Энергетическая установка корабля

При проверке осевого зазора (между кольцом и пеком) важно убедиться, что щуп упирается в заднюю стенку пека.

Проверить величину зазора в замке установкой кольца в неизношенную часть цилиндра. Зазор устанавливается в соответствии с рекомендацией фирмы -строителя и он необходим, чтобы исключить сжимание концов кольца при его расширении с повышением температуры.

Предупреждении - слишком малые зазоры по высоте и в замке могут вызвать:

поломки колец;

увеличенный износ колец;

увеличенный износ цилиндров, задиры;

возгорание масляных паров в подпоршневых полостях.

2.4 Анализ работоспособности подшипников

2.4.1 Особенности работы подшипников

Шейка вала (цапфа) при отсутствии вращения под действием действующих на нее сил под действием сил тяжести ложится на подшипник входя в соприкосновение с ним, коэффициент трения, как это видно из рис. достигает максимума. При страгивании шейки с места возникает сухое трение и, как следствие - интенсивный износ и нагрев. При последующем вращении вала поступающее в зазор масло благодаря силам вязкостного трения затягивается под шейку, и режим переходит в полусухое трение, коэффициент трения уменьшается и при полном отсоединении трущихся поверхностей слоем масла режим полусухого трения переходит в режим жидкостного трения - коэффициент трения достигает минимума. Дальнейший его небольшой рост с увеличением числа оборотов обусловлен ростом сил жидкостного трения.



Рисунок Зависимость коэффициента трения от числа оборотов (при постоянной нагрузке) - кривая по Штрибеку

Небезынтересно, что чисто теоретически, в условиях жидкостного трения при абсолютно чистом масле можно избежать какого бы то ни было износа подшипников. В создаваемом под шейкой вала масляном клине возникают силы внутреннего давления, противостоящие нагружающим цапфу силам и разъединяющие трущиеся поверхности (вал всплывает над подшипником). Типичная эпюра давлений в масляном клине показана на этом же рисунке. На установившемся режиме (постоянство нагрузок и скорости вращения) силы давления в слое масла находятся в равновесии с нагрузкой на цапфу, положение цапфы стабилизируется и она вращается в отверстии подшипника с определенным постоянным эксцентриситетом (расстояние от центра подшипника Mg до центра цапфы М^\, определяющим наименьшую толщину масляной пленки ho и характеризующим минимальное расстояние между цапфой и подшипником.



Рисунок Эпюра давления масла в подшипниковом узле

При изменении нагрузки на цапфу, а в дизелях нагрузка на подшипники кривошипно-шатунного механизма (КШМ) определяется непрерывно меняющимися в течение рабочего цикла силами давления газов и силами инерции поступательно движущихся и вращающихся масс, центр цапфы меняет свое положение, меняется и толщина пленки в зоне масляного клина. Вал то удаляется от подшипника, то приближается к нему, выдавливая масло из зазора. Минимальная величина ho может достигать 3-5 mм, что составляет несколько процентов от величины зазора в подшипнике и в большинстве случаев оказывается меньше большинства находящихся в масле частиц загрязняющих примесей (пропускная способность масляных фильтров обычно 12-15 mм). Их контакт с подшипником неизбежно влечет за собой периодическое возникновение полусухого трения, появление рисок и износ. Эксплуатация двигателя на режимах высоких нагрузок сопряжена с ростом сил давления газов и, соответственно, ростом нагрузок на подшипники, а это, как только что было показано, провоцирует повышенные износы.

Зависимость минимальной толщины масляной пленки homin от величины нагрузки на вал определяется также скоростью вращения вала (n об/ мин) и вязкостью масла. С увеличением скорости вращения и вязкости больше масла нагнетается в зону масляного клина, давление в нем и, соответственно, его несущая способность растут, и шейка вала всплывает вверх.

Выводы:

Не допускать длительной работы двигателей при низких оборотах и
высоких нагрузках;

Не допускать разжижения масла топливом и в случае падения вязкости за допустимые пределы принимать меры к замене масла.

С износом и увеличением зазора в подшипнике несущая способность масляного клина снижается, ho уменьшается и возникает опасность появления полусухого трения и прогрессирующего износа. В противоположность отмеченному уменьшение зазора способствует росту несущей способности масляного слоя. Но здесь надо иметь в виду, что для каждого подшипника существует своя критическая величина минимально допустимого зазора, при которой в связи с уменьшением прокачиваемого через зазор масла появляется опасность сокращения количества отводимого от подшипника тепла и, как следствие - его перегрев. С повышением температуры в зоне трения вязкость масла в зазоре снижается, а это влечет за собой еще большее снижение несущей способности масляного клина. Пределы уменьшения зазора диктуются также опасностью местных перегревов из-за касания трущихся поверхностей вследствие возможной несоосности положения цапфы в подшипнике, приобретения ею в процессе износа овальности и эллиптичности.

Важно учитывать, что высокие износы и даже задиры в подшипниках могут возникать при пуске холодного двигателя, когда вязкость масла высокая и оно, благодаря низкой текучести, может не успеть достигнуть наиболее удаленных точек смазки. В итоге - первые обороты вала могут сопровождаться возникновением сухого или полусухого трения.

Вывод:

Чтобы избежать повышенных износов и возможных задиров при пуске обязательно прокачивать масло перед пуском двигателя.

