Причины появления обводненности топлива

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1.Причины появления обводненности топлива

1.1 Обводнение топлив морской водой

1.2 Обводнение топлив пресной водой

2.Способы и устройства контроля обводненности топлива

Заключение

Список литературы

Введение

При хранении, транспортировании, перекачке, заправке и применении топлива соприкасаются с воздухом, который всегда содержит влагу. Поэтому происходит обводнение топлив, в результате которого их качество значительно ухудшается.

Растворимость воды в топливах невелика и зависит от химического состава и внешних условий. Больше всего растворяется вода в бензинах. Она может присутствовать в топливах в виде эмульсий, в растворенном и свободном состоянии. Свободная вода обычно находится на дне резервуара и является источником образования эмульсий. Она обусловливает также полное насыщение топлив растворимой водой.

Наиболее радикальным путем предотвращения обводнения топлив является полная их изоляция от внешней среды. Однако на практике изолировать топлива при хранении и применении очень трудно.

Кроме предотвращения обводнения топлив путем устранения контакта с влажным воздухом известны методы улучшения низкотемпературных и антиобледенительных свойств введением присадок.

1. Причины появления обводненности топлива

Вода в топливо попадает в основном из атмосферы, а также при нарушении герметичности корпуса судна или бункеровочной базы и просачивании подсланевых вод, и результате повреждения верхнего перекрытия топливных цистерн. Она может находиться в растворенном виде, в эмульсионном состоянии или в виде отстоя.

Для выяснения загрязнения топлива на пути от нефтеперерабатывающего завода до судна ЛИВТ обследовал 14 бункеровочных баз, были взяты с последующим анализом многочисленные пробы топлив из трубопроводов нефтеперерабатывающих заводов, танков, бункеровочных баз, бункеровщиков и судовых емкостей. Анализ проб показал, что топливо при хранении на бункеровочных базах загрязняется как водой (до 1 % и более), так и механическими примесями (до 0,04--0,06 %). В некоторых пробах топлива, взятых весной из запасных танков судов, содержалось воды до 5 %. При доставке топлива в танкерах в основном наблюдается загрязнение его механическими примесями. Попадание же в топливо воды в период его транспортировки, как правило, не отмечали.

Кроме перечисленных выше причин загрязнений топлива на бункеровочных базах, наблюдали:

обводнение топлива вследствие конденсации влаги на стенках емкостей из-за неправильного хранения в зимних условиях (из-за неполного заполнения емкости). Процесс конденсации особенно усиливается осенью, когда наблюдаются- большие перепады температур;

на некоторый бункеровочных базах и большей части барж, используемых для хранения топлива и не имеющих двойного днища, обводнение топлива происходит вследствие водотечности корпуса;

вследствие сдачи на бункеровочные базы в конце навигации, перед зимним отстоем, оставшегося на судах топлива, причем вместе с топливом иногда туда попадает и вода из судовых топливных емкостей.

Основная масса воды, попадающая в топливо, на бункеровочных базах оседает на днище емкости и лишь незначительная часть ее остается в топливе в мелкодисперсном виде. Из-за малой растворимости воды в топливе очень часто анализы отобранных проб обычно показывают следы влаги.

Определить действительное количество воды, находящейся в той или иной емкости, в большинстве случае не представляется возможным, так как на дне может находиться то или иное количество отстоявшейся воды, объем которой в плоскодонной емкости, вследствие неровности поверхности, не поддается измерению. Удалить же отстой из плоскодонных емкостей, которые в основном существуют на бункеровочных базах Минречфлота, весьма трудно. В емкостях береговых нефтестанций, емкостях, используемых для бункеровки железнодорожного транспорта и большей части емкостей морских бункеровщиков нет этого существенного недостатка, так как у них конически-воронкообразные днища, и они оборудованы спускной системой.

1.1 Обводнение топлив морской водой

Чаще всего забортная вода попадает в топливо при его поставках с бункеровщика, это может происходить:

· при смешивании балластной воды с топливом в процессе погрузки бункеровщика;

· вследствие дефектов корпусных конструкций или неисправностей клапанов бункеровщика во время морского перехода или в процессе выдачи бункера на судно.

Не следует исключать и преднамеренное обводнение топлива недобросовестными поставщиками или перевозчиками.

Непосредственно на судне, забортная вода может попадать в цистерны хранения топлива через дефектные горловины цистерн или трещины в корпусе судна. Обводнение топлива может явиться также результатом его смешивания с балластной водой. Наиболее распространённой причиной поступления балластной воды в топливные танки является коррозионное разрушение мерительных труб топливных цистерн, которые проходят через балластные танки.

В ряде случаев вода может образовать с топливом стойкие гидрофильные эмульсии (вода в топливе), которые трудно поддаются разделению фаз вода-топливо. Это возникает при значениях плотности топлива близких к плотности забортной воды. При этом капельки воды удерживаются тяжёлыми фракциями топлива во взвешенном состоянии. Образование стойкой эмульсии может быть вызвано действиями обслуживающего персонала бункеровщика: одновременная подача топлива в сочетании с дозированной подачей забортной воды и воздуха, что приводит к увеличению занимаемого объёма топлива поступающего в цистерны хранения. В этих случаях, в зависимости от условий, топливо в эмульгированном состоянии может удерживаться достаточно долго - до нескольких суток.

