и фильтрацией, существенно снизить вязкость не представляется возможным.

Таким образом, критическими параметрами масла, определяющи­ ми необходимость его замены, в дополнение к уровню щелочности являются вязкость и температура вспышки.

Взры вы паров масла в картере.

Взрывы и воспламенение паров масла в картерах двигателей яв­ ляются следствием:

-появления в картере взрывоопасной концентрации паров масла (масляный туман) при наличии в нем достаточного количества кисло­ рода (воздуха);

-присутствия в зоне картера источника воспламенения - «горя­ чей точки».

Количество и скорость образования паров углеводородов в замк­ нутом пространстве картера находятся в прямой зависимости от коли­ чества попавшего в систему смазки топлива. Невозможно заранее пред­ сказать, какое соотношение между топливом и маслом является опас­ ным, а какое нет. Ясно одно - чем выше это соотношение, т.е. чем

больше в масле топлива - тем вероятнее риск воспламенения их паров в картере.

Рекомендации.

Возгоранию и взрывам паров масла в картере предшествуют об­ разование взрывоопасной смеси в картере и перегрев расположенных

внем деталей двигателя (подшипники, тронк поршня и пр.). Поэтому

впроцессе эксплуатации нужно:

►не допускать попадания топлива в масло, своевременно выяв­ лять и устранять причины протечек;

►следить за состоянием подшипников и не допускать их пере­ грева. Вероятность перегрева подшипников особенно высока в первый период работы двигателя, прошедшего ремонт;

►при обнаружении топлива в масле (снижение вязкости, падение температуры вспышки до 190°) наилучшим выходом будет полная за­ мена масла в циркуляционной системе;

►после первого взрыва двигатель следует остановить, но во из­ бежание последующего взрыва, а он, как правило, оказывается наибо­ лее разрушительным, масляные насосы не останавливать, а продол­ жать циркуляцию масла через подшипники с тем, чтобы ускорить их охлаждение;

►после остановки двигателя, чтобы исключить приток свежего воздуха в картер, ни в коем случае не открывать лючки или двери кар­ тера. До полного остывания двигателя к нему не подходить. При пос­ ледующем взрыве может произойти разрушение картерного простран­ ства, и взрывной волной, несущей с собой осколки металла и пламя, находящиеся вблизи люди могут получить серьезные ранения и ожоги вплоть до смертельного исхода.

Эффективность контроля за взрывоопасной обстановкой в карте­ ре двигателя и своевременного предупреждения ее возникновения до­ стигается установкой на двигатель детектора масляного тумана, в за­ дачу которого входит взятие проб масляного тумана из отдельных от­ секов картера, проверка их концентрации и звуковое предупреждение.

Дополнительной мерой безопасности служит контроль за темпе­ ратурами подшипников или вытекающего из них масла.

Глава 13

ОХЛАЖДАЮ Щ АЯ ВОДА, СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ

В судовых двигателях от 8 до 25% тепла, выделяющегося при

;сгорании топлива, передается в стенки ЦПГ, в корпус ГТК, которые во избежание перегрева необходимо охлаждать. К числу потерь тепла не­ обходимо также отнести потери на трение, преобразующиеся в тепло, идущее на нагревание циркуляционного масла, которое тоже прихо­ дится охлаждать. В задачи систем охлаждения входит также отвод теп­ ла от наддувочного воздуха, нагреваемого при сжатии в ГТК. Наи­ меньшую долю потерь тепла (8-10%) имеют большие двухтактные дви­ гатели и все двигатели с высоким наддувом.

Отвод тепла осуществляется в системах охлаждения, вклю­ чающих:

-систему охлаждения пресной водой цилиндровых втулок, кры­ шек и газовых турбин дизелей;

-систему охлаждения пресной водой или маслом головок поршней;

-систему охлаждения пресной водой или топливом форсунок дизеля;

-систему охлаждения забортной водой рабочих веществ, цирку­ лирующих в системах дизелей,

-систему охлаждения наддувочного воздуха.

При охлаждении поршней маслом система их охлаждения у всех дизельных установок общая с циркуляционной системой смазки. При охлаждении поршней водой система охлаждения поршней, как прави­ ло, выполняется автономной. Это вызывается в основном двумя при­ чинами: различными температурными уровнями и загрязнением воды охлаждения поршней маслом, поступающим на смазку телескопичес­ ких устройств. Кроме того, объединение систем охлаждения цилинд-