2.4.2 Особенности конструкции и эксплуатации многослойных тонкостенных вкладышей

Рост нагрузок на подшипники, вызванный форсировкой двигателей наддувом, требование повышения их эксплуатационной надежности, в частности, увеличения усталостной прочности антифрикционного слоя, вызвали необходимость перехода от традиционно используемых в дизелях старых моделей подшипников с толстостенными вкладышами или с непосредственной заливкой в тело постели к подшипникам с тонкостенными трехслойными вкладышами. Как известно, антифрикционные металлы должны обладать высокими усталостными характеристиками, хорошей прирабатываемостью, способностью удерживать масло на поверхности, вбирать в себя мелкие механические включения, противостоять задирам и пр. К сожалению, такого металла, который одновременно удовлетворял бы всем вышеперечисленным свойствам, не существует. В новых трехком-понентных подшипниках перечисленные свойства отдельных подшипниковых сплавов объединены в единую конструкцию, состоящую чаще всего из стальной тонкостенной основы, обеспечивающей прочность и жесткость вкладыша, напрессованной ленты из антифрикционного алюминиевого сплава или свинцовистой бронзы, покрытых электролитически нанесенным тонким слоем меди или никеля (переходный барьер) и поверх него слоем баббита

Баббит обеспечивает хорошую прирабатываемость, вбирает в себя небольшие твердые включения и препятствует появлению задиров.



Рисунок Тонкостенный трехслойный вкладыш подшипника

Рисунок Внедрение твердых включений в мягкий поверхностный слой подшипника

Вкладыши вставляются в тщательно обработанную и очищенную поверхность тела подшипника (постель) на глухой посадке. Глухая посадка с натягом необходима для того, чтобы воспрепятствовать проворачиванию вкладышей в корпусе подшипника и обеспечить им цилиндрическую форму и отсутствие каких бы то ни было деформаций в последующей эксплуатации, и хороший отвод тепла. Натяг создается за счет того, что длина окружности верхнего и нижнего вкладышей на определенную величину SN х2, превышает длину окружности посадочного отверстия постели.



Рисунок Пример правильного положения вкладыша после укладки в постель.

При монтаже усилием затяга шпилек вкладыши сжимаются, в них в направлении окружности возникают напряжения сжатия sL, создающие силы прижатия вкладышей к постелям (Рг ).

Рисунок Напряжения, возникающие во вкладышах при их монтаже (после затяга шпилек)

Внимание.

При монтаже вкладышей тщательно проверять состояние поверхностей постелей и тыльных поверхностей вкладышей. Не допускается наличие грязи, следов коррозии и раковин.

Затяг шпилек или болтов крышек подшипников обязательно осуществлять динамометрическим ключом или гидравлическим домкратом на величину рекомендованных в инструкции усилий.

Обязательно проверять величину масляного зазора, используя пластмассовую или свинцовую выжимку.

Проверка величины натяга в подшипниках двигателей небольших размеров осуществляется путем отдачи болтов крепления крышки с одной стороны и замера образующегося зазора.

2.4.3 Износ и повреждения подшипников

Учитывая, что наименьший опыт накоплен судовыми механиками по эксплуатации современных высоконагруженных многослойных подшипников, в настоящем разделе основное внимание будет уделено именно им, хотя многие из ниже рассматриваемых явлений могут быть распространены и на более старые конструкции.

В процессе нормального износа в основном изнашиванию подвергаться нижние половинки головных подшипников, верхние вкладыши мотылевых и нижние вкладыши рамовых подшипников. При этом наибольший износ отмечается в наиболее нагруженных зонах, располагающихся в средней части вкладышей по их окружности, здесь в первую очередь исчезает тонкий приработочный слой оловянного покрытия и проявляются следы финишной механической обработки. Через несколько тысяч часов на наиболее нагруженных участках может износиться оловяно-свинцовистое покрытие, толщина которого обычно составляет 0,015-0,040 мм. и тогда здесь появляется красноватый оттенок ниже лежащего электролитического слоя меди/никеля. Однако толщина медного слоя очень мала (0,0025 мм) и поэтому чаще виден уже слой алюминиевого сплава.

Ненормальные случаи изнашивания и повреждения подшипников чаще всего вызываются действием следующих причин:

Длительная работа двигателей на режимах высоких нагрузок и оборотов, приводящая к возможному перегреву масла, снижению его вязкости и уменьшению несущей способности масляного клина;

Работа подшипников в режиме граничного трения из-за недостаточного поступления масла (низкое давление в системе, загрязнение масляных каналов);

Несоблюдение сроков смены масла, отсутствие контроля за его качественными показателями (истощение присадок, загрязнение масла продуктами окисления и частицами продуктов изнашивания).

Разжижение масла топливом, попадание в него воды из системы охлаждения и пр.

Статистические исследования фирмы «Катерпиллар» показывают, что причины повреждения подшипников:

в 40-50 % случаев приходятся на наличие в масле загрязняющих примесей, попадание в него твердых углеродистых частиц и продуктов
износа;

в 20-30 % - недостаточное поступление масла и снижение его вязкости;

20 % соотносятся с нарушениями при сборке и использованием некачественных деталей.

3. Анализ эксплуатации систем смазки ГД 6S70MC

3.1 Циркуляционная масляная система

Данный двигатель имеет систему смазку с «сухим» картером. Большим объемом масла малой кратностью его циркуляции и исключением попадания в картер отработавшего в цилиндрах масла, а с ним и продуктов окисления и серной кислотой, 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 его очистка от загрязняющих примесей и воды. В данном двигателе масло из циркуляционной системы 17 подается главными масляными насосами 19 к терморегулирующему клапану 6 и при высокой температуре масла оно подается к маслоохладителю 5. маслоохладитель охлаждает масло пресной водой. После терморегулирующего фильтра 6 масло поступает к автоматическому фильтру 7 или перепускается через фильтр 21. После фильтра масло поступает к главному двигателю 18 по двум направлениям: первое направление - на смазку поршней и крейцкопфных подшипников, второе - на смазку рамовых, мотылевых и головных подшипников, а так же цепной передачи. После главного двигателя отработавшее масло поступает в циркуляционную систему 17. От сальника штока двигателя отработанное масло поступает к цистерне грязного масло 16, откуда переходит в циркуляционную цистерну 15, после чего подается обратно в циркуляционную систему 17 через фильтрующую установку 13.

Работу системы контролируют по показаниям контрольно-измерительных 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 картерных лючков, а после вскрытия картера проверяют находящееся в нем масло, а также масляный фильтр на возможное наличие блесток белого метала подшипникового сплава.