Образование устойчивой эмульсии, при проведении бункеровочных операций, не позволяет определить фактический объем и массу принятого топлива, чем пользуются недобросовестные поставщики (перевозчики). Характерными признаками подачи воздуха с бункерным топливом являются: пульсация приёмного бункеровочного шланга; интенсивное наполнение воздухом контейнера отбора проб топлива воздухом, и выход воздуха наружу в месте его крепления к пробоотборнику.

Обводнение забортной водой приводит к интенсивному шламообразованию в топливных цистернах, блокированию топливных фильтров, нарушениям в процессах сгорания топлива, коррозии топливной аппаратуры и выпускных клапанов, загрязнению газовыпускных трактов и турбин газотурбокомпрессоров.

Присутствие капелек воды задерживает процесс окисления тяжёлых фракций топлива - асфальтенов, вызывая рост температур в камере сгорания. Асфальтены, в процессе догорания, достигают поверхности камеры сгорания, зеркала цилиндра в верхней части втулки и донышка поршня. В полурасплавленном виде эти частицы, внедряются в защитную масляную плёнку. В результате, масляная плёнка, подвергается деградации и разрушению и, как следствие, может явиться причиной повышенных износов поршневых колец и зеркала втулок, а также залегания колец в поршневых канавках. Окисление тяжёлых фракций топлива на донышке поршня и зеркале цилиндра в верхней части втулки, может вызвать серьёзные повреждения ЦПГ дизелей.

Кроме того, повышенное содержание воды в топливе, приводит к перегрузке топливных насосов высокого давления (перегрузка топливных насосов высокого давления может быть вызвана также и нестабильностью топлива). Это объясняется тем, что при низких значениях давлениях, в ТНВД создаются условия способствующие вскипанию воды и выделению газов из топлива, с последующим образованием гидрофильной эмульсии, которая вызывает ухудшение процесса сгорания и, как результат, может вызвать неустойчивую работу двигателя.

Установлено, что более высокие значения зольности имеют топлива, в которых присутствовали значительные количества морской воды, по сравнению с топливами, в которых количества воды были минимальными, так как золообразующие компоненты, содержащиеся в забортной воде, дополнительно увеличивает их содержание в топливе.

При использовании обводнённых топлив интенсифицируется образование значительных количеств зольных отложений на защитной решётке перед газотурбокомпрессором и на сопловых и рабочих лопатках турбины. Если своевременно не удалять эти отложения, путём сокращения периодичности очистки проточной части турбины, то будет снижаться эффективность работы турбокомпрессора. В результате это приведёт к ухудшению процесса сгорания топлива и дополнительному увеличению слоя отложений.

Одной из основных проблем, которая возникает при обводнении топлив морской водой, является протекание химических реакций между соединениями натрия (Na), содержащимися в воде, и ванадия (Va), содержащимися в топливе, вызывающими высокотемпературную коррозию выпускных клапанов и их сёдел.

Вследствие сложного состава морских сортов остаточных топлив, достаточно трудно, в каждом конкретном случае, определить наиболее эффективные процессы топливообработки, направленные на удаление больших количеств содержания морской воды в топливах.

При правильно организованных процессах отстоя и сепарирования, из топлива удаляется забортная вода, уменьшается содержание в нём золообразующих компонентов и, следовательно, натрия.

топливо конденсация обводненность

1.2 Обводнение топлив пресной водой

Обводнение топлив пресной водой может явиться следствием различных причин. Пресная вода может быть поставлена вместе с топливом при бункеровке; образоваться в цистернах хранения запасов топлива на борту судна при конденсации паров влаги из воздуха; результатом поступления вовнутрь топливных цистерн дождевой воды.

Обводнение топлива происходит при утечках пара или его конденсата из систем обогрева топлива, а также при неправильно организованных процессах отстоя и сепарирования топлива.

Обводнение пресной водой топлив не так опасно, как морской, однако могут возникнуть проблемы с образованием гидрофильной эмульсии и повышенным шламообразованием. При правильно организованных процессах отстоя и сепарирования, пресная вода практически полностью удаляется из топлива и снижается количество содержащихся в топливе, золообразующих компонентов.

2. Способы и устройства контроля обводненности топлива

Как уже отмечали ранее, недостаток существующих методов контроля качества топлива на бункеровочных базах -- их эпизодичность. Вследствие этого на бункерующиеся суда может быть подано сильно обводненное топливо с большой долей загрязнений, что особенно недопустимо для судов без запасных цистерн, в которых топливо бункеруют непосредственно в расходные баки.

В последние годы для оценки обводненности и загрязненности топлива в потоке появились приборы, прекращающие подачу топлива при загрязнении его выше допустимого предела. Такие устройства позволяют обнаружить загрязнение топлива при содержании воды в количестве более 0,05 г/т, а твердых загрязнений более 0,5 г/т.

