ки определяют в закрытом ап парате Бренкена (ГОСТ 4333— 87).
Кислотно-основные свойства
Сильные
кислоты
Кислоты
Сильные
основания
|
масла. |
С падением |
щелочности |
|
Одш,ие основания |
|
|
масла и появлением |
в нем кис |
1 . . _ J---------- 1--------- J 1 |
» 1 * » |
|
|
0 |
4 |
11 |
ft pH |
|
лотных |
продуктов |
и нераство |
|
римых соединений связана сра- |
Рис. |
8 .8. Оценка |
кислотных |
и щелоч |
|
батываемость присадок, обла |
|
ных свойств масел по водо |
|
дающих |
нейтрализующими и |
|
родному показателю pH |
детергентно - диспергирующими свойствами. В работавшем масле могут присутствовать одновременно
основания (щелочи) и кислоты в одной из следующих комбинаций: сильные и слабые основания, слабые основания и слабые кислоты, сильные и слабые кислоты. Сила кислотно-основных продуктов в работавших маслах определяется сопоставлением потенциала pH исследуемой системы с потенциалами, соответствующими конечным точкам титрования характерных слабых кислот или слабых основа ний. Эти потенциалы определяют по соответствующим буферным растворам. Значение потенциала, соответствующее основному (ще лочному) буферу, pH = 11, а для кислотного буфера pH = 4 (рис. 8.8). Значение водородного показателя pH в отличие от кис лотного числа непосредственно указывает на коррозионную актив ность масла; более низкому pH соответствует большая коррозион ная активность.
Падение общего щелочного числа (ГОСТ 11362—76) свидетельству ет об истощении присадок. Кислотное число определяют методом потенциометрического титрования. Рост общего кислотного числа (ОКЧ) свидетельствует о накоплении в масле минеральных и орга нических кислот.
Механические примеси (не растворимые в масле загрязнения) оказывают большое влияние на эксплуатационные свойства масла и определяются путем выделения из масла методом центрифугиро вания не растворимого в бензине типа «Галоша» осадка — НРБ. В осадке находятся все продукты дисперсной фазы, состоящие из органических и неорганических примесей (продуктов износа). Рост осадка свидетельствует об увеличении содержания в масле загряз няющих примесей.
Наиболее простым и информативным методом оценки загрязнен ности масла, его диспергирующих свойств является широко рас пространенный метод капельной пробы на лабораторной фильтро вальной бумаге. Если цвет пятна черный, блестящий, его размер близок к размеру нанесенной капли масла и вокруг пятна отсутст вует зона диффузии, то такое масло не следует допускать к дальней шему использованию.
Содержание в масле воды. В качестве экспресс-метода определе ния наличия воды в масле можно рекомендовать раскаленную ме
таллическую пластинку, на которую наносят каплю масла. При наличии воды нагрев капли будет сопровождаться характерным по трескиванием, обусловленным бурным выходом из капли паров воды. Для экспресс-анализа количества находящейся в масле воды можно воспользоваться комплектом «Мобил вотер тест КИТ». Принцип действия прибора основан на химической реакции между вводимым в масло гидридом кальция и находящейся в масле водой, в резуль тате чего образуется газ. Объем образовавшегося газа прямо про* порционален количеству воды в пробе масла, а по объему жидкости (керосина), вытесненной в сборник газом, можно точно определить количество воды.
Из перечисленных показателей качества масла непосредствен но в судовых условиях можно определять вязкость (ее изменение), содержание загрязнений и диспергирующую способность масла по капельной пробе, щелочное число и наличие в масле воды. Осталь ные показатели могут быть определены в теплохимических лабо раториях пароходств по пробам масла. Рекомендуется следующая периодичность отбора проб: для экспресс-анализа на судах — через каждые 150 ч работы тронковых и 500 ч крейцкопфных дизе лей; для анализа в лабораториях — через каждые 500 ч работы тронковых и 1500 ч работы крейцкопфных дизелей. При подозре ниях о попадании в масло воды и большого количества топлива про верки масла должны быть более частыми.