Важно также следить за температурой масла на входе в дизель и выходе из него. У дизеля температура на выходе обычно поддерживается на уровне 60 - 65° С.

Особое внимание нужно обращать на температуру и характер струи масла вытекающего из поршней. Если при выходе из поршня струя масла уменьшается, а 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 появляется роса, масло приобретает молочный вид.



Рисунок Масляная система судна “Front birch”.

3.2 Цилиндровая масляная система

В смазочной системе крейцкопфного двигателя цилиндровое масло храниться в цистернах запаса 11,откуда через фильтр 10 подается электроприводным насосом 9 в расходную цистерну 8,являющиюся одновременно и напорной. Эта цистерна снабжена указателями верхнего и нижнего (сигнализирующего) уровней. Из цистерны 8 масло самотеком поступает через фильтр или обходя его, на пополнение навешенных на дизель насосов (лубрикаторов), которые обеспечивают строго дозированную подачу масла на поверхность цилиндров через штуцера, ввернутые в отверстия во втулках. Подаваемое масло расходуется на смазывание рабочих поверхностей цилиндров, поршневых колец, поршней, а также забрасывается в камеру сгорания и продувочно-выпускные окна, сбрасывается в подпоршневые полости. Масло, распределяемое поршнем тонкой пленкой по поверхности цилиндра, выполняя функцию разделения трущихся поверхностей, одновременно нагревается, подвергается воздействию горячих агрессивных продуктов сгорания и воздуха, больших тепловых потоков со стороны поршня. В результате окислительных процессов в нем образуются органические кислоты, масло насыщается неорганическими кислотами, сажей и т.д.

3.3 Система смазки распределительного вала

Для того чтобы предотвратить загрязнение циркуляционного масла топлива, которое может попадать в него вследствие утечек топливных насосов, в дизелях Man B&W распределительный вал смазывается от отдельной системы. Учитывая опасность попадания масла в топливо, необходимо контролировать качество масла и, если содержание топлива в нем превышает 10%, - масло необходимо заменить. О поступлении топлива в масло можно судить по увеличению уровня в цистерне, появлению характерного для топлива запаха, изменению вязкости масла (15%), снижению температуры вспышки (допускается до 190°). Масло системы смазки распределительного вала находится в цистерне 1 и может фильтроваться за счет фильтрующей установки 22. От цистерны масла распределительного вала 1 масло подается насосами 2 к маслоохладителю 3, который охлаждает его пресной водой. Если нет необходимости в охлаждении, масло перепускается через перепускной клапан. Далее масло поступает к автоматическому фильтру 4, после чего подается непосредственно к распределительному валу главного двигателя 18. Отработавшее масло поступает обратно в циркуляционную цистерну системы смазки распределительного вала через фильтр 20.

3.4 Неполадки в работе масляной системы и мероприятия по их устранению

Таблица Неполадки в работе масляной системы и мероприятия по их устранению

Неполадки и их признаки	Возможные причины	Способ устранения
Недостаточное давление в системе смазки и регулирования	Неправильная установка редукционного и предохранительного клапанов	Отрегулировать клапаны
	Утечка из-за износа деталей регулирования и защиты	Заменить изношенные детали
	Значительные утечки масла в главном масляном насосе	Перебрать насос, установить правильные зазоры или заменить детали
	Утечки масла из-за неправильной настройки регулирования и защиты, через клапаны (неправильная установка, неплотности посадки)	Устранить утечки масла в системе регулирования и защиты
	Чрезмерно большой расход масла на подшипники	Подобрать и установить дроссельные шайбы меньшего сечения
	Утечки через неплотности между корпусом и вкладышами подшипников у маслоотводящих отверстий	Устранить неплотности
	Утечки масла через масляные зазоры	Уменьшить масляные зазоры в подшипниках
	Утечки в напорных трубопроводах через невозвратные клапаны пускового турбонасоса и резервного масляного насоса, заедание клапанов	Провести ревизию клапанов
	Недостаточный подъем или заедание обратного лапана на всасывающем трубопроводе	Увеличить подъем клапанов, перебрать клапаны на приемном трубопроводе
	Засорение фильтров или неправильная их установка на линии всасывания	Очистить фильтры и приемные сетки, заменить слишком плотные сетки, поставить клапаны увеличенного проходного сечения
	Неправильные показания манометров	Проверить манометры и очистить масляные трубки
Выбивание масла из подшипников	Чрезмерный зазор в маслозащитных кольцах и разъемах корпуса, неудовлетворительная конструкция	Установить нормальный зазор, поставить дополнительный щиток, пришабрить стык
	Переполнение корпуса подшипника маслом	Увеличить сливные отверстия, диаметр маслопровода слива и его уклон
	Повышение давления смеси воздуха и масляных паров в корпусе подшипника	Установить вытяжные трубки с маслоуловителем
	Высокое давление масла, поступающего к подшипникам	Снизить давление масла
Неисправности масляных насосов	Чрезмерный нагрев подшипников (недостаточный зазор, перекосы, отсутствие или неправильное выполнение канавок для отвода и подвода масла)	Перебрать подшипники насоса, устранить дефекты
	Повреждение зубьев шестерни	Заменить шестерни или насос

3.5 Рекомендации по выбору циркуляционного и цилиндрового масла

Масла для дизелей:

APICC для умеренного и тяжелого режимов эксплуатации дизелей без наддува в настоящее время снимается с производства.

APICD для тяжелых режимов эксплуатации, для дизелей с наддувом. Защищает от высоко и низкотемпературных отложений, износа, ржавчины и коррозии.

Удовлетворяет общим требованиям двигателестроителей 1960 - 1990 гг. В настоящее время снимается с производства, заменяется маслами группы CF.

APICE для тяжелых режимов эксплуатации дизелей с турбонаддувом, с 1982 г, может заменять масло СС.