Существуют и другие автоматические приборы контролирующие загрязненность топлива в потоке. Однако следует заметить, что эти приборы еще недостаточно совершенны, и их применяют в основном при перекачивании светлых нефтепродуктов.

В настоящее время для измерения влажности различных веществ в потоке применяют в основном физические методы, достоинство которых в непрерывности контроля.

Для влагометрии нефти и нефтепродуктов может быть применен диэлектрический метод измерения влажности вещества. Так как диэлектрическая проницаемость обезвоженного дизельного топлива равна 2,2, а диэлектрическая проницаемость воды значительно больше и составляет 81, то даже при незначительном обводнении нефтепродукта происходят весьма ощутимые ее изменения. Известен диэлектрометрический анализатор нефти в потоке типа ВН-2М. Прибор предназначен для контроля наличия воды в нефти на всех стадиях перекачивания ее от нефтепромыслов до нефтеперерабатывающих заводов. В нем предусмотрены две шкалы для измерения процентной доли воды в нефти 0--2 и О--10% при основной погрешности изменения 5%. Прибор изготовлен во взрывозащитном исполнении с искробезопасным входом.

Аналогичный прибор был разработан в ОИИМФ специально для непрерывного контроля наличия воды в потоке дизельного топлива.

Датчики емкостных влагомеров обычно выполняют и виде плоских пластин или концентрических цилиндров. На точность показания этих приборов влияет температура окружающей среды и электропроводность эмульгированной воды. Емкостные влагомеры с конденсаторными датчиками по принципу построения электрической схемы делят на мостовые и резонансные.

Из влагомеров, в которых использован диэлектрический; метод измерения влажности, за границей наиболее распространена установка Микроскан, выпускаемая американской фирмой «Миллипор».

Установка Микроскан предназначена для непрерывного контроля наличия воды и механических примесей в потоке топлива. Она состоит из емкостного датчика, усилителя, измерительного блока, реле подачи сигнала и регулятора потока. Все элементы установки смонтированы в одном блоке. Чувствительным элементом установки является проточный конденсатор, включенный в колебательный контур, который задает частоту транзисторному высокочастотному генератору. К последнему присоединен другой колебательный контур, подобный задающему, но с постоянным конденсатором. Оба контура настраивают на близкие частоты. При изменении емкости конденсатора задающего контура частота генератора изменяется, в результате изменяется напряжение, возбуждаемое "в нагрузочном контуре. Таким образом, высокочастотный сигнал, снимаемый с нагрузочного контура, оказывается амплитудно моделированным с частотой изменения емкости чувствительного элемента. Измерительный Прибор, включенный в цепь через усилитель, фиксирует среднее значение тока в зависимости от частоты поступления импульсов. В рассмотренном приборе применена мостовая схема.

В приборе для определения воды и механических примесей в Потоке нефтепродуктов, разработанном английской фирмой «Галф рисерчэнд дивелопмент», применена резонансная схема. Датчик прибора включен в цепь анодного контура. При наличии в топливе йоды или механических примесей емкость датчика возрастает, вследствие чего резонансная частота анодного контура изменяется. При движении чистого нефтепродукта, когда емкость датчика минимальная, генерация отсутствует и анодный ток достигает максимума. При появлении загрязнений емкость датчика увеличивается, а анодный ток уменьшается. При создании условий возникновения генерации анодный ток резко уменьшается, питание управляющего реле в анодном контуре прекращается и индикация достигает заданного значения емкости. Электрические контакты реле связаны со схемой контролирующих приборов и индикаторов, определяющих степень загрязнения нефтепродукта.

Работа влагомеров непрерывного действия может быть основана на различии в электропроводностях воды и топлива. Из оптических методов для определения воды в топливе наиболее распространен метод, основанный на сравнении прозрачности двух жидкостей -- исследуемой и эталонной.

Заключение

Вода, находящаяся в дизельном топливе» оказывает отрицательное влияние на работу двигателя, ухудшает физико-химические и эксплуатационные свойства топлива и вызывает повышенный износ деталей топливной аппаратуры, забивку и обмерзание фильтров и трубопроводов.

Список литературы

1. Власов П.А. Особенности эксплуатации дизельной топливной аппаратуры. -М.: Агропромиздат, 1987. 127 с.

2. Уханов А.П. Работоспособность топливной системы тракторных дизелей в условиях переменного климата. М.: Информагротех, 1995. - 39 с.

3. Большаков Г.Ф. Восстановление и контроль качества нефтепродуктов. 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Недра, 1982. - 350 с.

4. Григорьев М.А., Борисова Г.В. Очистка топлива в двигателях внутреннего сгорания. М.: Машиностроение, 1991. - 208 с.

5. Рыбаков К.В., Жулдыбин Н.Н., Коваленко В.П. Обезвоживание авиационных горюче-смазочных материалов. -М.: Транспорт, 1979. 181с.

Размещено на Allbest.ru