8.8. Браковочные показатели. Смена масла
Физико-химические процессы старения масла приводят, как было показано, к общему ухудшению масла, выражающемуся в не обратимых процессах его окисления, срабатывания присадок и ухудшения моюще-диспергирующих и нейтрализующих свойств, по явления сильных кислот, накопления механических примесей и роста вязкости. Противоположное действие, направленное на улуч шение показателей масла, оказывают доливки свежего масла в си стему в связи с его угаром и работа средств очистки. Действуя в совокупности, перечисленные процессы обычно приводят к ста билизации свойств масла. При этом в зависимости от соотношения положительно и отрицательно действующих факторов показатели стабилизируются в различное время и на разных уровнях.
В качестве примера на рис. 8.9 показано изменение показате лей состояния масла М-10Г2ЦС в дизеле Вяртсиля-14Т в течение 5000 ч при удельном расходе масла 0,7— 1 г/(кВт*ч) и работе на дизельном, газотурбинном и средневязких сортах топлива. Как видно из рисунка, значения водородного показателя pH, характе ризующего кислотно-основные свойства масла, уменьшаются, вяз кость и содержание в масле осадка НРБ неуклонно увеличиваются (штриховой линией показан предельный уровень). При работе на
Рис. 8.9. Зависимость показателей со стояния масла от его нара ботки при работе дизеля на топливах дизельном и газо турбинном (1), моторном ДТ и мазуте Ф-5 (2)
легких сортах топлива (дизель ном и газотурбинном) переход ный процесс стабилизации затя гивается до 2—2,5 тыс. ч и ка чество масла поддерживается на более высоком уровне. При ра боте на топливах, содержащих большее количество серы и ас фальтенов (ДТ и Ф-5), стабили зация происходит быстрее, и через 1500—2000 ч работы уста навливаются значительно худ шие значения качественных по казателей масла.
Стабилизация показателей качества масла свидетельствует о естественном, нормальном про цессе его старения в процессе работы. Решение о необходимо сти улучшения качества масла или (как крайний случай) его замены принимают в результате сопоставления эксплуатацион ных показателей, характери зующих основные направления
его старения, с их предельно допустимыми браковочными зна чениями. Последние устанавливают на основании опыта эксплуа тации для двигателей разных типов и сортов масел, в то время как состав показателей для всех случаев одинаков (кинемати ческая вязкость, содержание нерастворимого осадка, температу ра вспышки, щелочное число, дополняющий его водородный пока затель pH, кислотное число). Кроме того, качество масел опреде ляют по содержанию водорастворимых кислот и щелочей, содержа нию топлива и воды и в результате анализа капельной пробы (по цвету и структуре пятна). В табл. 8.3 приведены значения брако вочных показателей, разработанные применительно к судовым мало- и среднеоборотным дизелям и введенные в действие в Минморфлоте в 1982 г.
Нормальный ход процесса старения масла, выражающийся в монотонном изменении показателей, может нарушаться в связи с появлением неисправностей в дизеле или системе смазывания. В этих условиях отмечается резкое изменение одного или несколь ких показателей, масло быстро теряет свои эксплуатационные свой ства.
Данные анализа масла, наблюдение за изменением основных его показателей дают информацию не только о состоянии самого масла, но могут быть использованы в качестве диагностических
параметров состояния дизеля и системы смазывания. Изменение качества масла в связи со старением сказывается в дизеле на уве личении осадкообразования, появлении у масла характерного за паха и капель воды на смотровых стеклах, лакообразовании на чисто обработанных поверхностях деталей кривошипно-шатунного механизма, шелушении и вспучивании краски в картере,нагарообразовании в поршне. Эти признаки в дополнение к результатам ла бораторного анализа можно также использовать в качестве диаг ностических.
При выходе одного или нескольких показателей за пределы бра ковочных значений или если показатель близок к предельному зна чению и оставшийся резерв не обеспечивает достаточно длитель ного и надежного смазывания, то прежде, чем принимать решение о замене масла, нужно попытаться улучшить его свойства путем эф фективной сепарации и фильтрации или путем добавок. В част ности, если необходимо поднять вязкость масла, то допускается добавление к нему масла более высокого класса вязкости. При па дении ОЩЧ рекомендуется добавлять более щелочное масло, в том числе цилиндровое.
Решая проблему смешивания масел, следует помнить о том, что несовместимыми могут быть не сами масла, а их присадки. Поэтому масла одного производителя, как правило, использующего присадки родственной группы, можно смешивать. Масла различных фирм
могут |
оказаться несовместимыми, поэтому желательна проверка |
их на |
совместимость в лаборатории. |
Контрольные вопросы
1.Каковы основные эксплуатационные свойства масла?