APICF улучшенные характеристики по сравнению с маслом CD, рекомендуется при использовании высокосернистых. APICG - 4 для дизелей выпуска 1995 г. и далее, предназначается для малосернистых топлив и удовлетворяет требованиям стандарта ЕРА по эмиссии выхлопа.

Для улучшения моторных свойств масел и обеспечения их эффективной работы в современных высокофорсированных двигателях. В их базовую основу вводятся химические соединения, получившие наименование - присадок.

Присадки представляют собой синтетические химические соединения сегодня вводимые практически во все товарные масла (до 25% по массе). Некоторые присадки влияют на физические свойства базовых масел, другие оказывают химический эффект.

Они могут дополнять друг друга, но и могут вызывать антагонистическое действие. При производстве масел фирмы тщательно подбирают оптимальные для каждого сорта масла и условий его применения композиции присадок пакетов (additive package). Производство присадок и составление пакетов представляет собой сложный и трудоемкий процесс, требующий наличия большого научно-технического потенциала. Поэтому этим занимается крупные нефтяные и химические компании - British petroleum, Shell, Exxon. Texaco, Shevron, I.ubrisol и другие.

В пакет входят присадки:

Импроверы (Improvers) - присадки, предназначенные для улучшения
(повышения) индекса вязкости масел;

Антиоксиданты -антиокислительные присадки;

Депрессанты - присадки понижающие температуру застывания масел, при которых теряется их подвижность;

Детергенно - дисперсионные - служат целям предоствращения или по крайней мере, резкого уменьшения образования в двигателе различного рода отложений продуктов окисления углеродов масла (лаков, нагаров и шлама) и борьбы с серно-кислотной коррозией. Моющее действие присадок обуславливается ее способностью внедряться в отложения и благодаря полярному действию расклинивать труппы окислившихся молекул, отрывать их от металла и переносить их в масло в диспергированном виде;

Противоизносные присадки - служат целям уменьшения или устранения износа трением в условиях граничного режима смазки;

Щелочные присадки (Alkalinity additives) - придание маслу нейтрализующей способности (щелочного действия) - обусловлено необходимостью борьбы с сернистой коррозией цилиндропоршневой группы двигателей;

Противокоррозийные присадки (Rustprcventiv inhibitors) - состоит из комплексных соединений, обладающих высоким полярным притяжением к металлическим поверхностям. Благодаря физическому и химическому взаимодействию с ними присадки образуют на поверхностях прочные пленки, защищающие их от непосредственного контакта с водой и иными коррозионными элементами;

Деэмульгаторы (Demulsifies) - присадки, способные растворить либо выделять из состава защитных пленок природные или образовавшиеся в масле поверхностно - активные вещества;

Противопенные.

В общем случае, при выборе масла, предназначенного для смазки цилиндров, следует учитывать рекомендации завода изготовителя как в отношении вязкости, так и остальных рабочих характеристик.

Особое внимание нужно обращать на сочетание щелочности масла и сернистости топлива.

Для обеспечения надежной работы силовых агрегатов необходим, наиболее подходящий сорт смазочного масла. Масло должно иметь хорошие смазывающие качества, чтобы обеспечить минимальный коэффициент трения, и способность сохранять эти качества при увеличении температуры. Эти качества характеризуются коэффициентом вязкости и индексом вязкости. Это - основные показатели. Кроме того, желательно иметь возможно низкую температуру застывания, высокую стабильность к окислению и полимеризации, высокие моющие, антипенные и протвозадирные качества. Ни одно минеральное масло в чистом виде этим требованиям не удовлетворяет. Поэтому все товарные масла сегодня имеют многофункциональные присадки, улучшающие те или иные качества натурального масла.

Таблица Марки масел, поставляемые на суда

№	Поставщик	Циркуляционное масло ДГ
1	British Petroleum	BP Energol IC - HF 303
2	Castrol	Castrol 215 MXD
3	Chevron International	DELLO 3000Marine oil
4	ESSO/EXXON	Exxmar 30 TP 30
5	Mobil oil AS	Mobilgard 330

В таблице приведены марки масел для средне и высокооборотных дизелей, работающих на высоковязких остаточных топливах.

Практика работы судовых вспомогательных двигателей па том же топливе, что и для главных дизелей, получила сегодня повсеместное распространение. При работе на тяжелом топливе вспомогательные двигатели пополняются высокощелочными циркуляционными маслами с параметрами: плотность при 15°С - 0.90-0.91 г/см", температура вспышки - 224 -- 256 °С, температура застывания - (-) 9-12°С, вязкость при 100°С - 11 - 15 cSt, индекс вязкости - 90-100, щелочное число - 20-32. Марка масла должна подбираться исходя из качества потребляемого топлива в соответствии с требованиями инструкции по эксплуатации двигателя.

Такое же требование - при выборе сорта масла для иных агрегатов силовой установки (газотурбонагнетателей, воздушных компрессоров, редукторов сепараторов, валоповоротных механизмов, др.). В последние годы поставщики широко предлагают для этих агрегатов синтетические масла, отличающиеся высокой стабильностью, хорошими смазывающими качествами, но имеющими несколько более высокую цену. Синтетические масла получают путем синтеза газа - этилена.

В условиях эксплуатации качество масла ухудшается из-за окисления, попадания в масло протечек топлива и взвешенных частиц (продуктов горения, частиц металла при износе). Инструкции по эксплуатации [8] обычно ограничивают предельно допустимое изменение параметров масла:

- удельного веса - ±5%;

- вязкости мах +40%, мин -15% от начальной;

- температуры вспышки - не менее 180°С;

- щелочного числа мах 100%, мин - 30% от начального;

- зольность - мах 2%;

- наличие воды 0.2- 0.5%.

В соответствии с существующей в России классификацией выбираем для нашей системы масло группы Д - масла для сверхтяжелых условий работы форсированных дизелей с высокой степенью наддува, содержание присадок может быть доведено до 18 - 20%.

Масло М - 10 ДЦЛ 20 - для циркуляционных систем смазывания главных и вспомогательных судовых среднеоборотных дизелей, работающих на топливах с содержанием до 2% серы.

Таблица - Параметры масла М - 1ОДЦЛ

Показатель	Значение
Индекс вязкости (не менее)	90
Щелочное число, мг КОН/г	20±2
Температура вспышки, °С (не ниже)	210
Температура застывания, °С (не выше)	-10
Вымываемость присадок водой -снижение щелочного числа, % (не более)	15
Эмульгируемость с водой, мл ( не более)	1,0

3.5.1 Обводнение масла, коррозия и ее предотвращение

Вода пресная или забортная, обычно попадает в масло циркуляционной системы через протекающие маслоохладители, сальники телескопических труб охлаждения поршней (при водяном охлаждении), в результате конденсации стенок цистерн, прорыва воды водяного затвора 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 эмульсии, существенно снижающей его смазывающую способность; возникает опасность коррозионного повреждения частей двигателя, особенно коррозионно опасна забортная вода. Вода в масле также провоцирует его бактериальное заражение.

Внимание! Принимайте все возможные меры для предотвращения попадания воды в масло. Содержание в масле воды не должно превышать 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 устранение протечек воды и обычно практикуемая сепарация могут дать желаемый эффект.

Для очистки масла от большого количества воды все находящееся в системе масло рекомендуется перекачать в цистерну грязного масла, где оно подогревается до 70-75%°С и отстаивается в течении 12-24 часов. После отстаивания масло сепарируется и направляется в циркуляционную цистерну. Желательно масло пропускать через сепаратор дважды. Производительность сепаратора в отличии от таковой при байпасном 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, эмульсию. Единственный выход - замена всего масла на свежее.

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

Коррозия омываемых маслом деталей двигателя возникает в результате действия попавшей в него воды. Особую опасность представляет 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 забортной воды в систему смазки своевременно не будет прекращено, то коррозия будет прогрессировать с большими скоростями.

Бытует мнение, что заливка в систему масла с антикоррозионными присадками не только прекращает ранее начавшуюся коррозию, но и очищает уже поврежденные коррозией поверхности. К сожалению, это не так. Находящиеся в масле антикоррозионные присадки состоят из соединений, обладающих высокой полярностью, благодаря которой они прочно сцепляются друг с другом и с защищаемой поверхностью. Они покрывают стальные и чугунные поверхности тонкой (на молекулярном уровне) пленкой, выполняющей роль барьера, преграждающего доступ воды к ним и, тем самым, предотвращающего их коррозию. Ржавые поверхности присадка не может защитить, так как слой ржавчины перекрывает доступ присадки к не окислившемуся металлу и поэтому процесс коррозии может прогрессировать. В этом случае дальнейшей развитие коррозии сопровождается захватом больших поверхностей, углублением возникших язвин, образованием и последующем отрывом окислов железа в виде чешуек, которые, попадая в масло, вызывают абразивный износ и задиры трущихся поверхностей.

Раз образовавшись, коррозия будет прогрессировать, пока не будет устранен источник поступления в систему воды и не будут очищены коррозионные участки с помощью химических регентов (на базе фосфорной кислоты) или механическим путем.

Следует также иметь ввиду, что грязь на деталях также ограничивает действие присадки на этих участках. По мере работы масла антикоррозионная присадка в результате мигрирования ее на защищаемые поверхности постепенно истощается и ее защитное действие ослабляется. Обычно доливки масла в систему освежают его и эффективность присадок повышается.

Для оценки защитных свойств проработавшего определенное время масла рекомендуется бывший в употреблении поршневой палец с полированной поверхностью разместить в удобном месте системы смазки. Его освидетельствование через определенный промежуток времени по наличию или отсутствию следов коррозии позволит судить о защитном действии масла.

3.5.2 Рекомендации по повышению эффективности сепарации системных масел

В различных источниках можно встретить разные рекомендации по выбору производительности сепаратора при сепарации масел. Здесь уместно отметить, что с уменьшением производительности увеличивается время пребывания масла в барабане сепаратора, а значит, увеличивается время воздействия на загрязняющие примеси центробежных сил, вырывающих их из потока масла. Кроме того, уменьшается скорость потока масла между тарелками барабана, следовательно, уменьшается сила, увлекающая их с потоком на выход. А это значит, при малых производительностях центробежной силы, легче вырвать частицу из потока и отбросить к верхней плоскости тарелки, а откуда - в грязевое пространство барабана. Откуда следует вывод - чем меньше поток масла в сепараторе (меньше его производительность), тем выше эффективность сепарации, полнее очистка. Но в тоже время, количество пропускаемого через сепаратор масла уменьшается. И это нужно также учитывать при выборе его производительности. Оптимальным будет таким режим, при котором количество поступающих из двигателя нерастворимых в масле частиц (сажа, карбоны, карбойды и прочее) будет равно или несколько меньше количества удаляемых частиц.

График (см. рис. ) служит иллюстрацией влияния производительности сепаратора на коэффициент сепарации, представляющий собой отношение массы частиц удаляемых при сепарации, и массе частиц, находящихся в масле до сепарации. Согласно рекомендациям ведущих фирм для достижения более полной очистке масла, находящейся в системе малооборотного двигателя должно пропускаться через сепаратор три раза в день при производительности сепаратора не выше 40% от паспортной. Отделение в сепараторе твердых и нерастворимых в масле частиц, а также 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 же достигается с повышением температуры (80....95 С), при которой находящаяся в сепараторе вода еще не кипит. Желательно, чтобы этот диапазон температур выдерживается в пределах 20°С.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ! Все масла с щелочными присадками при сепарации не должны подвергаться промывке водой.

Рисунок Влияние производительности сепаратора на коэффициент сепарации

В общем случае - эффективность работы сепараторов достигается:

Подбором гравитационного диска;

Выбором интервалов между очистками сепаратора;

- Назначением температуры подогрева сепарируемого масла;

- Установкой оптимальной производительности сепаратора.