2.Как классифицируют масла по вязкости?
3.Чем определяется стабильность и склонность масла к отложениям?
4.В чем состоят моюще-диспергирующие свойства масла?
5.Зачем необходима нейтрализующая способность масла и как она вы
ражается?
6. Какие требования предъявляют к циркуляционным и цилиндровым маслам?
7. Как классифицируют масла по эксплуатационным свойствам?
8 . Перечислите основные марки масел для мало- и среднеоборотных ди зелей.
9.Как организовано смазывание ЦПГ?
10.От каких факторов зависит расход масла? Каковы нормы расхода?
11.Как организовано смазывание деталей движения?
12.В чем состоит сущность процесса старения масла?
13.Как осуществляется очистка масла?
14.В чем состоит эксплуатационный контроль масла?
15.Каковы браковочные показатели качества масла в эксплуатации?
Г л а в а 9
ОХЛАЖДЕНИЕ ДИЗЕЛЕЙ
9.1. Системы охлаждения
Распределение теплоты в дизеле. Как известно из теории ДВС, теплота, которая может быть получена от сгорания поданного в цилиндры топлива, определяется произведением часового расхода топлива GT, кг/ч, на его теплоту сгорания QH, Дж/кг: QT = GTQH. Большая часть этой теплоты в дизеле превращается в полезную ра боту, а остальная идет на нагрев его элементов и должна быть отве дена в охлаждающую среду. Количество теплоты <20Хл, передавае мое деталям ЦПГ, выпускным клапанам и газотурбокомпрессорам, выраженное в относительной величине ^ охл = 100фОхл/Фгсоглас но данным обработки, выполненной В. В. Масловым, в малооборот ных дизелях Бурмейстер и Вайн составляет 7,5— 12 % (рис. 9.1, а),
а в дизелях Зульцер |
10— 15 % (рис. 9.1, б. Сюда следует добавить |
теплоту, отводимую |
от поршней, qn — 2,5 |
3,5 %. В |
дизелях |
Бурмейстер и Вайн поршни охлаждаются маслом, поэтому |
отводи |
мая от них теплота входит в величину <?м, которая для данных ди зелей равна 3—5 %. Относительные потери теплоты qM дизелей Зульцер значительно меньше (0,5— 1 %) и определяются лишь по терями на трение, вызывающее нагрев трущихся элементов и про качиваемого через них масла (поршни охлаждаются водой).
В современных дизелях с высоким наддувом значительная доля теплоты отводится от наддувочного воздуха водой, прокачиваемой через воздухоохладители, qB, %. Диапазон значений этой части теплоты значительно шире (qB = 3 -=- 13,5 %), что объясня ется различием в форсировке двигателей наддувом. С ростом дав ления наддува увеличивается температура сжимаемого в турбо компрессоре воздуха и соответственно требуется больший отвод теплоты в воздухоохладителях. Рост форсировки отражается и на величине #0хл> последняя составляющая снижается, что в извест ной мере определяется перераспределением между потерей тепло ты на охлаждение ? 0хл и потерей с газами q v. Уменьшению ^ 0Хл способствует и повышение уровня температур охлаждающей сре ды (воды, масла).
Относительные потери теплоты на охлаждение в среднеоборот ных двигателях близки таковым для современных МОД. Так, в двигателе Z40/48 q0XJl = 9 %; qM = 4 %; q, = 12 % (рис. 9.2).