3.6 Изготовление основных элементов масляной системы

Экспериментальный стенд для испытания газотурбонагнетателей после капитального ремонта судовых дизелей должен иметь развитую систему смазки подшипников ГТН.

По произведённым выше расчётам на судоремонтном заводе на токарных станках был изготовлен ряд элементов, необходимых для монтажа масляной системы стенда.

а) Изготовление трубопроводов масляной системы

Так как по условиям стенда газотурбонагнетатель находится на виброплатформе, имитирующей вибрацию двигателя, участки подвода и отвода масла ГТН изготавливаем из шлангов длинной по пять метров. Внутренний диаметр подводящего шланга 12 мм. Внутренний диаметр отводящего шланга 24 мм. К ГТН шланги подсоединяются при помощи фланцев соответствующих диаметров.

Рукава резиново-тканевые, спиральные (по ГОСТ 5398 - 57) применяются в качестве гибких трубопроводов для перекачки бензина, дизельного топлива и масел как под давлением, так и под вакуумом [21].Рукава должны выдерживать давление: рабочее 5 кг/см2 и гидравлическое - 10 кг/см2Внутренний диаметр рукавов 25; 32; 38; 50; 65 и 75 мм.

Фланец подводящего шланга изготавливается из стали (Ст. 25 ГОСТ 380 - 88).Делаются сверления для трубы D12 мм. и два сверления D10 мм. для крепления болтами к ГТН. К фланцу приваривается штуцер («ёлочка») в соответствии с рабочим чертежом.

Фланец отводящего шланга изготавливается таким же образом, как и фланец подводящего шланга с учетом диаметра (D24) в соответствии с рабочим чертежом.

Гибкие шланги надевают на штуцер фиксируют стальным хомутом. При трудном надевании шланги рекомендуют нагревать до 80 - 90 градусов Цельсия.

Для того чтобы изготовить новые трубопроводы из стали, необходимо проделать следующие основные операции: подготовить трубы к гибке и сборке, т.е. пригнать и приварить фланцы, отростки, штуцеры и другие детали, произвести гидравлическое испытание. Вначале изготавливают шаблон по трубе. Шаблоном контролируют гибку и размер изготавливаемой трубы. В качестве шаблона применяют проволоку, которую гнут по оси трубы. Производят гибку труб в соответствии с шаблоном. Трубы гнут как в холодном, так и в горячем состоянии. Гибка труб небольшого диаметра может производиться вручную трубогибочным устройством. Трубы больших диаметров гнут на гибочных станках с электрическим, гидравлическим или пневматическим приводом.

После изготовления труб, к ним присоединяют отростки, фланцы, штуцерные соединения, патрубки и др. элементы. После заготовки деталей приступают к сборке. Существует несколько способов сборки труб:

1) с подгонкой деталей по месту на судне;

в специальных приспособлениях - позиционерах по эта лонным или демонтированным трубам;

на приспособлениях по шаблон-макетам.

Первый способ наиболее распространён на заводах. Он заключается в том, что трубу с незакреплёнными фланцами и отростками доставляют на место установки, где устанавливают все детали на трубе с последующей их прихваткой.

Фланцы прихватывают после правильной их ориентировки по отношению к фланцам присоединяемых труб, например совпадения болтовых отверстий и правильного положения различных отростков. Затем трубы доставляют в цех, где к ней приваривают все прихваченные детали. Прихватку и сварку должны производить одинаковыми электродами.

Для уплотнения зазора между поверхностями фланцев используют паронит, фибру и другие материалы. В трубопроводах с высокой температурой применяют прокладки из алюминиевых сплавов, меди и мягкой стали, а в штуцерно-торцевых соединениях для трубок из красной меди уплотнением служат отожженные бурты стенки трубок или красномедные кольца. В настоящее время уплотнения выполняют из прокладочных материалов герметиков У-ЗОМ и У-ЗОМЭС-5, представляющих собой пасту, которая после добавления отвердителей становится эластичной и стойкой, а также из фторопласта ФУМ. Последний поставляется в виде стержней круглого и квадратного сечения и лент. Фторопластовый уплотни-тельный материал применяют для уплотнения фланцев, сальниковых устройств, арматуры и других соединений, он не теряет своих уплотнительных свойств при изменении температур от 50 до 150°С.

Заключительной частью изготовления трубопровода в соответствиями с правилами Регистра морского судоходства России является гидравлические испытания труб для проверки их на прочность и плотность.

Трубу (или несколько соединённых труб) с заглушками заполняют водой и ручным насосом повышают давление до пробного.

Испытываемые трубы выдерживают под пробным давлением до рабочего, обстукивают легкими ударами ручника места вблизи швов.

Трубопровод выдерживают при пробном давлении 10 мин, после чего давление снижают до рабочего и проверяют плотность всех соединений. Отсутствие течи и капель свидетельствует о том, что труба выдержала гидравлическое испытание. Допускается одноразовая вырубка и подварка дефектных мест с повторным гидравлическим испытанием. Для гидравлического испытания труб применяют различные стенды, устройство которых позволяет создавать давление не менее 4 МПа.

б) Изготовление масляного бака

По результатам расчета для масляной системы ГТН, произведенным выше нам нужно изготовить в условиях судорементного завода масляный бак, с габаритными размерами - 1200 х 900 х 900 и необходимой арматурой (с фланцами, заливной горловиной, лазом), в соответствии с рабочим чертежом.

Для изготовления масляного бака выберем сталь Ст 2 (по ГОСТ 1050 - 74), толщина стали - 7 мм.

На судоремонтном заводе на гильотинных ножницах вырезать:

4 листа с размерами 1200 х 900 - стенки бака;

2 листа с размерами 900 х 900 - днище и крышка бака.