Назначение и эксплуатация системы охлаждения. Поддержание необходимого теплового режима путем отвода теплоты в главных и вспомогательных дизелях, турбокомпрессорах, подшипни-
$ОЩ |
_z |
3 <t |
5 |
|
|
10 ' |
— |
/ |
/ |
/ |
г |
' |
|
|
|
|
5 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
.. j............. |
|
|
|
|
|
[ |
|
|
|
|
10 |
I |
|
I |
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
> |
|
|
|
|
|
// |
/ |
/ |
|
/ |
1 Z |
J |
4 f |
|
|
|
2JO |
Nm ,MBr |
$8%
7 ^ 1 ------------------------------------
/
9
7
f
s
Рис. 9.1. Потеря теплоты малооборотных дизелей |
VTBF (кривая У), VTB2F |
(2), |
LGF (3), KEF (•4), GFCA (5), RD |
(6), RLB (7), JRNDM (8), |
RND |
(0) |
|
ках и дейдвудных устройствах валопроводов, в компрессорах и дру
гих |
элементах СЭУ — главное назначение |
системы |
охлаждения. |
В |
современных судоБых установках в |
качестве |
охлаждающей |
среды в основном используют пресную воду благодаря ее значи тельно меньшей коррозионной активности и накипеобразующей способности. Кроме того, использование закрытого контура цир куляции воды в системе охлаждения дает возможность поддержи вать качество воды на необходимом уровне путем ее химической обработки. По этим причинам проточные системы охлаждения, в
которых используется забортная |
вода, применяют исключительно |
на судах с маломощными СЭУ |
либо в комплекте с циркуляцион |
ной системой охлаждения пресной водой. В последнем случае (а он является типичным для энергетических установок морских судов) забортная вода используется для охлаждения масла и пресной воды, циркулирующих по замкнутым контурам, и охлаждения второсте пенных механизмов и систем.
Введение замкнутого контура пресной воды позволило исклю чить коррозию дизелей, повысить температурный режим в системе, не опасаясь интенсификации накипеобразования. Из контакта с морской водой были выведены сами дизели, но осталась довольно
разветвленная сеть |
трубопроводов морской |
воды, холодильни |
ков масла, воздуха, |
которые подвергаются |
интенсивной корро |
зии, и ни один ремонт судна не обходится без замены или восста новления тех или иных участков магистралей забортной воды. Что
|
|
|
|
|
|
бы исключить этот недостаток, по |
высить |
надежность |
оборудова |
ния, на судах (в первую |
очередь— |
судах |
арктического плавания) на |
чали применять централизованные |
системы охлаждения. |
|
|
В |
централизованной |
системе |
(рис. 9.3) |
участок |
забортной воды |
ограничен |
кингстонами, |
|
главными |
насосами 14 и центральным водо |
водяным холодильником 16 с пла |
стинами из титана, после |
которого |
забортная вода уходит за борт. |
Циркуляционная |
система пресной |
воды |
разбита на |
два |
контура — |
|
|
|
|
|
низкотемпературный |
(35—45 °С) |
Рис. 9.2. Зависимость |
составляю- |
с насосом 13 и |
высокотемператур |
щих потерь |
теплоты в |
дизеле Зульцер Z40/48 от |
ный (55—80 °С) |
с насосом 3 и сме- |
мощности |
|
ч |
32°С |
14 |
►----- |
|
I |
От кингстонов |
|
65 С: К испарителю
57,6°С
Рис. 9.3. Централизованная система охлаждения дизеля
сительными клапанами 15 и 4, с помощью которых регулируется температура воды этих контуров. Вода низкотемпературного конту ра охлаждает воздухоохладители 6, компрессоры 12, маслоохла дитель 5, конденсатор испарителя Р, охладитель топлива охлажде ния форсунок //, охладитель масла турбонагнетателей 7, охладите ли воздуха и масла дизель-генераторов S, кондиционер 10. Вода вы сокотемпературного контура охлаждает цилиндры главного 1 и вспомогательного 2 дизелей и используется в испарительной уста новке. В целях экономии электроэнергии на прокачивание забортной воды устанавливают три насоса, из которых один рекомендуется комплектовать с двухскоростным электродвигателем. Тогда в за висимости от тепловой нагрузки системы насосы могут быть вклю чены в работу в различных комбинациях.
Основные мероприятия по эксплуатации системы охлаждения сводятся к поддержанию необходимого качества охлаждающей воды, введению в нее присадок, обеспечению необходимого уровня воды в расширительной цистерне и контролю за параметрами, характе ризующими работу системы (давлениями и температурами). Особую осторожность нужно проявлять в ситуации, когда температура воды на выходе из дизеля или его отдельных цилиндров по тем или иным причинам увеличивается до 90— 100 °С. Прежде всего откры тием краника на сливной трубе необходимо проверить, не выходит ли из него пар. Появление пара означает отсутствие воды в верх ней части цилиндра и вызванный этим его местный перегрев. Ди зель необходимо остановить и после закрытия запорного клапана на сливном патрубке системы охлаждения цилиндра обеспечить ему возможность медленно остывать. Любая интенсификация охлаждения