В одном листе 900 х 900 вырезать отверстие для заливной горловины диаметром 80 мм. и три отверстия для фланцев. Этот лист будет крышкой бака. Другой лист 900 х 900 остается цельным - днище.

Изготовить фланец лаза из такой же стали.

В листах 1200 х 900 вырезать отверстия для лаза и фланцев.

Сварить заготовки корпуса бака по внутренним углам, при этом отбивая сварочную окалину. Сварку бака и всех его элементов выполнять электродами УОНИ 13/45 сварочным швом по ГОСТ 14806 - 69 - Т - Рн 3 - Д4.

Изготовление бака всех его составных элементов выполнять в соответствии с рабочим чертежом.

Внутреннюю поверхность бака и элементов покрыть антикоррозионной краской.

При необходимости подогрева масла можно установить электротены с автоматическим регулятором температуры нагрева. Тены устанавливаются непосредственно в нагреваемую среду. Специально для этого предусмотрены отверстия в нижней части бака, имеющее трубную резьбу.

3.6.1 Выбор масляного насоса

Рисунок Шестеренный насос РЗ -7,5

Шестеренный насос РЗ - 7,5 [8] имеет простую конструкцию. Он имеет подачу 3 м'/ч, давление 0,5 МПа и частоту вращения 1450 об/мин. Корпус 2, передняя крышка 1 и опорная стойка насоса, служащая одновременно и задней крышкой 3 корпуса, отлиты из чугуна. Ведущая и ведомая шестерни выполнены из стали и имеют спиральный зуб. Каждая шестерня откована со своим валом. Опорами валов являются бронзовые втулки, запрессованные в крышки корпуса, опоры (подшипника) и другие трущиеся детали насоса смазываются перекачиваемой жидкостью. Сальниковое уплотнение вала выполнено из трех резиновых манжет и промежуточного стального кольца, являющегося проставкой между манжетами. Насос снабжен предохранительно - перепускным клапаном.

3.7 Регулировка подачи цилиндрового масла

Основная регулировка подачи цилиндрового масла производится применительно к режиму номинальной мощности при номинальной частоте вращения.Фирма МАН - B&W рекомендует следующую дозировку подачи цилиндрового масла - 1,0 - 1,2 г/кВт ч. Установка хода плунжера лубрикатора при регулировку системы маслоподачи предусматривает предварительное выполнение следующего условия - рукоятка общей регулировки лубрикатора должна быть установлена в соответствующее положение.

Устройство для общей регулировки хода всех плунжеров - одновременно путем поворота эксцентрикого вала 4 позволяет изменить ход всех плунжеров, не изменяя положение регулировочных винтов 1. Для различных лубрикаторов рукоятка общей регулировки имеет различное количество фиксированных положений - 5.7.13. В нашем случае - 6.



1 - регулировочный винт; 2 - контргайка; 3 - коромысло; 4 - эксцентриковый вал; 5 - корпус

Рисунок Схема лубрикатора

Производится установка хода плунжера лубрикатора на величину, определенную по номограмме для режима работы двигателя на номинальной мощности, при номинальной частоте вращения.

Ход плунжера определяется величиной зазора "S", а начало подачи -положением регулировочного винта 1. С увеличением зазора "S" увеличивается ход плунжера, а следовательно, и количество подаваемого масла. Регулирование зазора производится с помощью винта 1, резьба которого имеет шаг 1 мм. Положение винта фиксируется четырьмя прорезями на головке. Поворот винта на одну прорезь изменяет ход плунжера на 0,25 мм. Поворотом винта влево ход плунжера увеличивается, поворотом винта вправо - уменьшается.

Ход плунжера устанавливается в следующей последовательности:

- снимается крышка лубрикатора;

- устанавливается рукоятка общей регулировки в положение; проворачивается коленчатый вал двигателя валоповоротным устройством до положения, при котором зазор "S" между рычагом и регулировочным винтом 1 будет максимальным;

выворачиваются стопорные винты, и вращением регулировочных винтов устанавливается зазор "S", равный требуемому ходу плунжеров;

Примечание. При вращении регулировочного винта гайка 2 должна быть прижата к внутренней стенке лубрикатора 5 и удерживается в этом положении до окончания регулировки зазора "S".

- заворачиваются стопорные винты;

проворачивается коленчатый вал двигателя на один оборот и проводится аналогичная регулировка хода плунжера другой группы;

устанавливается на место крышка лубрикатора.

проверяется закономерность подачи масла по точкам смазки. Расхождение допускается не более ±5% от среднего значения.

Производимая проверка правильности настройки системы маслоподачи. Для этого, при эксплуатационной нагрузке двигателя замеряется часовой расход масла на цилиндр и по формуле пересчета определяется приведенный удельный расход масла(г/э.л.с.ч). Сравнивается полученный удельный расход с величиной приведенного удельного расхода, на которую производилась основная настройка системы маслоподачи.

Примечание. При проверке регулировки системы маслоподачи температура масла должна быть 35 - 45°С.

В случае необходимости выполняется корректировка основной регулировки системы маслоподачи. При отсутствии на лубрикаторах рукоятки общей регулировки подача масла корректируется регулировочными винтами. При этом, чтобы не нарушить равномерность подачи плунжеров, регулировочные винты на плунжере одного цилиндра должны поворачиваться на одинаковое количество фиксированных положений. Скорректированная величина хода плунжера является установочным показателем основной настройки системы маслоподачи. При оценке количества подаваемого в цилиндр масла необходимо руководствоваться следующими признаками.

- завышенная дозировка подачи масла;

Значительное количество углеродистых отложений и золы присадок на боковой поверхности головки поршня, расположенной над верхним кольцом;

Повышенный сброс масла в подпоршневую полость;

Щелочность проб масла, отбираемых из подпоршневых полостей цилиндров, превышает 25% от исходной щелочности свежего масла.

- заниженная дозировка подачи масла;

Появление участков сухой поверхности на тройке поршня и зеркале цилиндра, появление "сухих колец";

Ухудшение подвижности, защемление и пригорание поршневых колец;

Прорыв газов и искр в подпоршневую полость, возгорание масляных отложений в подпоршневой полости.

При длительной работе двигателя на пониженной мощности необходимо уменьшить подачу цилиндрового масла. Уменьшение производится следующим образом;

При нагрузке двигателя, равной 75% номинальной мощности определяется частота вращения и по формуле (3) производится расчет требуемого суточного расхода цилиндрового масла. По полученному значению Gm и чистоте вращения по номограмме находится необходимый ход плунжера;

Производится установка новой величины хода плунжера лубрикатора, путем перестановки рукоятки общей регулировки в новое положение, определенное по табл.3 /3/. Положение POP подбирается с учетом компенсации разницы между требуемым ходом плунжера и его установочной величиной, соответствующей основной настройке системы маслоподачи.

При отсутствии у лубрикаторов рукоятки общей регулировки, установка новой величины хода плунжера производится поворотом регулировочных винтов всех плунжеров одного цилиндра на одинаковую величину, определяемую как частное отделение компенсируемой разницы хода плунжера на шаг регулировочного винта;

- при нагрузке двигателя, равной 50% номинальной мощности, производится уменьшение подачи масла в цилиндр аналогично выше указанному способом.

Ежегодно производится проверка правильности настройки системы маслоподачи и ее корректоров.

Непременным условием нормальной работы лубрикаторов является содержание в чистоте его резервуара. Нужно периодически спускать отстой масла, очищать резервуар и отстойники, держать закрытыми все отверстия на крышке лубрикатора. Операции по очистке необходимо выполнять в сроки, указанные в инструкции по эксплуатации двигателя. Внеочередные очистки должны производиться при переходе с одного сорта масла на другой.

Температура масла в резервуаре лубрикатора оказывает большое влияние на его производительность. Понижение температуры масла приводит к увеличению его вязкости, что в свою очередь снижает коэффициент наполнения насосной секции лубрикатора, а также затрудняет удаление воздушных пузырьков из масла. Снижение производительности и скопление воздуха наблюдается уже при температуре ниже 35 - 40°С. Поэтому нужно предохранить лубрикаторы от обдува вентиляторами, а при температуре воздуха в районе лубрикаторов ниже 40°С включать вмонтированные в корпуса лубрикаторов подогреватели.

Скопление большого количества воздуха в насосной секции лубрикатора может привести к срыву подачи масла, что обнаруживается по падению шарика в указательной трубке. Чтобы удалить воздух из насосной секции нужно несколько раз резко нажать на соответствующий регулировочный винт. Если это не даст результата, необходимо вывернуть винт, для выпуска воздуха прокачать лубрикатор вручную до получения сильного потока масла, после чего завернуть винт. Причиной падения шарика также может быть засорение подводящего канала отстойника насосной секции или жиклера указательной трубки лубрикатора.

Во время работы дизеля нужно систематически контролировать работу невозвратных клапанов штуцеров путем ощупыванием их или поочередным отключением маслопровода от лубрикатора.

Повышенная температура штуцера или масляной трубки, появление газов из штуцера при разобранном соединении с маслопроводом свидетельствует о неплотности невозвратного клапана. Кроме этого необходимо вести наблюдения за плотностью соединения трубок и штуцеров. При переборке штуцеров особое внимание обращать на состояние невозвратных клапанов, пружин и посадочных мест. Клапаны должны быть плотными.

3.8 Гравитационная система смазки турбокомпрессора

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

При эксплуатации системы смазывания ГТК, нужно следить за уровнем масла в напорной и циркуляционной цистернах. Его падение может свидетельствовать о нарушении 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, повреждения ротора и прочее.

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 противопенные свойства.

4. Анализ конструкций систем контроля концентрации масляных паров

4.1 Взрывы в картере

Наиболее известная в мире компания по производству судовых двигателей внутреннего сгорания MAN B&W, согласно стандартам, оборудует двигатели разгрузочными клапанами, замысел которых разгрузить избыточное давление в случаях возникновения воспламенения в картере. Это необходимо для уменьшения риска появления огня в машинном отделении или причинения вреда персоналу. Данные разгрузочные клапана устанавливают с пламяуловителями. Однако высокие температуры в зоне вокруг разгрузочных клапанов неизбежны в случаях причин, которые описаны в книги инструкций в части 1, глава 704 для главных предосторожностей, которые должны быть предприняты в появлении масленого тумана. Это включает следующее предупреждение:

Не стойте возле картера или разгрузочных клапанов - не рядом с пространством дверей корпуса машинного отделения.

Однако недавно компания установила экспериментальными методами, что взрыв в картере имеет место после появления сигнализации о возникновения масляного тумана. Компания в ближайшее время расширяет диапазон сигнализаций в случае регистрации высокой температуры масла, низкого потока охлаждающего поршня масла или возгорания в подпоршневой полости. Эти сигнализации должны быть рассмотрены во избежание возможного увеличения уровня масляного тумана.

4.2 Особенности эксплуатации предохранительных клапанов

Устанавливаются на крышках, которыми закрывают окна картера.

Должны открываться при повышении давления в картере выше 0,018 МПа, вызванном взрывом паров масла и предотвращать разрушение картера. Их суммарное проходное сечение должно быть большим, чтобы обеспечить быструю разгрузку картера от избыточного давления. Они должны автоматически закрываться, чтобы предотвратить поступление воздуха в картер и избежать вторичного взрыва паров. Клапаны стараются располагать выше человеческого роста со стороны, противоположной посту управления, и снабжать колпаками, исключающими возможность выброса пламени в машинное отделение. Гнездо клапана имеет две круговые канавки, в которые укладываются уплотнительные кольца 1 из специальной резины. Клапан 2 прижимается к гнезду пружиной 3. Защитный колпак, препятствующий прямому выбросу пламени, крепится к крышке картера болтами.

...